还原介质供给系统的运行方法

专利名称：还原介质供给系统的运行方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的用于运行还原介质供给系统的方法。
背景技术：
已知将尿素水溶液添加至排气中，以减少内燃发动机、尤其是机动车柴油发动机的排气中的氮氧化物。在高温排气中释放出氨，氨作为真正的、选择性起作用的还原介质通过在所谓的SCR催化器上的还原来将氮氧化物转化成无害的。在此，尿素溶液借助加压空气的辅助频繁地以被雾化成雾状物的形式供应至排气。这类方法的问题在于，尿素在相应的还原介质供给系统中的沉积可能造成功能干扰/功能障碍。为了使功能不受干扰以及为了清洁还原介质供给系统，在DE 102006007658A1中提出，除了使用的空气和尿素溶液外还提供了第三介质，优选是用于尿素的溶剂，并且应用该第三介质来洗去尿素沉积。然而， 大多数情况下提供第三介质导致了不期望的费用。

发明内容
本发明的目的在于，提出一种用于运行还原介质供给系统的方法，该方法能够以简化的方式清洁还原介质供给系统。所述目的通过具有权利要求1所述特征的方法而实现。根据本发明方法的特征在于，在还原介质供给系统的正常的计量运行中，产生至少基本连续的空气流和脉动的还原介质流并且将其通过喷射装置至少部分地排放至排气管路内，以及在用于清洁还原介质供给系统的清洁操作中，产生由一定数量的空气流脉冲形成的空气流和由一定数量的还原介质流脉冲形成的还原介质流并且将其供应至喷射装置。在此，空气流脉冲或还原介质流脉冲可理解为空气流率或者还原介质流率的突然和明显的变化。尤其是，空气流脉冲或还原介质流脉冲是在短的时间内切换空气流或还原介质流，使得该空气流或还原介质流突然从断开状态转换至接通状态，随后再次转换至断开状态。脉冲的持续时间优选处于1至约20秒的范围内。虽然所述运行供给系统的方法对于各种尤其是流态的还原介质，例如矿物油、醇、 碳氢化合物或者类似物是适用的，但是对于在将尿素水溶液(HWL)供给至排气后处理装置的供给系统中的使用是特别有利和优选的。当使用HWL作为还原介质时，在正常的计量运行时，在时域中彼此间隔的HWL脉冲优选被这样供应至基本连续的空气流中，使得形成了具有细小的HWL小液滴和空气的气雾状的混合物。可在喷射装置处大约喷射口的附近将HWL流供应至空气。在这种情况下，一部分HWL流尤其可从喷射装置再次返回至用于HWL的存储容器中，从而仅一部分HWL流被输送至排气中。优选的是，在远离喷射装置的位置处将脉动的HWL流供应至至少基本持续的空气流中并且混合物通过混合管路供应至通入排气管路中的喷射装置内从而被添加至排气中。在此，优选的是，按照需要对HWL脉冲进行了计算，使得在排气后处理装置的NOx还原催化器上至少大致实现总体上所需要的NOx转换。优选通过计量阀的对脉冲宽度的调制操作来生产和计量脉动的HWL流。优选通过加压空气供给单元来提供空气流。如果确认了需要清洁还原介质供给系统，则优选在主动验证了预定的允许条件 (使能条件，Freigabebedingungen)之后，激活清洁操作。在清洁操作时产生空气流脉冲和 HWL脉冲流并且将其供应至喷射装置。由于空气、HWL和/或HWL-空气混合物对还原介质供给系统中可能存在的沉积的间歇/冲击式的作用，能够从还原介质供给系统有效地除掉和排出所述沉积。当然也可设计成，在给定的时间点一在大约每隔一次，每隔四次，通常每隔n-1次启动还原介质供给系统时一上预防性地激活清洁操作。在本方法的一方案中，确定出在还原介质供给系统的管路中的、与空气流向喷射装置的输送相关的背压(Maudruck)并且在超过给定的特别是第一上限压力阈值时激活清洁操作。通过对压力进行优选连续地监测，尤其能够在沉积以及其它的在管路系统中使横截面变小的污染物方面对还原介质供给系统进行可靠监测。例如在还原介质供给系统的空气通流管路系统中导致腐蚀的沉积或者尿素沉积造成流动阻力增大。在优选使用已知的或给定参数大小的空气流时，这使得能够测量压力的上升。通过监测在管路系统的给定的合适位置一优选在空气和/或HWL-空气混合物流经的管路里一处的背压，能可靠地确定是否需要对还原介质供给系统进行清洁。如果确定出背压产生了不允许的上升，则激活清洁操作。