用于確定還原劑溶液的質量的設備和方法技術

本發明專利技術涉及一種用于確定還原劑溶液的質量的設備和方法。用于確定還原劑溶液的質量的設備包括用于容納還原劑溶液的罐，該罐具有注入管道和排出管道。至少一個設置在注入管道或排出管道中的超聲波傳感器具有至少一個超聲波轉換器（431,432,433）。計算設備設立為根據超聲波傳感器的信號確定還原劑溶液的密度。還原劑溶液的質量可以根據該密度來確定。計算機程序如果在計算設備上運行則實施為此所需要的所有方法步驟。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及。此外本專利技術涉及實施本專利技術方法的所有步驟并且在計算設備中運行的計算機程序。最后本專利技術涉及一種具有程序代碼的計算機程序產品，其存儲在可機器讀取的載體上，用于當該程序在計算設備上實施時執行本專利技術的方法。
技術介紹
為了滿足越來越嚴格的廢氣排放法規，需要減小在內燃機、尤其是柴油發動機的廢氣中的二氧化氮。為此已知在內燃機的廢氣范圍中設置SCR催化劑(Selective Catalytic Reduction,選擇性催化劑還原),該SCR催化劑在存在還原劑的情況下將內燃機的廢氣中所包含的氮氧化物(Nox)還原為氮。由此可以顯著減小廢氣中氮氧化物的含量。為了進行該還原，需要氨(NH3),氨將與廢氣混合。由此作為還原劑采用NH3或NH3分裂的試齊U。一般為此使用含水的尿素溶液(尿素水溶液)，該尿素溶液在廢氣管線的SCR催化劑之前噴入。從該溶液中形成作為還原劑發揮作用的氨。32. 5%的尿素水溶液可以在市場上以商標名“AdBlue ”得到。為了能為內燃機的運行提供足夠的還原劑，設置用于存儲尿素水溶液的罐。在此法規規定，應當以一定的品質來確定罐中尿素水溶液的質量。從而必須至少識別對水而不是尿素水溶液的后加注。水的后加注目前通過內燃機的廢氣區域中的NOx傳感器定性地確定。由于NOx傳感器只能以較大的延遲提供當前的NOx值，因此該方法持續時間非常長。目前更多地要求還原劑溶液的質量識別應當明顯更快地進行。如果相應的識別時間按照法規應當是確定的，則不再可能通過Nox傳感器來識別質量。
技術實現思路
本專利技術的用于確定還原劑溶液的質量的設備包括用于容納還原劑溶液的罐，該罐具有注入管道和排出管道。注入管道通常引向注入套管。排出管道引向SCR催化劑的饋入位置。該設備還具有至少一個超聲波傳感器，其設置在注入管道或排出管道中。超聲波傳感器具有至少一個超聲波轉換器。最后該設備包括計算設備，該計算設備設立為從超聲波傳感器的信號中確定還原劑溶液的密度。從還原劑溶液的密度可以推斷其質量。從而純凈水具有小于尿素水溶液AdBlue 的密度。在本專利技術的一種實施方式中，超聲波傳感器設置在排出管道中并且具有超聲波轉換器。根據還原劑溶液的密度對還原劑溶液的濃度以及由此對還原劑溶液質量的建模僅在靜止液體的情況下是可能的，因為否則還原劑溶液的流動速度會對超聲波信號的運行時間產生影響。因此一種用于確定還原劑溶液的質量的由該設備操作的方法包括確定在排出管道中液體是否處于靜止狀態。如果還原劑罐設置在汽車中，則可以借助汽車的控制設備中的軟件來識別這個。例如，在SCR系統中對還原劑泵或者劑量閥門的控制表明，該液體在流動。對這些執行器的較長的控制間隔表明該液體靜止。但是該原理僅在排出管道中沒有發生液體流例如通過節流器而變得緩慢或者這種變得緩慢在可忽略的范圍內時才起作用。例如在本申請人的SCR系統DENOXTRONIC 5. x中就是如此。在確定液體處于靜止狀態之后，測量超聲波傳感器的超聲波信號在液體中的運行時間tlt)接著根據超聲波信號在該液體中的運行時間h來計算該液體的密度。根據該密度可以推斷該液體中的還原劑濃度。在本專利技術的另一種實施方式中，超聲波傳感器設置在排出管道中并且具有兩個超聲波轉換器。第一超聲波轉換器以與排出管道的還原劑溶液的流動方向成大于0°且小于90°的角度a設置。第二超聲波轉換器以與還原劑溶液在排出管道中的相反流動方向成相同角度a地設置。由于超聲波傳感器具有兩個超聲波轉換器，因此可以借助超聲波傳感器確定液體是否處于靜止狀態或者該液體是否流動。為此測量兩個超聲波轉換器的超聲波信號在液體中的運行時間h和t2。第一超聲波轉換器在此與流動方向相反地發送信號到第二超聲波轉換器。