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Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR OPERATING A DEVICE FOR CONVEYING A FLUID
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/195082
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for operating a device (1) for conveying a fluid by means of a conveying pipe (2) which can be divided into a suction pipe section (4) from at least one tank (6) to at least one pump (3) and into a pressure pipe section (5) from the pump (3) to at least one injector (7), and has at least one pressure sensor (8) on the pressure pipe section (5). In a step A) of the method an activation of the device is detected. In a step B) of the method the conveying pipe (2) is filled with the fluid by an operation of the at least one pump (3) having a conveying direction (9) from the at least one tank (6) to the at least one injector (7), and a complete filling of the conveying pipe is detected on the basis of at least one dramatic pressure increase (10) at the at least one pressure sensor (8). In step C) an operation of the pump (3) and a provision of fluid at the injector (7) take place. In step D) a deactivation of the device (1) is detected. In step E) a partial emptying of the conveying pipe (2) takes place by back-suction of the fluid by means of an operation of the at least one pump (3) contrary to the conveying direction, wherein the emptying is stopped when the pressure measured at the least one pressure sensor (8) corresponds to an ambient pressure (12).

Inventors:
HODGSON JAN (DE)
VORSMANN CHRISTIAN (DE)
BRÜCK ROLF (DE)
Application Number:
PCT/EP2014/059516
Publication Date:
December 11, 2014
Filing Date:
May 09, 2014
Export Citation:
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Assignee:
EMITEC GES FÜR EMISSIONSTECHNOLOGIE MBH (DE)
International Classes:
F01N3/20
Foreign References:
US20110099983A12011-05-05
US20100319651A12010-12-23
DE102007000538A12008-05-08
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
ROESSLER, MATTHIAS (DE)
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Claims:
Patentansprüche

Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung (1) zur Förderung einer Flüssigkeit mit einer Förderleitung (2), die in einen Saugleitungsabschnitt (4) von mindestens einem Tank (6) zu mindestens einer Pumpe (3) und in einen Druckleitungsabschnitt (5) von der Pumpe (3) zu mindestens einem Injektor (7) unterteilbar ist und mit mindestens einem Drucksensor (8) an dem Druckleitungsabschnitt (5), wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte umfasst:

A) Feststellen einer Aktivierung der Vorrichtung;

B) Befüllen der Förderleitung (2) mit der Flüssigkeit durch einen Betrieb der mindestens einen Pumpe (3) mit einer Förderrichtung (9) von dem mindestens einem Tank (6) hin zu dem mindestens einem Injektor (7) und Feststellen einer vollständigen Befüllung der Förderleitung (2) anhand von zumindest einer sprunghaften Druckerhöhung (10) an dem mindestens einem Drucksensor (8);

C) Betrieb der Pumpe (3) und Bereitstellung von Flüssigkeit an dem Injektor (7);

D) Feststellen einer Deaktivierung der Vorrichtung (1); und

E) Teilweises Entleeren der Förderleitung (2) durch Rücksaugen der Flüssigkeit mit einem Betrieb der mindestens einen Pumpe (3) entgegen der Förderrichtung (9), wobei die Entleerung gestoppt wird, wenn der an dem mindestens einen Drucksensor (8) gemessene Druck einem Umgebungsdruck (12) entspricht.

Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei während Schritt C) mit Hilfe der mindestens einen Pumpe (3) in dem Druckleitungsabschnitt (5) der Förderleitung (2) ein konstanter Druck aufrechterhalten wird, und eine dosierte Bereitstellung von Flüssigkeit durch eine angepasste Öffnungszeit des mindestens einen Injektors (7) erreicht wird. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei Schritt B) zumindest die folgenden Teilschritte umfasst:

B.l) Öffnen des mindestens einen Injektors (7);

B.2) Fördern von Flüssigkeit mit der mindestens einen Pumpe (3);

B.3) Überwachen des Drucks in der Förderleitung (2) mit Hilfe des mindestens einen Drucksensors (8);

B.4) Erkennen einer sprunghaften Druckerhöhung (10) an dem mindestens einen Drucksensor (8); und

B.5) Schließen des mindestens einen Injektors (7) und Stoppen der Förderung von Flüssigkeit mit der mindestens einen Pumpe (3).

Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei Schritt B) zumindest die folgenden Teilschritte umfasst:

B.i) Schließen des mindestens einen Injektors (7);

B.ii) Fördern von Flüssigkeit mit der mindestens einen Pumpe (3);

B.iii) Überwachen des Drucks in der Förderleitung (2) mit Hilfe des mindestens einen Drucksensors (8); und

B.iv) Erkennen einer sprunghaften Druckerhöhung (10) an dem mindestens einen Drucksensor (8).

Verfahren nach Patentanspruch 3 oder 4, wobei während Teilschritt B.3) oder B.iii) ein andauernder Druckanstieg (11) überwacht wird, der durch die Befüllung der Förderleitung (2) auftritt.

Verfahren nach einem der Patentansprüche 3 bis 5, wobei die mindestens eine Pumpe (3) während der Teilschritte B.2) oder B.ii) für einen Zeitraum von 5 Sekunden bis 20 Sekunden betrieben wird.