类似地，在本方法的另一方案中，确定出还原介质供给系统的管路中的、与空气流向喷射装置的输送相关的背压并且在压力下降至给定的下限压力阈值之下时解除已激活的清洁操作的激活状态。根据本发明在清洁操作进行中的压力监测可以可靠地确定出，清洁操作是否达到了期望的程度以及在什么时间点上达到了期望的程度。这通常通过清除沉积从而使流动阻力降低而被察觉到，通过压力测量来获知该流动阻力。基于此，解除清洁操作的激活状态，并且在必要时返回至正常的计量运行，或激活该正常的计量运行。因此，仅在绝对必要长的时间段里中断该正常的计量运行，避免了不必要地长时间维持清洁操作在本方法的又一有利方案中，在超过还原介质流--该还原介质流由还原介质脉冲形成--的给定的还原介质总量值之后或在超过给定的从启动清洁操作开始的持续时间之后解除已激活的清洁操作的激活状态。这尤其是有利的，不仅仅是在预防性地激活清洁操作方面，因为可事先确定并且因此而优化地确定对清洁有效的还原介质总量或清洁操作的持续时间。在本方法的又一方案中，对于清洁操作，设置一特别是第一运行模式，在第一运行模式中产生一还原介质流脉冲和空气流脉冲序列，使得相应的还原介质流脉冲与相应的空气流脉冲在时域中交叠。这使得能够在清洁操作中通过喷射装置和/或还原介质供给系统的至少一部分管路系统有时仅输送空气或者液态还原介质有时输送还原介质-空气混合物。这被证实在清除沉积方面具有完全特别有效的清洁效果。在此有利的是，在本方法的又一方案中，一还原介质流脉冲的上升沿和/或下降沿在时域中位于一空气流脉冲内。在本方法的又一有利方案中，一空气流脉冲在时域中完全位于一还原介质流脉冲内。因此在带无通流操作的输送暂停之后，首先通过打开截止阀使还原介质流优选突然地被接通。在特别短的时间间隔之后，空气流被接通并且随后在还原介质流继续存在的情况下被切断。在经过另一特别是短的时间间隔之后、优选在1秒至几秒的范围内，也切断还原
4介质流。由此，产生了由流态还原介质来对管路系统进行清洗的短暂的清洗阶段，该清洗阶段在还原介质-空气雾状混合物流动经过之前或之后接通。这同样被证实为对沉积的松动 /松脱是有效果的。在本方法的又一方案中，对于清洁操作，设置一特别是第二运行模式，在第二运行模式中在空气流关断的情况下产生一定数量的一个接一个跟随的还原介质流脉冲而在还原介质流关断的情况下产生一定数量的一个接一个跟随的空气流脉冲。这个方式尤其在清除特别厚的粘附沉积方面被证实是特别有效的。这主要是在还原介质供给系统长时间停止之后一如由于车辆停止几个小时或几天一才进行的。由此可设计成，一般在给定的静止持续时间之后再次启动还原介质供给系统时激活第二运行模式。尤其在清除特别厚的粘附污染物方面有利的是，在本发明的另一方案中，确定出在还原介质供给系统的管路中的、用于将空气流传输至所述喷射装置的背压，并且在超过给定的第一上限压力阈值时激活清洁操作的第一运行模式以及在超过给定的第二上限压力阈值时激活清洁操作的第二运行模式，其中第二上限压力阈值比第一上限压力阈值大。 在此，特别有利的是，在本发明的又一方案中在第二运行模式的清洁操作之后进行第一运行模式的清洁操作。优选的是，在解除第二运行模式的激活状态之后立刻激活第一运行模式。


附图中示出并且在下文中描述了本发明有利的实施方式。在此，在不脱离本发明范围的情况下，上文中提到的并且下文中仍将被阐述的特征，不仅能以相应给出的特征组合方式来被使用，而且能以其它的组合方式或单独被使用。在此示出图1是还原介质供给系统的一有利实施方式的示意图；图2是用于空气流脉冲和还原介质流脉冲的脉冲序列的示意性时间图表，以用于说明根据本发明方法的与第一清洁运行模式相对应的一有利变型方案；图3是用于空气流脉冲和还原介质流脉冲的脉冲序列的示意性时间图表，以用于说明根据本发明方法的与第二清洁运行模式相对应的一有利变型方案。
具体实施例方式在图1中示意性示出的有利实施方式中，这里观察到的还原介质供给系统1包括一用于待计量/配量流体的流体供应管路2。在流体供应管路2中布置有可以计时的方式操作的计量阀4、可调的调整节流阀5和第一压力传感器6。流体供应管路2与供应加压空气的空气供应管路3 —样通入还原介质供给系统1的混合区11内。在该混合区11中供应的加压空气与流体进行完全混合，使得产生了具有尽可能小的流体小液滴的气雾状混合物。混合区11可构造为独立的混合室或流体供应管路2或空气供应管路3的集成部件。在下文中假设流体为尿素水溶液(HWL)，尿素水溶液可借助喷射装置以气雾状混合物的形式喷入机动车的处于所谓的SCR催化器上游的排气管路中以除去氮氧化物(未详细示出)。但是，还原介质供给系统1并不局限于这种应用，而是原则上可被用于对任意的其它液态添加剂进行计量。