在此測量該信號的運行時間在相同的時間，第二超聲波轉換器在流動方向上發送信號朝著第一超聲波轉換器的方向。也測量運行時間t2。當該信號與介質的流動方向相反地傳輸時聲波速度在液體中減小(雙重效應)。由此得到根據公式I的運行時間差At0· t1=t2+A t (公式 I)。如果t1=t2，則液體處于靜止狀態。從而計算在排出管道中液體是否處于靜止狀態。如果是，則根據兩個超聲波轉換器的超聲波信號的運行時間^和t2來計算液體的密度。超聲波傳感器在該實施方式中既用于確定密度，又用于確定還原劑溶液是否處于運動中。其它用于確定還原劑溶液是否處于運動中的手段在該實施方式中是不需要的。由于為了確定質量還原劑溶液不允許處于運動中，因此在本專利技術的上述兩個實施方式中超聲波傳感器分別設置在排出管道中。在排出管道中，如果SCR系統的劑量閥門未打開則還原劑溶液靜止。相反在注入管道中僅當罐填滿時才有還原劑溶液。但是在此，注入管道被貫通并且還原劑溶液沒有靜止。在本專利技術的另一實施方式中，當還原劑溶液處于運動時也能確定還原劑溶液的質量。在此超聲波傳感器在管道(注入管道或排出管道)中具有3個超聲波轉換器。第一超聲波轉換器以與該管道的還原劑溶液的流動方向成大于0°且小于90°的角度a設置。第二超聲波轉換器以與該管道中還原劑溶液的相反流動方向成相同角度a地設置。第三超聲波轉換器垂直于該管道中還原劑溶液的流動方向設置。為了確定質量，首先測量三個超聲波轉換器的超聲波信號的運行時間t2和t3。第一超聲波轉換器與流動方向相反地發送信號到第二超聲波轉換器。在相同的時間，第二超聲波轉換器在流動方向上發送信號朝著第一超聲波轉換器的方向。第三超聲波轉換器發送垂直于流動方向的信號。根據兩個超聲波信號在第一超聲波轉換器和第二超聲波轉換器之間的運行時間A和t2以及兩個超聲波信號在第一超聲波轉換器和第二超聲波轉換器之間的已知運行距離L，可以借助內燃機的控制設備中的軟件確定液體在管道中的流動速度V。由于與流動速度V同時地可以根據第三超聲波轉換器的超聲波信號的運行時間t3計算出液體的密度，因此該密度確定是可靠的。其可以由于流動速度測量而被消除由還原劑溶液的流動速度對第三超聲波信號的運行時間t3造成的影響。由于在該實施方式中可以將超聲波傳感器設置在注入管道中，因此超聲波傳感器可以與排出管道中的其它超聲波傳感器組合。所述其它超聲波傳感器可以根據本專利技術的任意實施方式構成。在兩個管道中都使用超聲波傳感器導致所確定的還原劑溶液的質量數據的可靠性提高。此外本專利技術涉及一種計算機程序，當其在計算設備上運行時間實施本專利技術方法的所有步驟。最后本專利技術涉及一種具有程序代碼的計算機程序產品，所述程序代碼存儲在可機器讀取的載體上，用于當程序在計算設備上實施時執行本專利技術的方法。附圖說明本專利技術的實施例在附圖中示出并且在下面的描述中得到更詳細描述。圖I示出根據本專利技術的用于確定還原劑溶液的質量的設備的實施方式； 圖2不出根據本專利技術的超聲波傳感器的第一實施方式； 圖3示出根據本專利技術的超聲波傳感器的第二實施方式； 圖4示出根據本專利技術的超聲波傳感器的第三實施方式。具體實施例方式圖I示出根據本專利技術用于確定還原劑溶液的質量的設備的一種實施方式。設置罐I用于容納還原劑溶液。罐I具有引向注入套管21的注入管道2。此外罐I具有引向SCR催化劑的劑量閥門的排出管道3。超聲波傳感器4可以設置在注入管道2中或者設置在排出管道3中。計算設備5被設立為根據超聲波傳感器4的信號確定還原劑溶液的密度。本本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于確定還原劑溶液的質量的設備，包括?用于容納還原劑溶液的罐（1），該罐具有注入管道（2）和排出管道（3），?至少一個超聲波傳感器（4），其設置在注入管道（2）或排出管道（3）中并且具有至少一個超聲波轉換器（411,421,422,431,432,433），以及?計算設備（5），該計算設備設立為根據超聲波傳感器（4）的信號確定還原劑溶液的密度。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：D迪爾布施，A費爾德格斯，
申請(專利權)人：羅伯特·博世有限公司，
類型：發明
國別省市：