Verfahren nach einem der Patentansprüche 3 bis 6, wobei ein Startzeitpunkt (23) festgestellt wird, zu dem während Teilschritt B.3) oder B.iii) an dem Drucksensor (8) eine Änderung des Drucks beginnt und ein Endzeit- punkt (24) festgestellt wird, zu dem in Teilschritt B.4) die sprunghafte Druckerhöhung auftritt, wobei durch einen Vergleich der mit der Pumpe (3) geförderten Flüssigkeitsmenge zwischen dem Startzeitpunkt (23) und dem Endzeitpunkt (24) und einem gefüllten Volumen (25) des Druckleitungsabschnittes (5) eine Kalibrierung der Pumpe (3) erfolgt.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei Schritt E) zumindest die folgenden Teilschritte umfasst:

E.l) Öffnen des mindestens einen Injektors (7);

E.2) Rücksaugen der Flüssigkeit mit einem Betrieb der mindestens einen Pumpe (3) entgegen der Förderrichtung (9);

E.3) Überwachen des Drucks in der Förderleitung (2) mit Hilfe des mindestens einen Drucksensors (8);

E.4) Erkennen eines Drucks, der dem Umgebungsdruck (12) entspricht, an dem mindestens einen Drucksensor (8);

E.5) Schließen des mindestens einen Injektors (7) und Stoppen des Rücksaugens der Flüssigkeit mit der mindestens einen Pumpe (3).

Verfahren nach Patentanspruch 8, wobei während Teilschritt E.3) ein sprunghafter Druckabfall (13) auftritt und anschließend ein andauernder Druckanstieg (11) überwacht wird.

Verfahren nach Patentanspruch 8 oder 9, wobei die mindestens eine Pumpe (3) während der Teilschritte E.2) und E.3) für zwischen 5 Sekunden und 20 Sekunden betrieben wird.

Kraftfahrzeug (14), aufweisend zumindest eine Verbrennungskraftmaschine (15), eine Abgasbehandlungsvorrichtung (16) zur Reinigung der Abgase der Verbrennungskraftmaschine (15) und eine Vorrichtung (1) zur Förderung einer Flüssigkeit zu der Abgasbehandlungsvorrichtung (16), wobei die Vorrichtung (1) dazu eingerichtet ist, gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche betrieben zu werden.

Description:
Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zur Förderung einer Flüssigkeit

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zur Förderung einer Flüssigkeit. Die Vorrichtung kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, um ein flüssiges Additiv zu einer Abgasbehandlungsvorrichtung zur Reinigung der Abgase einer Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs zu fördern und der Abgasbehandlungsvorrichtung dosiert zuzuführen.

In Abgasbehandlungsvorrichtungen, denen ein flüssiges Additiv zur Abgasreini- gung zugeführt wird, kann beispielsweise das Verfahren der selektiven katalyti- schen Reduktion (SCR- Verfahren; SCR = selective catalytic reduction) durchgeführt werden. Bei diesem Verfahren werden Stickstoffoxidverbindungen im Abgas einer Verbrennungskraftmaschine unter Zuhilfenahme eines Reduktionsmittels reduziert. Als Reduktionsmittel wird üblicherweise Ammoniak verwendet. Ammoniak wird in Kraftfahrzeugen normalerweise nicht direkt bevorratet, sondern in Form einer Reduktionsmittelvorläuferlösung. Eine häufig eingesetzte Reduktionsmittelvorläuferlösung ist flüssige Harnstoff-Wasser-Lösung. Eine 32,5 prozentige Harnstoff- Wasser-Lösung ist unter dem Handelsnamen AdBlue® erhältlich. Diese Reduktionsmittelvorläuferlösung kann einer Abgasbehandlungs- Vorrichtung mit einer Vorrichtung zugeführt werden, die nach dem nachfolgend beschriebenen Verfahren betrieben werden kann.

