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DE102024203402B4 - Verfahren zur Bestimmung einer Systemsteifigkeit - Google Patents

Verfahren zur Bestimmung einer Systemsteifigkeit

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DE102024203402B4
DE102024203402B4 DE102024203402.9A DE102024203402A DE102024203402B4 DE 102024203402 B4 DE102024203402 B4 DE 102024203402B4 DE 102024203402 A DE102024203402 A DE 102024203402A DE 102024203402 B4 DE102024203402 B4 DE 102024203402B4
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Systemsteifigkeit eines Einspritzsystems (1) für eine wässrige Harnstofflösung zur Nachbehandlung von Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine, wobei das Einspritzsystem (1) mindestens eine Pumpe (4) zur Förderung der wässrigen Harnstofflösung aufweist, mindestens einen Injektor (7) zur Einspritzung der wässrigen Harnstofflösung in die Abgasstrecke, zumindest eine Fluidleitung (2) zur fluidischen Verbindung der Pumpe (4) mit dem Injektor (7) aufweist und zumindest einen Drucksensor (6) aufweist, welcher dazu eingerichtet ist den Druck innerhalb des Einspritzsystems (1) zu erfassen, wobei die Anzahl der Arbeitsbewegungen der Pumpe (4) ermittelt wird, welche benötigt wird, um in dem Einspritzsystem (1), welches zum Beginn eines Nutzungszyklus drucklos ist, einen vordefinierten Mindestdruck zu erzeugen. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Systemsteifigkeit eines Einspritzsystems für eine wässrige Harnstofflösung zur Nachbehandlung von Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine, wobei das Einspritzsystem mindestens eine Pumpe zur Förderung der wässrigen Harnstofflösung aufweist, mindestens einen Injektor zur Einspritzung der wässrigen Harnstofflösung in die Abgasstrecke, zumindest eine Fluidleitung zur fluidischen Verbindung der Pumpe mit dem Injektor aufweist und zumindest einen Drucksensor aufweist, welcher dazu eingerichtet ist den Druck innerhalb des Einspritzsystems zu erfassen. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.
  • Stand der Technik
  • Weltweit sind in vielen Staaten gesetzliche Regelungen getroffen worden, die einen oberen Grenzwert für den Gehalt von bestimmten Substanzen im Abgas von Verbrennungskraftmaschinen festlegen. Hierbei handelt es sich zumeist um Substanzen, deren Abgabe an die Umwelt unerwünscht ist. Eine dieser Substanzen stellt Stickoxid (NOx) dar, dessen Anteil im Abgas gesetzlich festgelegte Grenzwerte nicht übersteigen darf. Auf Grund der Rahmenbedingungen, beispielsweise der Auslegung der Verbrennungskraftmaschinen im Hinblick auf einen günstigen Kraftstoffverbrauch oder ähnliches, ist die innermotorische Vermeidung der Stickoxidemission bei der Verminderung des Anteils der Stickoxide im Abgas nur begrenzt tauglich, so dass für die Einhaltung relativ niedriger Grenzwerte eine Abgasnachbehandlung erforderlich ist.
  • Hierbei hat sich herausgestellt, dass eine selektive katalytische Reduktion (SCR, selective catalytic reduction) der Stickoxide vorteilhaft ist. Diese SCR-Methode benötigt ein Reduktionsmittel, welches stickstoffhaltig ist. Insbesondere hat sich der Einsatz von Ammoniak (NH3) als Reduktionsmittel als eine mögliche Alternative herausgestellt. Auf Grund der chemischen Eigenschaften und der gesetzlichen Bestimmungen in vielen Staaten wird üblicherweise der Ammoniak nicht als reines Ammoniak vorgehalten, da dies insbesondere bei Kraftfahrzeugen oder anderen mobilen Anwendungen zu Problemen führen kann. Vielmehr werden statt einer Bevorratung der Reduktionsmittel selbst oftmals Reduktionsmittelvorläufer gespeichert und mitgeführt. Unter einem Reduktionsmittelvorläufer wird insbesondere ein Stoff verstanden, welcher das Reduktionsmittel abspaltet oder chemisch in das Reduktionsmittel umgewandelt werden kann. Beispielsweise stellt für das Reduktionsmittel Ammoniak wässriger Harnstoff einen Reduktionsmittelvorläufer dar.