优选借助泵将HWL从存储容器供给至流体供应管路2内一这同样未被详细示出。 在此，通过泵使在流体供应管路2中在计量阀4上游产生和/或维持预压P·，该预压由第一压力传感器6来检测。计量阀4优选设计成2/2通电磁阀类型的。该计量阀4能设计成如此工作，即计量阀能相应地被驱控成或者打开或者关闭。在当前压力状况下，调整节流阀5用于对经过打开的计量阀4的与流体流率有关的合适的工作点/操作点进行设置。优选的是，在流体供应管路2中调整节流阀5优选如图1中示出地布置在计量阀4的上游和第一压力传感器6的下游。也能够将其布置在流体供应管路2的其它位置上，尤其是布置在混合区11的上游。当计量阀4打开时，HWL流动经过该计量阀并且与供应的加压空气在混合区11中混合或者由于输入加压空气而在混合区11中被雾化。还设想，当还原介质供给系统1进行正常的计量运行时，加压空气持续地被输送--即使是在计量阀4被关闭时。尤其是可以设计成，在启动还原介质供给系统1时，直至存在有足够的空气流才开始对HWL进行计量。为了供给加压空气，优选采用一未示出的加压空气存储器或压缩机。优选例如通过同样未示出的减压器来对给定的空气压力进行调节。可借助优选后接的可控的切换元件16，对空气供应管路3输入侧的空气供应选择性地进行关断或者接通。经过打开的计量阀4的HWL的质量流率主要取决于在计量阀4上的压差Δ ρ。即使在流体供应管路2中预压P·稳定的情况下，在计量阀4下游计量压力&的变化，也会导致压差Δρ的变化。计量压力的变化主要由排气设备中的与发动机运行有关的波动的压力状况造成，所述压力状况可反作用于流体供应管路2中的计量阀4输出侧。因此，可规定，优选在混合区11中借助第二压力传感器7来检测计量阀4下游的计量压力&并且因此连续地/动态地确定当前的压差Δρ。也能够将第二压力传感器7布置在计量阀4下游的其它位置上。为了阻止HWL回流至空气供应管路3中，在空气供应管路3中在混合区11输入侧布置隔离元件15。隔离元件15优选构成为空气供应管路3的端侧部段并且通入混合区11 内。尽管隔离元件15例如也可制成止回阀类型的，但优选将隔离元件15构造为喷嘴，尤其构造为所谓的超临界喷嘴(ueberkritische Duese)，通过所述喷嘴获得了超音速空气流。 在这种方式下很大程度上避免HWL进入空气供应管路3内。另外，在混合区11中能够产生强的涡流。通过高速流入混合区11内的空气，使供应至混合区11内的HWL很好地被混合或者雾化，从而产生了气雾状混合物。此外，将隔离元件15制成为超临界喷嘴也能够实现空气流的均勻化。为了保持空气流的均勻性，还提出在空气供应管路3输入侧或在隔离元件15的上游将空气压力调节成尽可能稳定。约^ar的超压/正压(Ueberdruck)是有利的。如已示出地，优选在空气供应管路3上在隔离元件15上游连接有第三压力传感器14， 从而也可监测在隔离元件15上游的空气压力。第二压力传感器7 —方面能够与第一压力传感器6 —起确定在调整节流阀5与计量阀4的串联连接结构中存在的压差Δ p，另一方面能够与第三压力传感器14 一起确定经过隔离元件15而下降的压差。然而，经过隔离元件15而下降的压差也可以在没有第三压力传感器14的情况下通过考虑预置的空气压力来确定。通过监测压力，可实现混合物或HWL 的精确计量。混合区11中产生的混合物通过混合管路12供应至喷射装置或排气后处理装置。在此，使用加压空气作为运输介质。尽管通常不是优选地，但是能够使用其它的运输介质来替代加压空气、例如氮或排气。为了控制或者操纵还原介质供给系统1，设有未示出的计量控制设备，压力传感器 6、7、14和计量阀4通过接口 8、9、10、13连接在该计量控制设备上。计量控制设备优选设计成具有输入/输出单元、计算单元和存储单元的微型计算机类型，以可以对所获得的用于控制还原介质供给系统1的数据和测量值进行处理以及可以确定和输出相应的控制信号。 例如在空气供应管路3中的切换元件16可通过另外的接口 17被驱控成，使得可以选择性地接通或中断空气供应。