Bei der Entwicklung, bei der Herstellung und bei dem Betrieb von Vorrichtungen zur Bereitstellung von flüssigem Additiv für die Abgasreinigung ist regelmäßig zu berücksichtigen, dass die (wässrige) Flüssigkeit bei niedrigen Temperaturen einfrieren kann. Die 32,5 prozentige Harnstoff-Wasser-Lösung gefriert beispielsweise bei -11 °C. Derartig niedrige Temperaturen können im Kraftfahrzeugbereich insbesondere während langer Stillstandzeiten im Winter auftreten. Beim Einfrieren der Flüssigkeit tritt typischerweise eine Volumenausdehnung auf. Diese Vo- lumenausdehnung kann die Vorrichtung zur Förderung beschädigen. Aus diesem Grund ist bekannt, eine Vorrichtung zur Förderung einer Flüssigkeit beim Betriebsstopp zu entleeren. Beim Entleeren wird die Flüssigkeit aus der Vorrichtung entfernt und durch Luft aus der Umgebung ersetzt. Typischerweise wird über einen Injektor an einer Abgasleitung Luft in die Vorrichtung angesaugt, wäh- rend gleichzeitig die Flüssigkeit zurück in einen Tank gefördert wird. Dann liegt während der Stillstandsphase des Kraftfahrzeugs innerhalb der Vorrichtung keine Flüssigkeit vor. Dementsprechend kann innerhalb der Vorrichtung auch keine Volumenausdehnung der Flüssigkeit auftreten. Problematisch ist hierbei jedoch, dass eine entleerte Vorrichtung vor Wiederinbetriebnahme erst befüllt werden muss. Beim Wiederbefüllen der Vorrichtung besteht insbesondere die Gefahr, dass Leckage auftritt. Wenn die Vorrichtung an eine Abgasbehandlungsvorrichtung angeschlossen ist, kann beim Wiederbefüllen beispielsweise ein Übertritt der Flüssigkeit in die Abgasbehandlungsvorrichtung auftreten. Darüber hinaus sollte es sowohl beim Entleeren der Vorrichtung als auch beim Befüllen der Vorrich- tung vermieden werden, die Pumpe der Vorrichtung unnötig lange zu betreiben. Eine kürzere Betriebsdauer der Pumpe reduziert einerseits den Energieverbrauch beim Befüllen bzw. beim Entleeren. Andererseits kann so auch vermieden werden, dass die Pumpe beschädigt wird und/oder eine erhöhte Abnutzung der Pumpe durch eine nicht gewollte Förderung von Luft und/oder durch die Arbeit der Pum- pe gegen einen erhöhten Förderwiderstand auftritt.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, die geschilderten technischen Probleme zu lösen oder zumindest zu lindern. Es soll insbesondere ein besonders vorteilhaftes Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zur Förderung einer Flüssigkeit vorgestellt werden, bei dem die Vorrichtung bei Inbetriebnahme befüllt und bei Deaktivierung entleert wird.

Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und insbesondere aus der Beschreibung der Figuren näher ergänzt werden. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zur Förderung einer Flüssigkeit mit einer Förderleitung, die in einen Saugleitungsabschnitt von mindestens einem Tank zu mindestens einer Pumpe und in einen Druckleitungsabschnitt von der Pumpe zu mindestens einem Injektor unterteilbar ist und mit mindestens einem Drucksensor an dem Druckleitungsabschnitt, wobei das Ver- fahren zumindest die folgenden Schritte umfasst:

A) Feststellen einer Aktivierung der Vorrichtung;

B) Befüllen der Förderleitung mit der Flüssigkeit durch einen Betrieb der mindestens einen Pumpe mit einer Förderrichtung von dem mindestens einem Tank hin zu dem mindestens einem Injektor und Feststellen einer vollständigen Befüllung der Förderleitung anhand von zumindest einer sprunghaften Druckerhöhung an dem mindestens einem Drucksensor;

C) Betrieb der Pumpe und Bereitstellung von Flüssigkeit an dem Injektor;

D) Feststellen einer Deaktivierung der Vorrichtung; und

E) Teilweises Entleeren der Förderleitung durch Rücksaugen der Flüssigkeit mit einem Betrieb der mindestens einen Pumpe entgegen der Förderrichtung, wobei die Entleerung gestoppt wird, wenn der an dem mindestens einen Drucksensor gemessene Druck einem Umgebung sdruck entspricht.

Die Förderleitung der Vorrichtung ist vorzugsweise nicht verzweigt. Dies bedeu- tet insbesondere, dass die Vorrichtung keine Rücklaufleitung hat, die ausgehend von dem Druckleitungsabschnitt der Förderleitung abzweigt und zurück in den Tank führt. Allerdings soll es gleichwohl möglich sein, dass die Förderleitung mehrere parallel verlaufende Stränge (hin zu einem/mehreren Injektor/en) aufweist. Es ist beispielsweise möglich, dass in der Förderleitung zwei parallel ge- schaltete Pumpen vorhanden sind, die parallel zueinander fördern können, um die Flüssigkeit in einer Förderrichtung entlang der Förderleitung zu fördern. Zudem ist möglich, dass mehrere Injektoren vorgesehen sind, über welche eine parallele Zufuhr von Flüssigkeit zu einer Abgasbehandlungs Vorrichtung möglich ist. Bevorzugt ist allerdings nicht die Möglichkeit gegeben, mit Hilfe der Pumpe eine Kreisförderung von dem Tank durch die mindestens eine Pumpe und zurück in den Tank durchzuführen. Zum Entleeren der Förderleitung ist vorzugsweise eine Förderung entgegen der Förderrichtung notwendig.

Die mindestens eine Pumpe ist eine Pumpe mit umkehrbarer Förderrichtung. Eine Pumpe mit umkehrbarer Förderrichtung kann beispielsweise eine Orbitalpumpe oder eine Schlauchpumpe sein. Diese Pumpen haben einen Rotationsantrieb, welcher ein Fördervolumen entlang des Förderwegs verschiebt, indem mindestens eine Abdichtung der Förderleitung entlang der Förderleitung verschoben wird. Dies geschieht bei einer Schlauchpumpe beispielsweise dadurch, dass ein Exzenter einen zusammengedrückten Bereich eines Schlauchs, entlang der Förderrichtung verschiebt, wobei die mindestens eine Abdichtung durch den zusammengedrückten Bereich des Schlauchs gebildet ist. Bei einer Orbitalpumpe geschieht dies, indem eine von einer verformbaren Membran gebildete mindestens eine Abdichtung einer Förderleitung in Förderrichtung verschoben wird. Eine Umkehr der Förderrichtung ist bei einer solchen Pumpe durch eine Umkehr der Antriebsrichtung möglich. Die mindestens eine Abdichtung wird dann jeweils in die entgegengesetzte Richtung verschoben.