  • Die wässrige Ammoniaklösung, der Harnstoff, wird in einem Tank mitgeführt und mittels einer geeigneten Fördervorrichtung in genau dosierten Mengen in die Abgasleitung gefördert. Die Fördervorrichtung weist hierzu regelmäßig unter anderem eine Pumpe zur Förderung des Fluids auf, einen oder mehrere Filter zur Reinigung des Fluids, gegebenenfalls Heizvorrichtungen zum Auftauen des Fluids und eine Steuervorrichtung zur Verarbeitung von internen und externen Daten und zur Ansteuerung der Pumpe, der Heizvorrichtungen und weiterer steuerbarer Komponenten, wie beispielsweise einem oder mehreren Injektoren.
  • Die DE 10 2012 200 917 A1 offenbart ein Verfahren zum Erkennen einer Verstopfung einer oder mehrerer Spritzöffnungen eines Dosierventils eines SCR-Katalysatorsystems. Diese umfasst das Schließen des Dosierventils, das Ermitteln eines ersten Druckverlaufs im hydraulischen System in dem Fördermodul des SCR-Katalysatorsystems, und das Ermitteln der Steifigkeit des hydraulischen Systems aus dem ersten Druckverlauf. Anschließend wird das Dosierventil geöffnet, ein zweiter Druckverlauf im hydraulischen System in dem Fördermodul des SCR-Katalysatorsystems ermittelt, und eine Verstopfung einer oder mehrerer Spritzöffnungen des Dosierventils aus der Steifigkeit und dem zweiten Druckverlauf bestimmt.
  • Die DE 10 2011 105 824 B3 offenbart ein Verfahren zur Bestimmung von Gas in einer Flüssigkeit, wobei das Gemisch aus Gas und Flüssigkeit von einer Pumpe sowohl gefördert als auch einer Volumen- und Druckänderung unterworfen wird. Die Betriebsparameter der Pumpe, die die Volumen- und Druckänderung repräsentieren, werden erfasst und aus den Betriebsparametern der Pumpe unter Berücksichtigung einer Systemkompressibilität der Gasanteil bestimmt. Die Systemkompressibilität in der mit Gas gefüllten Pumpvorrichtung wird dabei durch folgende Schritte bestimmt:
    • - Einregeln eines Startdrucks mit einem Drucksensor,
    • - Aufnehmen der Pumpposition und der Drucksensorwerte,
    • - Anfahren eines zweiten Druckniveaus,
    • - Aufnehmen der Pumpposition und der Drucksensorwerte in dieser zweiten Position,
    • - Bestimmung der Federkonstante aufgrund der Wertepaare und Gleichsetzen der so bestimmten Federkonstante mit der Systemkompressibilität.
  • Die jeweils in die Abgasleitung geförderte Menge der wässrigen Harnstofflösung muss zu jeder Zeit genau bekannt sein, um einen optimalen Ablauf der chemischen Reaktionen im Abgasstrang zu gewährleisten und eine wirkungsvolle Reduktion der Stickoxide sicherzustellen. Ein bekanntes Verfahren zur Bestimmung der eingespritzten Menge ist die Messung des Druckabfalls in der Förderleitung infolge der Einspritzung. Zusammen mit einer Information über die Dichte der geförderten Flüssigkeit und der Systemsteifigkeit können die jeweils eingespritzten Mengen sehr genau errechnet werden. Über einen Abgleich zwischen der tatsächlich eingespritzten Menge und der jeweils gewünschten Zielmenge kann ermittelt werden, ob genügend wässriger Harnstoff eingespritzt wurde.
  • Nachteilig hieran ist insbesondere, dass die Systemsteifigkeit durch unterschiedliche Hardwareparameter beeinflusst wird. Unter anderem die Anzahl der verwendeten Injektoren, das Leitungsdesign, und beispielsweise die Dämpfungseigenschaften des Systems. Da die Systemsteifigkeit von dieser Vielzahl von Faktoren abhängig ist, kann es vorkommen, dass die so ermittelte Systemsteifigkeit offsetbehaftet ist oder allgemein ungenau, so dass eine ausreichend genaue Regelung der Harnstoffeinspritzung nicht gewährleistet werden kann.
  • Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
  • Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung der Systemsteifigkeit einer Harnstoffeinspritzvorrichtung zu schaffen, welches auf Grundlage von weniger fehleranfälligen Eingangsgrößen eine genauere Ermittlung der Steifigkeit erlaubt und idealerweise eine Entkopplung der Bestimmung der Systemsteifigkeit von Hardwarefaktoren und insbesondere toleranzbehafteten Hardwarefaktoren zu ermöglichen. Das Verfahren zur Bestimmung der Systemsteifigkeit soll außerdem einen Referenzwert zum Abgleich von auf anderen Wegen ermittelten Systemsteifigkeiten liefern.
  • Die Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Systemsteifigkeit eines Einspritzsystems für eine wässrige Harnstofflösung zur Nachbehandlung von Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine, wobei das Einspritzsystem mindestens eine Pumpe zur Förderung der wässrigen Harnstofflösung aufweist, mindestens einen Injektor zur Einspritzung der wässrigen Harnstofflösung in die Abgasstrecke, zumindest eine Fluidleitung zur fluidischen Verbindung der Pumpe mit dem Injektor aufweist und zumindest einen Drucksensor aufweist, welcher dazu eingerichtet ist, den Druck innerhalb des Einspritzsystems zu erfassen, wobei die Anzahl der Arbeitsbewegungen der Pumpe ermittelt wird, welche benötigt wird, um in dem Einspritzsystem, welches zum Beginn eines Nutzungszyklus drucklos ist, einen vordefinierten Mindestdruck zu erzeugen.
  • Ein Nutzungszyklus, also die Verwendung des Systems beim Betrieb des Verbrennungsmotors, endet regelmäßig mit dem Abstellen des Verbrennungsmotors. Bevor die Vorrichtung dann erneut verwendet wird, befindet sie sich in einem sogenannten drucklosen Zustand, bei dem in der Fluidleitung eine gewisse Luftmenge vorhanden ist und die Pumpe nicht aktiv ist. Ebenso ist der Injektor zu Beginn des Nutzungszyklus nicht aktiv. Dadurch herrscht in der Fluidleitung ein sehr geringer Druck, der bevorzugt mit dem Umgebungsdruck identisch ist. Durch das Aktivieren der Pumpe wird die wässrige Harnstofflösung in die Fluidleitung gefördert und erhöht somit den Druck in der Fluidleitung. Die wässrige Harnstofflösung ist im Vergleich zur Luft, die sich in der Fluidleitung befindet, annähernd inkompressibel. Dies führt dazu, dass die in die Fluidleitung geförderte wässrige Harnstofflösung die Luft komprimiert und gleichzeitig der Druck in der Fluidleitung steigt. Der Drucksensor der Vorrichtung ist dazu ausgelegt den in der Fluidleitung vorherrschenden Druck zu erfassen.
  • Die Arbeitsbewegung einer Pumpe beschreibt je nach deren Bauart ein Pumpenspiel zur Förderung des Fluids. Im Falle einer Pumpe mit einem drehbar gelagerten Förderstück beschreiben die Umdrehungen die Arbeitsbewegung, im Falle einer Pumpe mit einem auf- und abbewegbaren Förderstück beschreiben die Hubbewegungen die Arbeitsbewegung. In jedem Fall korreliert mit einer einzelnen Arbeitsbewegung ein pumpenabhängiges Fördervolumen, welches durch die Pumpe gefördert wird.
  • Ausgehend von einem im Allgemeinen drucklosen Zustand beziehungsweise von einem Druck auf Umgebungsniveau kann die Anzahl der Arbeitsbewegungen ermittelt werden, die es benötigt, um den Druck in der Fluidleitung auf ein gewisses vordefiniertes Mindestniveau zu heben. Da das Pumpenvolumen pro Arbeitsbewegung vorbekannt ist, kann über die Ermittlung der Arbeitsbewegungen die in die Fluidleitung geförderte Fluidmenge genau bestimmt werden. Da der Injektor nicht aktiv ist, tritt keine Fluidmenge aus dem Injektor aus. Die im System befindliche Luftmenge ist ein wesentlicher Einflussfaktor für die Systemsteifigkeit.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn das von der Pumpe pro Arbeitsbewegung geförderte Pumpenvolumen vorbekannt ist und als Kennwert in einem für die Steuerung des Einspritzsystems genutzten Steuergeräts hinterlegt ist.