尿素或腐蚀成分的沉积可导致在管路系统中或者也在还原介质供给系统1的喷射装置中产生堵塞，这干扰了正常运行。沉积通常造成相关管路中的横截面的缩小，这表现为背压的增大。这例如可通过评估一个或多个由压力传感器6、7、14输出的压力值而被确定。然而，由堵塞或沉积造成的干扰也可通过对空气和/或HWL的流率一在干扰故障时空气和/或HWL的流率通常下降至设定值之下一进行监测而被检测到。下面作为示例，假设在混合区11中或在混合区11的下游存在堵塞，则这在通过空气供应管路3或混合管路12 输送空气时可通过可由第二压力传感器7检测到的压力上升而被注意到。如果在空气流率设定的情况下通过第二压力传感器7确定出运行压力增大至第一上限压力阈值，则中断正常的计量运行并且启动清洁操作。清洁操作包括产生由大量的空气流脉冲形成的空气流以及由大量HWL流脉冲形成的HWL流并且将它们供应至喷射装置一这在下文中借助图2 更详细地说明。图2示出用于空气流脉冲20和HWL流脉冲21的脉冲序列的、与第一清洁运行模式相对应的示意性时间图表，优选在由第二压力传感器7确定出运行压力增大至第一上限压力阈值例如2. 5bar时，激活该第一清洁运行模式。在此，不但空气流而且HWL流周期性地变化并且至少从断开状态基本突跃至接通状态然后又回到断开状态，从而获得给定长度的或给定时间段的大致矩形的脉冲。特别优选的是，空气流脉冲20和HWL流脉冲21在时域中重叠/交叠。尤其有利的是，在时域中HWL流脉冲的上升沿M位于激活的空气流脉冲 20内而空气流脉冲20的下降沿22位于激活的HWL流脉冲21内。对应地，在当前情况中相应的空气流脉冲20的上升沿23位于HWL流脉冲暂停(期间)内而HWL流脉冲21的下降沿25位于空气流脉冲暂停(期间)内。空气流脉冲20和HWL流脉冲21的脉冲/暂停比率优选设成大致等于1。在此，空气流脉冲20和HWL流脉冲21优选持续1-10秒。还可设想，在一相应的HWL流脉冲中输送给定数量的例如50ml的HWL。脉冲式输送空气和/或HWL所产生的结果为，沉积有效地脱落或溶解并且通过喷射装置从还原介质供给系统1冲走。一般来说，在图示的方式中为此清洁操作持续约0. 5 分钟至10分钟就足够了。给定的持续时间的结束或压力下降至给定的下限压力阈值例如约1. 9bar之下一在当前情况中借助第二压力传感器7被测量一可被使用作为终止清洁操作的临界。随后可再次进行正常的计量运行。尤其是在停止较长的情况下，会形成较顽固粘附的或较厚的沉积。这通常表现为还原介质供给系统1中可测量的背压的比较强烈的上升。如果例如通过第二压力传感器7 测量到运行压力已上升至给定的第二压力阈值、如约3. ^ar,则推断出这种较强的污染产生。在这种情况下，根据本发明提出，激活与第二清洁运行模式相对应的清洁操作。此优选设置的方式在下文中借助图3来说明。图3在与图2类似的一附图中示出与第二清洁运行模式相对应的空气流脉冲20 和HWL流脉冲21的脉冲序列。在这种情况下，一定数量的一个接着一个产生的HWL流脉冲 21与一定数量的一个接着一个产生的空气流脉冲20交替出现，使得在一种介质脉动的情况下相应的另一种介质被停止供应。优选的是，以HWL流脉冲21的产生作为启始。由此能够使硬的沉积软化，该软化的硬沉积可通过跟随在一序列HWL流脉冲21之后的空气流脉冲 20而更容易地脱落。相应的一组脉冲可包括一个至约十个脉冲，其中脉冲/暂停比率和脉冲持续时间优选以与第一清洁运行模式相类似的方式来被设置。优选在预定的整个持续时间上维持该清洁操作。然而也可设计成，当压力一在供给空气时被测量的一下降至给定的下限压力阈值之下时，结束该清洁操作。同样可设计成，维持该清洁操作的进行直至脉冲形式的给定的HWL量已输送完毕。由此，避免了不期望的长时间的清洁操作。优选设计成，在实行与第二清洁运行模式相对应的清洁操作之后立即或在短时间之后实行与图2中示出的第一清洁运行模式相对应的清洁操作。因为在运行间断之后大多会出现沉积增强的趋势，所以可设计成，还原介质供给系统1的启动在原则上以与第一或第二清洁运行模式相对应的清洁操作为开始。作为选择或附加地可在正常的计量运行结束之后，通常预防性地实行一清洁操作。由此，在沉积导致不期望的结果之前，有效地预防和/或除去了沉积。另外，在使运行停止时，为了从管路系统中清除剩余的HWL可设置一清洗阶段，在该清洗阶段中在给定的时间间隔内仅维持有空气流。也可设计成，通常只进行一个仅与上述第一或第二清洁运行模式相对应的清洁操作。