Die Pumpe kann allerdings auch eine Pumpe sein, deren Förderrichtung mit Hilfe einer Ventilanordnung umkehrbar ist. Wenn eine Ventilanordnung zur Umkeh- rang der Förderrichtung an der Pumpe vorgesehen ist, kann die Pumpe auch eine Hubkolbenpumpe oder eine Membranpumpe sein, die ein Pumpenkammervolu- men aufweist, welches sich zur Förderung regelmäßig vergrößert und verkleinert. Die Pumpe kann auch als ein System aus mehreren Pumpenkammereinheiten aufgebaut sein, wobei zumindest eine Pumpenkammereinheit zur Förderang in För- derrichtung dient, während zumindest eine weitere Pumpenkammereinheit zur Förderang entgegen der Förderrichtung dient. Der Drucksensor ist vorzugsweise so ausgebildet, dass dieser einen Druck der Flüssigkeit in dem Druckleitungsabschnitt messen kann. In einer Ausführungsvariante des Drucksensors steht eine Messzelle des Drucksensors mit der Förderlei- tung (direkt/mittelbar) in Verbindung, so dass der Druck der Flüssigkeit sich auf die Messzelle überträgt.

Die beschriebene Vorrichtung zur Förderung von Flüssigkeit ist insbesondere geeignet, um ein flüssiges Additiv (wie eine Harnstoff-Wasser-Lösung) zur Abgas- reinigung in die Abgasbehandlungsvorrichtung einer Verbrennungskraftmaschine zu fördern.

Die Dosierung der Flüssigkeit mit Hilfe der Vorrichtung erfolgt vorzugsweise über den mindestens einen Injektor, der an den Druckleitungsabschnitt ange- schlössen ist. Der Druckleitungsabschnitt ist vorzugsweise an einen Druckspeicher angeschlossen und/oder bildet selbst den Druckspeicher aus. Die Pumpe fördert die Flüssigkeit in den Druckleitungsabschnitt. Der Druck in dem Druckleitungsabschnitt wird mit Hilfe des Drucksensors überwacht. Die Pumpe wird mit Hilfe der von dem Drucksensor bereitgestellten Information über den Druck in dem Druckleitung sab schnitt so betrieben, dass der Druck im Druckleitungsabschnitt konstant ist. Dann ist die von dem Injektor abgegebene Menge der Flüssigkeit proportional zur Öffnungszeit des Injektors. Die Dosierung kann somit über die Anpassung der Öffnungszeit des Injektors erfolgen. Bei dem Verfahren wird in Schritt A) zunächst eine Aktivierung der Vorrichtung festgestellt. Dies kann beispielsweise geschehen, indem ein Start eines Kraftfahrzeugs mit der Vorrichtung oder ein Start einer Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs festgestellt wird. Wenn die Aktivierung der Vorrichtung in Schritt A) festgestellt wird, ist die Förderleitung der Vorrichtung typischerweise entleert, weil beim letzten Betriebsstopp bzw. der letzten Deaktivierung der Vorrichtung eine Entleerung der Förderleitung durchgeführt wurde. Dementsprechend erfolgt nach Schritt A) in einem Schritt B) eine Befüllung der Förderleitung mit der Flüssigkeit. Dies geschieht insbesondere dadurch, dass die mindestens eine Pumpe die Flüssigkeit aus dem Tank fördert und die Flüssigkeit dabei in die Förderleitung und insbesondere in den Saugleitungsabschnitt der Förderleitung hineinsaugt bzw. hineindrückt. Dabei wird Luft in der Förderleitung aus der Förderleitung hinaus geschoben. Die Luft verlässt die Förderleitung vorzugsweise über den Injektor. Wenn der Druckleitung sab schnitt der Förderleitung vollständig befüllt ist und die Flüssigkeit den mindestens einen Injektor erreicht, tritt eine sprunghafte Druckerhöhung in dem Druckleitungsabschnitt auf. Mit einer sprunghaften Druckerhö- hung ist hier insbesondere gemeint, dass der Druck schlagartig ansteigt, bzw. dass ein sehr hoher Druckgradient vorliegt. Diese sprunghafte Druckerhöhung kann mit dem mindestens einen Drucksensor erkannt werden. Die sprunghafte Druckerhöhung tritt auf, weil der Strömungswiderstand deutlich erhöht ist, wenn die Flüssigkeit den Injektor erreicht. Dies liegt beispielsweise daran, dass der für die Flüssigkeit frei durchströmbare Querschnitt des Injektors wesentlich kleiner ist als der frei durchströmbare Querschnitt der Förderleitung. Für Luft ist der Durchströmung s wider stand des Injektors wesentlich geringer als für die Flüssigkeit.

In Schritt C) erfolgt ein regulärer Betrieb der Vorrichtung, bei dem die Pumpe betrieben wird, um die Flüssigkeit zu fördern, zu dosieren und/oder (im Druckleitungsabschnitt) bereitzustellen.