  • Hier ist insbesondere wichtig, dass systemabhängig von der jeweils verwendeten Pumpe ein vorbekannter Wert genutzt werden muss, da die unterschiedlichen Pumpen unterschiedliche Fördervolumen aufweisen. Eine gewisse Streuung des Fördervolumens einzelner Pumpen gleicher Bauart kann über eine geeignete Anpassung der Betriebsstrategie der Pumpe, Drehzahl, Ansteuergeschwindigkeit ausgeglichen werden. Die verwendeten Pumpen weisen insbesondere eine Abhängigkeit des jeweiligen Fördervolumens von der vorherrschenden Temperatur, dem vorherrschenden Druck und auch der Abnutzung der Pumpe über die Lebenszeit auf.
  • Auch ist es vorteilhaft, wenn aus den ermittelten Arbeitsbewegungen, die zum Erreichen des Mindestdrucks benötigt werden, und dem als Kennwert hinterlegten Pumpenvolumen pro Arbeitsbewegung ein Fördervolumen ermittelt wird, welches die Pumpe bei geschlossenem Injektor fördern musste, um den Mindestdruck im Einspritzsystem zu erreichen.
  • In der Fluidleitung ist zu Beginn eines Nutzungszyklus eine gewissen Luftmenge enthalten. Diese ist im Vergleich zu dem geförderten Fluid hochkompressibel, so dass von der Luft eingenommenes Volumen von dem geförderten Fluid eingenommen wird und insgesamt der Druck im Einspritzsystem steigt.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass das notwendige Fördervolumen direkt abhängig von der im Einspritzsystem vorhanden Luftmenge ist, wobei die Luftmenge aufgrund ihrer hohen Kompressibilität die Systemsteifigkeit maßgeblich definiert.
  • Auch ist es zu bevorzugen, wenn eine Aussage über die Steifigkeit des Gesamtsystems aus einem Kennfeld des Fördervolumens errechnet wird, wobei das Kennfeld während einer Kalibrationsphase über die Korrelation der aus dem experimentell ermittelten Fördervolumen und der daraus ermittelten Systemsteifigkeit während des ersten Druckaufbaus im jeweiligen Nutzungszyklus und dem ermittelten Fördervolumen errechnet wird.
  • Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn das Einspritzsystem alternierend in zwei Betriebszuständen betrieben wird, wobei der erste Betriebszustand durch eine aktive Ansteuerung des zumindest einen Injektors gekennzeichnet ist, und die Pumpe im ersten Betriebszustand inaktiv ist, und der zweite Betriebszustand durch eine aktive Ansteuerung der Pumpe gekennzeichnet ist, und der zumindest eine Injektor inaktiv ist.
  • Eine solche Betriebsart mit den zwei Betriebszuständen ist vorteilhaft, da der Druck im Einspritzsystem während der Einspritzung, also im ersten Betriebszustand, bei inaktiver Pumpe, nur von dem eindosierten Volumen abhängig ist. Weiterhin ist der Druck im Einspritzsystem während des zweiten Betriebszustandes, also bei aktiver Pumpe und inaktivem Injektor, nur von dem Fördervolumen abhängig, welches abhängig von der Anzahl der Arbeitsbewegungen und dem pumpenspezifischen Pumpenvolumen ist. Bei bekannten Druckniveaus im Einspritzsystem zu Beginn und zu Ende der Pumpenansteuerung lässt sich somit die hydraulische Steifigkeit regelmäßig parallel zur angeforderten Einspritzung bestimmen.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Pumpenvolumen, welches die geförderte Fluidmenge pro Arbeitsbewegung beschreibt, während des Betriebs des Einspritzsystems adaptiert wird.
  • Temperatur, Druck und Verschleiß haben einen Einfluss auf das Pumpenvolumen. Eine Anpassung des zur Berechnung/Ermittlung der anderen Werte verwendeten Pumpenvolumens kann somit zu einer erhöhten Genauigkeit über die Gesamtlebensdauer des Einspritzsystems im Allgemeinen und der Pumpe im Speziellen beitragen.