权利要求
1.一种还原介质供给系统的运行方法，所述还原介质供给系统用于向机动车的排气后处理装置供给净化排气用的还原介质，在所述方法中空气流和还原介质流被供应至通入排气管路内的喷射装置，其特征在于，-在所述还原介质供给系统(1)的正常的计量运行中，产生至少基本连续的空气流和脉动的还原介质流并且将其通过喷射装置至少部分地输出至排气管路内，以及-在用于清洁所述还原介质供给系统(1)的清洁操作时，产生由一定数量的空气流脉冲00)形成的空气流和由一定数量的还原介质流脉冲形成的还原介质流并且将其供应至所述喷射装置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定出在所述还原介质供给系统(1)的管路中的、与空气流向所述喷射装置的传输相关的背压并且在该背压超过一给定的特别是第一上限压力阈值时激活所述清洁操作。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，确定出在所述还原介质供给系统(1) 的管路中的、与空气流向所述喷射装置的传输相关的背压并且在该背压下降至给定的下限压力阈值之下时解除已激活的清洁操作的激活状态。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在超过由所述还原介质脉冲形成的所述还原介质流的一给定的还原介质总量值之后或者在从启动所述清洁操作开始超过一给定的持续时间之后解除已激活的清洁操作的激活状态。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，对于所述清洁操作，设置一特别是第一运行模式，在所述第一运行模式中这样产生还原介质流脉冲和空气流脉冲OO)序列，使得相应的还原介质流脉冲与相应的空气流脉冲OO)在时间上交叠。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，一还原介质流脉冲的上升沿和/或下降沿04;25)在时域中位于一空气流脉冲OO)内。
7.根据权利要求5所述方法，其特征在于，一空气流脉冲OO)在时域中完全位于一还原介质流脉冲内。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，对于所述清洁操作，设置一特别是第二运行模式，在该第二运行模式中在空气流切断的情况下产生一定数量的一个接一个的还原介质流脉冲而在还原介质流切断的情况下产生一定数量的一个接一个的空气流脉冲OO)。
9.根据权利要求8以及权利要求5至7中的一项或多项所述的方法，其特征在于，确定出在所述还原介质供给系统(1)的管路中的、与空气流向所述喷射装置的传输相关的背压，并且在该背压超过给定的第一上限压力阈值时激活所述清洁操作的所述第一运行模式以及在该背压超过给定的第二上限压力阈值时激活所述清洁操作的所述第二运行模式，其中所述第二上限压力阈值比所述第一上限压力阈值大。
10.根据权利要求8或9以及权利要求5至7中一项或多项所述的方法，其特征在于， 在所述第二运行模式的清洁操作之后跟随着所述第一运行模式的清洁操作。
全文摘要
本发明涉及一种还原介质供给系统的运行方法，所述还原介质供给系统用于向机动车的排气后处理装置供给净化排气用的还原介质，在所述方法中空气流和还原介质流被供应至通入排气管路内的喷射装置。根据本发明提出，在所述还原介质供给系统(1)的正常的计量运行中，产生至少基本连续的空气流和脉动的还原介质流并且将其通过喷射装置至少部分地排放至排气管路内。在用于清洁所述还原介质供给系统(1)的清洁操作时，产生由一定数量的空气流脉冲(20)形成的空气流和由一定数量的还原介质流脉冲(21)形成的还原介质流并且将其供应至所述喷射装置。根据本发明的方法尤其能应用在其中将尿素水溶液用作为还原介质的供给系统中。
文档编号F01N3/20GK102362052SQ201080013382
公开日2012年2月22日 申请日期2010年2月19日 优先权日2009年3月25日
发明者H·拜尔, M·霍赫霍尔策勒尔, R·万戴尔 申请人:戴姆勒股份公司