In Schritt D) wird eine Deaktivierung der Vorrichtung festgestellt. Eine Deakti- vierung der Vorrichtung kann beispielsweise festgestellt werden, wenn ein Kraft- fahrzeug mit der Vorrichtung oder eine Deaktivierung einer Verbrennungskraftmaschine festgestellt wird.

Dann wird der Schritt E) eingeleitet, in welchem eine teilweise Entleerung der Förderleitung durch Rücksaugen der Flüssigkeit erfolgt. Das Rücksaugen wird so lange durchgeführt, bis an dem mindestens einen Drucksensor ein Druck gemessen wird, der dem Umgebungsdruck entspricht. Der Umgebung sdruck ist insbe- sondere der atmosphärische Druck, welchen die Luft in der Umgebung der Vorrichtung hat. Dieser Druck liegt üblicherweise auch in einer Abgasbehandlungsvorrichtung vor, wenn das Kraftfahrzeug deaktiviert ist. Wenn ein Injektor der Vorrichtung an eine Abgasbehandlungsvorrichtung angeschlossen ist, kann der Umgebung sdruck durch den Injektor auch in die Förderleitung der Vorrichtung hinein übertragen werden. Wenn der gemessene Druck am Injektor dem Umgebungsdruck entspricht, existiert eine mit Luft gefüllte Verbindung zwischen der Umgebung und dem Drucksensor. Somit kann erkannt werden, dass eine teilweise Entleerung der Förderleitung (bis zu dem Drucksensor) erfolgt ist.

Weiterhin ist das Verfahren vorteilhaft, wenn während Schritt C) mit Hilfe der mindestens einen Pumpe in dem Druckleitungsabschnitt der Förderleitung ein konstanter Druck aufrechterhalten wird, und eine dosierte Bereitstellung von Flüssigkeit durch eine angepasste Öffnungszeit des mindestens einen Injektors erreicht wird.

Vorzugsweise erfolgt eine dosierte Abgabe der Flüssigkeit, wenn eine externe Dosieranforderung an die Vorrichtung gestellt wird. Eine externe Dosieranforderung wird an die Vorrichtung beispielsweise dann gestellt, wenn eine Abgasbehandlungs Vorrichtung Flüssigkeit zur Abgasreinigung benötigt. Eine externe Dosieranforderung kann von einem Steuergerät erzeugt werden. Während Schritt C) steht die Flüssigkeit in dem Druckleitungsabschnitt unter einem Betriebsdruck, der vorzugsweise zwischen 5 und 10 bar liegt. Diese beschriebene Methode ist eine besonders vorteilhafte Methode, mit welcher eine präzise Dosie- rang von Flüssigkeit mit Hilfe der beschriebenen Vorrichtung für das beschriebene Verfahren erreicht werden kann.

Das beschriebene Verfahren eröffnet eine besonders einfache und effiziente Möglichkeit, eine Vorrichtung zur Förderung einer Flüssigkeit so zu betreiben, dass diese bei einer Aktivierung befüllt und bei einer Deaktivierung wieder (teilweise) entleert wird, ohne dass zusätzliche Bauteile zur Durchführung des Entleerungsvorgangs und des Befüllungsvorgangs notwendig sind.

Weiterhin ist das Verfahren vorteilhaft, wenn Schritt B) zumindest die folgenden Teilschritte umfasst:

B. l) Öffnen des mindestens einen Injektors;

B.2) Fördern von Flüssigkeit mit der mindestens einen Pumpe;

B.3) Überwachen des Drucks in der Förderleitung mit Hilfe des mindestens einen Drucksensors;

B.4) Erkennen einer schlagartigen Druckerhöhung an dem mindestens einen Drucksensor; und

B.5) Schließen des mindestens einen Injektors und Stoppen der Förderung von Flüssigkeit mit der mindestens einen Pumpe. Die Teilschritte B. l bis B.5) erläutern im Detail eine bevorzugte Verfahrensweise, die im Rahmen des Schritts B) durchgeführt wird, wobei diese Verfahrensweise im Folgenden als erste Ausführungsvariante des Schritts B) bezeichnet wird. In Schritt B. l) wird der mindestens eine Injektor geöffnet. Dies geschieht, damit der Strömungs widerstand für Luft, die aus der Förderleitung ausströmt, möglichst gering ist. Die Öffnung des Injektors erfolgt nur, wenn der Injektor vor Schritt B. l) geschlossen ist. Wenn der Injektor (bei der Aktivierung der Vorrichtung) bereits geöffnet ist, kann der Injektor im geöffneten Zustand verbleiben. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs Variante wird in Schritt B.l) zunächst überprüft, ob der Injektor geöffnet ist. Wenn der Injektor geöffnet ist, verbleibt dieser im geöffneten Zustand. Wenn der Injektor geschlossen ist, wird dieser (aktiv) geöffnet. Anschließend erfolgt die Förderung der Flüssigkeit in Schritt B.2). Dabei wird der Druck in der Förderleitung mit Hilfe des mindestens einen Drucksensors überwacht (siehe Schritt B.3). Sobald die Flüssigkeit den Injektor erreicht, tritt eine schlagartige Druckerhöhung auf, weil die Pumpe weiter fördert und der Strömungswiderstand des flüssigen Additivs an dem Injektor erheblich erhöht ist. Diese Druckerhöhung kann an dem Drucksensor erkannt werden. Dies geschieht in Schritt B.4). Der Injektor wird daraufhin geschlossen, damit kein weiteres flüssiges Additiv mehr aus dem Injektor austritt und die Förderung der Flüssigkeit mit der mindestens einen Pumpe wird gestoppt (Schritt B.5)).