  • Auch ist es zweckmäßig, wenn eine Vorrichtung vorgesehen ist, die zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zumindest einer Pumpe, eine Fluidleitung, einen Injektor, und einen Drucksensor aufweist, wobei der Drucksensor dazu ausgebildet ist den Druck in der Fluidleitung zu ermitteln, wobei die Vorrichtung weiterhin eine Steuervorrichtung aufweist, über welche die Pumpe und der Injektor ansteuerbar sind.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
    • 1 eine schematische Ansicht des Einspritzsystems, wobei die wässrige Harnstofflösung aus einem Tank durch einen Filter hin zu einer Pumpe, entlang eines Druckspeichers und Drucksensors zu einem Injektor gefördert wird,
    • 2 drei Diagramme, welche die beiden erfindungsgemäßen Betriebszustände zeigen, wobei das oberste Diagramm den Druck in der Fluidleitung über der Zeit, das mittlere Diagramm die Injektoransteuerung über der Zeit und das untere Diagramm die Arbeitsbewegungen der Pumpe über der Zeit anzeigt,
    • 3 zwei Diagramme, wobei das obere Diagramm den relativen Systemdruck über der Zeit und das untere Diagramm die Anzahl der Arbeitsbewegungen der Pumpe über der Zeit zeigt, und
    • 4 ein Diagramm, welches die Systemsteifigkeit über dem Fördervolumen während des initialen Druckaufbaus zeigt.
  • Bevorzugte Ausführung der Erfindung
  • Die 1 zeigt eine schematische Ansicht des Einspritzsystems 1. Das Einspritzsystem 1 weist einen nicht gezeigten Tank für die Bevorratung der wässrigen Harnstofflösung auf. Entlang einer Fluidleitung 2 kann die wässrige Harnstofflösung durch einen Filter 3 hin zu einer Pumpe 4 transportiert werden. Die Ansaugung aus dem Tank geschieht über den Unterdruck, der in der Fluidleitung eingangsseitig der Pumpe 4 beim Betrieb der Pumpe 4 erzeugt wird. Der Pumpe 4 in Strömungsrichtung nachgelagert ist ein Druckspeicher 5 und ein Drucksensor 6, welcher den herrschenden Druck in der Fluidleitung 2, insbesondere in dem Abschnitt der Fluidleitung 2, welcher der Pumpe 4 in Strömungsrichtung nachgelagert ist, erfassen. In dem der Pumpe 4 in Strömungsrichtung nachgelagerten Abschnitt der Fluidleitung herrscht beim Betrieb der Pumpe 4 regelmäßig ein Überdruck.
  • Abhängig von der Drehrichtung der Pumpe 4 kann das Fluid aus dem Tank hin zum Injektor 7 gefördert werden, oder auch aus der Fluidleitung 2 vor dem Injektor 7 hin zum Tank. Die regelmäßige Förderrichtung ist bevorzugt vom Tank hin zum Injektor 7.
  • Die 2 zeigt drei Diagramm 10, 11 und 12. In allen drei Diagrammen 10, 11 und 12 ist auf der X-Achse die Zeit abgetragen. Das obere Diagramm 10 zeigt auf der Y-Achse den Druckverlauf, welcher am Drucksensor erfasst wird. Es ist zu erkennen, dass der Druck auf dem Niveau 6 bar sein Startniveau hat. Zum Zeitpunkt t1 fällt der Druck auf das Niveau 5,5 bar ab, welches zum Zeitpunkt t2 erreicht ist. Zum Zeitpunkt t3 steigt der Druck wieder auf das Niveau von 6 bar an und erreicht den Druck von 6 bar zum Zeitpunkt t4. Das Absenken und wieder Ansteigen des Drucks geschieht im Fortlaufenden wiederholt.
  • Im mittleren Diagramm 11 ist die Betätigung des Injektors gezeigt. Der Wert 0 auf der Y-Achse entspricht einem geschlossenen Injektor, während der Wert 1 auf der Y-Achse einem geöffneten Injektor entspricht. Im Diagramm 1 sind zwei Öffnungsvorgänge I und II des Injektors gezeigt. Die erste Öffnung I findet zum Zeitpunkt t1 statt und löst somit den Druckabfall aus. Zum Zeitpunkt t2 schließt der Injektor wieder, wodurch der Druckabfall beendet wird und kurz danach bei t3 wieder ein Druckanstieg gezeigt ist. Der Öffnungsvorgang II führt dann ebenfalls wieder zu einem Absinken und später Ansteigen des Drucks.
  • Das untere Diagramm 12 zeigt die Aktivierung der Pumpe. Bei dem Wert 0 auf der Y-Achse ist die Pumpe deaktiviert. Beim Wert 1 auf der y-Achse ist die Pumpe aktiviert. Zum Zeitpunkt t3 wird die Pumpe aktiviert, zu diesem Zeitpunkt t3 ist der Druck auf dem niedrigeren Niveau 5,5 bar und der Injektor geschlossen. Durch das Aktivieren der Pumpe wird der Druck in Diagramm 10 wieder erhöht, bis er schließlich zum Zeitpunkt t4 das Ausgangsniveau von 6 bar erreicht. Die Pumpe wird beim Zeitpunkt t4 wieder deaktiviert, so dass kein weiterer Druckanstieg stattfindet. Im Diagramm 12 ist eine weitere Aktivierung der Pumpe gezeigt, welche ebenfalls bei geschlossenem Injektor stattfindet und somit wieder zu einer Druckerhöhung führt.
  • Die Druckniveaus in Diagramm 10 sind beispielshaft und sollen den grundsätzlichen Wirkmechanismus verdeutlichen und schränken die Erfindung keineswegs hinsichtlich der Druckbereiche oder der Funktionalität bei anderen Druckniveaus ein.
  • Der Injektor und die Pumpe werden unabhängig voneinander aktiviert und deaktiviert. Auf diese Weise ergeben sich die beiden Betriebszustände, welche einmal einen geöffneten Injektor bei deaktivierter Pumpe zeigen, und einmal eine aktivierte Pumpe bei geschlossenem Injektor. Durch diese strikte Funktionstrennung kann sichergestellt werden, dass der Systemdruck beim geöffneten Injektor nur von der eindosierten Menge des Fluids bestimmt wird, während der Systemdruck bei aktivierter Pumpe nur durch das Fördervolumen der Pumpe bestimmt wird, welches aus dem Tank in die Fluidleitung gefördert wird.
  • 3 zeigt zwei weitere Diagramme. Das obere Diagramm 13 zeigt auf der X-Achse den zeitlichen Verlauf, während auf der Y-Achse der relative Systemdruck abgetragen ist. Mit den Graphen 14, 15, und 16 sind unterschiedliche Systeme gezeigt, die voneinander abweichende Systemsteifigkeiten aufweisen. Mit dem Bezugszeichen 14 ist ein System hoher Systemsteifigkeit gezeigt, mit dem Bezugszeichen 15 ein System mittlerer Systemsteifigkeit und mit dem Bezugszeichen 16 ein System niedriger Systemsteifigkeit.
  • Es ist zu erkennen, dass das notwendige Druckniveau im System umso schneller erreicht wird, umso steifer das System ist.
  • Im unteren Diagramm 17 ist auf der Y-Achse die Anzahl der Arbeitsbewegungen der Pumpe abgetragen und auf der X-Achse ebenfalls die Zeit. Weiterhin sind mit den Graphen 18, 19 und 20 wieder die jeweiligen Systeme mit unterschiedlichen Systemsteifigkeiten gezeigt. Mit dem Bezugszeichen 18 ist das System mit einer hohen Systemsteifigkeit dargestellt, welches mit einer geringen Anzahl von Arbeitsbewegungen den gewünschten Systemdruck erzeugt. Mit dem Bezugszeichen 19 ist das System mit mittlerer Systemsteifigkeit gezeigt, welches eine höhere Anzahl von Arbeitsbewegungen benötigt, um den Systemdruck zu erreichen. Mit dem Bezugszeichen 20 ist ein System mit niedrigere Systemsteifigkeit gezeigt, welches die meisten Arbeitsbewegungen benötigt, um den Systemdruck zu erreichen.
  • Die 4 zeigt ein Diagramm 21, welches den Zusammenhang zwischen der Systemsteifigkeit und dem Fördervolumen abbildet. Die Systemsteifigkeit ist auf der Y-Achse abgetragen. Auf der X-Achse ist das Fördervolumen abgetragen.