In einer weiteren Ausführungsvariante des beschriebenen Verfahrens umfasst

Schritt B) die folgenden Teilschritte:

B.i) Schließen des mindestens einen Injektors;

B.ii) Fördern von Flüssigkeit mit der mindestens einen Pumpe;

B.iii) Überwachen des Drucks in der Förderleitung mit Hilfe des mindestens einen Drucksensors; und

B.iv) Erkennen einer sprunghaften Druckerhöhung an dem mindestens einen

Drucksensor.

Die mit den Schritten B.i) bis B.iv) erläuterte Ausführungsvariante des Schritts B) wird im Folgenden als zweite Ausführungsvariante des Schritts B) bezeichnet. Es werden also zwei verschiedene Ausführungsvarianten des Schritts B) vorgeschlagen. Die Verfahrensschritte B.2) bis B.4) bzw. B.ii) bis B.iv) stimmen dabei bei beiden Verfahrensvarianten miteinander überein. Eine Abweichung zwischen den beiden Ausführungsvarianten ist hinsichtlich des Schritts B. I) bzw. B.i) vorgese- hen.

In Schritt B.ii) wird der mindestens eine Injektor geschlossen. Dies geschieht, damit der Durchströmungswiderstand für Luft, die aus der Förderleitung austritt, in einem vorgegebenen Bereich liegt. Das Schließen des Injektors erfolgt nur, wenn der Injektor vor Schritt B.i) geöffnet wurde. Wenn der Injektor (bei der Aktivierung der Vorrichtung) bereits geschlossen ist, kann der Injektor im geschlossenen Zustand verbleiben. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante wird in Schritt B.i) zunächst überprüft, ob der Injektor geschlossen ist. Wenn der Injektor geschlossen ist, verbleibt dieser im geschlossenen Zustand. Wenn der Injektor geöffnet ist, wird dieser (aktiv) geschlossen. Für die zweite Ausführungsvariante des Schritts B) wird bevorzugt ein Injektor eingesetzt, der im geschlossenen Zustand für die zu fördernde Flüssigkeit undurchlässig und für Luft durchlässig ist. Im geöffneten Zustand ist dieser Injektor sowohl für die Flüssigkeit als auch für Luft durchlässig. Im geschlossenen Zu- stand hat der Injektor allerdings auch für Luft einen erhöhten (definierten) Durchströmung s wider stand, so dass in dem Druckleitungsabschnitt eine (leichte) Druckerhöhung auftritt, wenn die Flüssigkeit in die Förderleitung gefördert und Luft durch den Injektor hindurch aus der Förderleitung hinaus gedrückt wird. Ein derartiger Injektor weist im geschlossenen Zustand einen durchgängigen Strömungs- weg auf, der so gestaltet ist, dass Luft hindurch gelangen kann, während die Flüssigkeit (beispielsweise aufgrund kapillarer Kräfte) diesen Strömungsweg nicht passieren kann.

Besonders vorteilhaft ist dieses Verfahren, wenn während Teilschritt B.3) oder B.iii) ein andauernder (über einen vorgegebenen Zeitabschnitt zunehmender) Druckanstieg überwacht wird, der durch die Befüllung der Förderleitung auftritt. Die Ursache des andauernden Druckanstiegs während Teilschritt B.3) oder B.iii) ist die Tatsache, dass die Reibung der Flüssigkeit beim Durchströmen der Förderleitung jeweils proportional zur Füllmenge in der Förderleitung ist. Die Luft lässt sich mit sehr geringem Widerstand durch die Leitung schieben, während auf die strömende Flüssigkeit in der Förderleitung ein größerer Strömungswiderstand wirkt. Daher steigt der Druck während Schritt B.3), während die Förderleitung weiter gefüllt wird. Es ist besonders vorteilhaft, diesen Druckanstieg während Schritt B.3) zu überwachen, weil daran erkannt werden kann, inwieweit die För- derleitung bereits gefüllt ist. Dies ermöglicht eine besonders präzise Steuerung des Verfahrens. Insbesondere kann der Betrieb der Pumpe auch schon reduziert werden, bevor die Flüssigkeit tatsächlich am Injektor eintrifft. Hierdurch kann eine Menge an Flüssigkeit, die in Schritt B.4) aus dem Injektor austritt, bevor der Injektor in Schritt B.5) geschlossen wird, sehr gering gehalten werden. Weiterhin ist das Verfahren vorteilhaft, wenn die mindestens eine Pumpe während der Teilschritte B.2) und B.3) für einen Zeitraum von 5 Sekunden bis 20 Sekunden betrieben wird. Es hat sich herausgestellt, dass ein Zeitintervall in dieser Größenordnung ausreichend ist, um eine Förderleitung von typischer Länge (bei- spielsweise zwischen 2 m [Meter] und 5 m) vollständig zu befüllen, ohne dass hierfür eine erhöhte Förderleistung der Pumpe erforderlich ist.