  • Das Fördervolumen ist das Volumen, welches die jeweilige Pumpe mit einer Arbeitsbewegung fördern kann, multipliziert mit der Anzahl der Arbeitsbewegungen. Es ist aufgrund der Verteilung in dem Diagramm zu erkennen, dass der Luftanteil im System höher ist, je größer das Fördervolumen ist und umso niedriger ist die Systemsteifigkeit.
  • Die Ausführungsbeispiele der 1, 2, 3 bis 4 weisen insbesondere keinen beschränkenden Charakter auf und dienen der Verdeutlichung des Erfindungsgedankens.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Einspritzsystems
    2
    Fluidleitung
    3
    Filter
    4
    Pumpe
    5
    Druckspeicher
    6
    Drucksensor
    7
    Injektor
    10
    Diagramm
    11
    Diagramm
    12
    Diagramm
    13
    Diagramm
    14
    Graph
    15
    Graph
    16
    Graph
    17
    Diagramm
    18
    Graph
    19
    Graph
    20
    Graph
    21
    Diagramm

Claims (8)

  1. Verfahren zur Bestimmung einer Systemsteifigkeit eines Einspritzsystems (1) für eine wässrige Harnstofflösung zur Nachbehandlung von Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine, wobei das Einspritzsystem (1) mindestens eine Pumpe (4) zur Förderung der wässrigen Harnstofflösung aufweist, mindestens einen Injektor (7) zur Einspritzung der wässrigen Harnstofflösung in die Abgasstrecke, zumindest eine Fluidleitung (2) zur fluidischen Verbindung der Pumpe (4) mit dem Injektor (7) aufweist und zumindest einen Drucksensor (6) aufweist, welcher dazu eingerichtet ist den Druck innerhalb des Einspritzsystems (1) zu erfassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Arbeitsbewegungen der Pumpe (4) ermittelt wird, welche benötigt wird, um in dem Einspritzsystem (1), welches zum Beginn eines Nutzungszyklus drucklos ist, einen vordefinierten Mindestdruck zu erzeugen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Pumpe (4) pro Arbeitsbewegung geförderte Pumpenvolumen vorbekannt ist und als Kennwert in einem für die Steuerung des Einspritzsystems (1) genutzten Steuergeräts hinterlegt ist.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus den ermittelten Arbeitsbewegungen, die zum Erreichen des Mindestdrucks benötigt werden, und dem als Kennwert hinterlegten Pumpenvolumen pro Arbeitsbewegung ein Fördervolumen ermittelt wird, welches die Pumpe bei geschlossenem Injektor (7) fördern musste, um den Mindestdruck im Einspritzsystem (1) zu erreichen.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das notwendige Fördervolumen direkt abhängig von der im Einspritzsystem (1) vorhanden Luftmenge ist, wobei die Luftmenge aufgrund ihrer hohen Kompressibilität die Systemsteifigkeit maßgeblich definiert.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aussage über die Steifigkeit des Gesamtsystems aus einem Kennfeld des Fördervolumens errechnet wird, wobei das Kennfeld während einer Kalibrationsphase über die Korrelation der aus dem experimentell ermittelten Fördervolumen und der daraus ermittelten Systemsteifigkeit während des ersten Druckaufbaus im jeweiligen Nutzungszyklus und dem ermittelten Fördervolumen errechnet wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzsystem (1) alternierend in zwei Betriebszuständen betrieben wird, wobei der erste Betriebszustand durch eine aktive Ansteuerung des zumindest einen Injektors (7) gekennzeichnet ist, und die Pumpe (4) im ersten Betriebszustand inaktiv ist, und der zweite Betriebszustand durch eine aktive Ansteuerung der Pumpe (4) gekennzeichnet ist, und der zumindest eine Injektor (7) inaktiv ist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpenvolumen, welches die geförderte Fluidmenge pro Arbeitsbewegung beschreibt, während des Betriebs des Einspritzsystems (1) adaptiert wird.
  8. Vorrichtung zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit zumindest einer Pumpe (4), einer Fluidleitung (2), einem Injektor (7), und einem Drucksensor (6), wobei der Drucksensor (6) dazu ausgebildet ist den Druck in der Fluidleitung (2) zu ermitteln, wobei die Vorrichtung weiterhin eine Steuervorrichtung aufweist, über welche die Pumpe (4) und der Injektor (7) ansteuerbar sind.
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