Außerdem ist das Verfahren besonders vorteilhaft, wenn ein Startzeitpunkt festgestellt wird, zu dem während Teilschritt B.3) oder B.iii) an dem Drucksensor eine Änderung des Drucks beginnt und ein Endzeitpunkt festgestellt wird, zu dem in Teilschritt B.4) oder B.iv) die sprunghafte Druckerhöhung auftritt, wobei durch einen Vergleich der mit der Pumpe geförderten Flüssigkeitsmenge zwischen dem Startzeitpunkt und dem Endzeitpunkt und einem gefüllten Volumen des Druckleitungsabschnittes eine Kalibrierung der Pumpe erfolgt.

Wie bereits weiter oben ausgeführt ist, tritt während der Teilschritte B.3) bzw. B.iii) jeweils ein andauernder Druckanstieg auf, der vorzugsweise überwacht wird. Dieser andauernde Druckanstieg beginnt vorzugsweise allerdings erst dann, wenn die Flüssigkeit den Drucksensor erreicht. Wenn Abschnitte der Förderlei- tung aufgefüllt werden, die zwischen dem Drucksensor und dem Tank liegen, tritt dann noch keine Druckerhöhung auf. Der Zeitpunkt, zu dem die Flüssigkeit den Drucksensor erreicht, kann daher als Startzeitpunkt der Druckerhöhung identifiziert werden. Der Startzeitpunkt kann beispielsweise daran erkannt werden, dass der an dem Drucksensor gemessene Druck (erstmals) einen Schwellwert über- schreitet. Der Startzeitpunkt kann auch daran erkannt werden, dass an dem Drucksensor ein Druckgradient auftritt, der einen Schwellwert überschreitet. Der Endzeitpunkt kann einfach anhand von Teilschritt B.4) bzw. B.iv) erkannt werden. Anhand von Betriebsparametern der Pumpe kann berechnet werden, welche Flüssigkeitsmenge die Pumpe in dem Zeitraum zwischen dem Startzeitpunkt und dem Endzeitpunkt gefördert hat. Diese Betriebsparameter können beispielsweise eine Antriebsgeschwindigkeit der Pumpe (insbesondere eine Drehzahl oder eine Pumpenantriebsfrequenz) und/oder ein auf die Antriebsgeschwindigkeit bezogenes Fördervolumen der Pumpe (insbesondere ein Hubvolumen der Pumpe) umfassen. Diese (ermittelte) Flüssigkeitsmenge wird mit einem gefüllten Volumen des Druckleitungsabschnittes verglichen. Dieses gefüllte Volumen ist das Volumen, das die Förderleitung zwischen dem Drucksensor und dem Injektor (innerhalb des Druckleitungsabschnitts) aufweist.

Aus der Abweichung zwischen diesem gefüllten Volumen und der berechneten Flüssigkeitsmenge kann ein Fehler in der berechneten Flüssigkeitsmenge erkannt werden. Die Pumpe kann kalibriert werden, indem dieser Fehler anschließend durch einen entsprechend gewählten Kompensationsfaktor in einem Steuergerät korrigiert wird. Besonders vorteilhaft ist, dass diese Kalibrierung bei der Inbetriebnahme der Vorrichtung durchgeführt werden kann, ohne dass hierbei ein Verlust an flüssigem Additiv auftritt. Diese Kalibrierung kann bei der ersten Ausfüh- rungsvariante und/oder bei der zweiten Ausführungsvariante des Schritts B) angewendet werden.

Die geschilderten Ausführungsvarianten des Schritts B) (die erste Ausführungsvariante mit den Teilschritten B.l) bis B.5) und die zweite Ausführungsvariante mit den Teilschritten B.i) bis B.iv) sind jeweils auch unabhängig von den Verfahrensschritten A), C), D) und E) anwendbar und können gegebenenfalls auch ohne die Merkmale der Verfahrens schritte A), C), D) und E) beansprucht werden.

Weiterhin ist das Verfahren vorteilhaft, wenn Schritt E) zumindest die folgenden Teilschritte umfasst:

E. l) Öffnen des mindestens einen Injektors;

E.2) Rücksaugen der Flüssigkeit mit einem Betrieb der mindestens einen

Pumpe entgegen der Förderrichtung;

E.3) Überwachen des Drucks in der Förderleitung mit Hilfe des mindestens einen Drucksensors; E.4) Erkennen eines Drucks, der dem Umgebungsdruck entspricht, an dem mindestens einen Drucksensor;

E.5) Schließen des mindestens einen Injektors und Stoppen des Rücksaugens der Flüssigkeit mit der mindestens einen Pumpe.

Die angegebenen Verfahrensteilschritte E.l bis E.5) geben eine besonders bevorzugte Verfahrensweise an, die im Rahmen des Schritts E) ausgeführt werden kann, um die Förderleitung (nur) teilweise zu entleeren. In Schritt E.l) wird der Injektor geöffnet, damit durch den Injektor Luft in die Förderleitung hineingesaugt werden kann, welche die Flüssigkeit ersetzt. In Schritt E.2) erfolgt ein Rücksaugen der Flüssigkeit, wobei gleichzeitig Luft durch den Injektor in die Förderleitung hinein gesaugt wird. Während des Rücksaugens in Verfahrensschritt E.3) wird der Druck in der Förderleitung mit dem mindestens einen Drucksensor überwacht. In Schritt E.4) wird erkannt, wenn an dem Drucksensor ein Druck anliegt, welcher dem Umgebung sdruck entspricht. Dann existiert eine mit Luft gefüllte Verbindung von dem Injektor hin zu dem Drucksensor, über welche sich der Umgebungsdruck von der Umgebung (bzw. von der Abgasbehandlungsvorrichtung, an welche der Injektor angeschlossen ist) bis zu dem Drucksensor fortsetzt. Daher kann der Umgebung sdruck an dem Drucksensor gemessen wer- den.

Der Umgebung sdruck kann beispielsweise als festgelegter Parameter in einem Steuergerät zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens hinterlegt sein. Der Umgebung sdruck beträgt typischerweise 1 bar und entspricht dem atmosphäri- sehen Druck. Um den Umgebungsdruck besonders genau zu erkennen und den Verfahrens schritt E) bzw. den Verfahrens schritt E.4) besonders präzise durchführen zu können, ist es auch möglich, dass der Umgebung sdruck aktiv überwacht wird. Dann kann eine Übereinstimmung mit dem Umgebung sdruck in Schritt E) bzw. in Schritt E.4) besonders präzise festgestellt werden, weil auch Schwankun- gen des Umgebungsdrucks mit berücksichtigt werden können. In Schritt E.5) wird der Injektor geschlossen und das Rücksaugen der Flüssigkeit mit der mindestens einen Pumpe wird beendet. Der Injektor wird geschlossen, damit keine weitere Luft aus der Umgebung des Injektors in die Förderleitung hinein gesaugt wird.

Weiterhin vorteilhaft ist dieses Verfahren, wenn während Teilschritt E.3) ein sprunghafter Druckabfall auftritt und anschließend ein andauernder Druckanstieg überwacht wird. Mit einem sprunghaften Druckabfall ist gemeint, dass der Druck schlagartig innerhalb sehr kurzer Zeit stark absinkt. Während des sprunghaften Druckabfalls hat der Druck einen sehr großen negativen Gradienten. Der Druckabfall ist typischerweise von einer Veränderung des Drucks von üblichen Betriebsdrücken der Vorrichtung auf einen Druck unterhalb des atmosphärischen Drucks gekennzeichnet.

Dieser Druckabfall tritt auf, weil der in dem Druckleitungsabschnitt der Förderleitung aufgebaute Druck von der Pumpe nicht länger aufrechterhalten wird, sondern im Gegenteil die Pumpe die Flüssigkeit aus dem Druckleitungsabschnitt der Förderleitung hinaus fördert. Typischerweise fällt der Druck auf einen Unterdruck, der unterhalb des atmosphärischen Drucks liegt. Wenn der Druckabfall abgeschlossen ist, tritt anschließend wieder ein andauernder (über einen vorgegebenen Zeitabschnitt zunehmender) Druckanstieg auf, durch welchen sich der an dem Drucksensor gemessene Druck langsam an den Umgebungsdruck annähert, bis schließlich der Umgebungsdruck an dem Drucksensor anliegt.

Besonders vorteilhaft ist das Verfahren, wenn die mindestens eine Pumpe während der Teilschritte E.2) und E.3) für einen Zeitraum von 5 Sekunden bis 20 Sekunden betrieben wird. Es hat sich herausgestellt, dass ein Zeitintervall in dieser Größenordnung ausreichend ist, um eine Förderleitung von typischer Länge (bei- spielsweise zwischen 2 m [Meter] und 5 m) teilweise zu entleeren, ohne dass hierfür eine erhöhte Förderleistung der Pumpe erforderlich ist. Die geschilderte Ausführungsvariante des Schritts E) mit den Teilschritten E. l) bis E.5) ist auch unabhängig von den Schritten A), B), C) und D) anwendbar und kann gegebenenfalls auch ohne die Merkmale der Schritte A), B), C) und D) be- anspracht werden.

Durch das geschilderte Verfahren wird es insbesondere auch ermöglicht, die beschriebene Vorrichtung grundsätzlich nur teilweise zu entleeren. Hierdurch kann das während der Lebensdauer der Vorrichtung insgesamt geförderte Volumen an Flüssigkeit reduziert werden, so dass die Lebensdauer der Vorrichtung teilweise erheblich reduziert wird.

Weiter wird hier ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, aufweisend zumindest eine Verbrennungskraftmaschine, eine Abgasbehandlungsvorrichtung zur Reinigung der Abgase der Verbrennungskraftmaschine und eine Vorrichtung zur Förderung einer Flüssigkeit zu der Abgasbehandlungsvorrichtung, wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, gemäß einem beschriebenen Verfahren betrieben zu werden. Die Vorrichtung kann alle weiter vorne im Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebenen Vorrichtungsmerkmale aufweisen. Die Flüssigkeit, die zu der Ab- gasbehandlungsvorrichtung gefördert wird, ist vorzugsweise ein flüssiges Additiv, mit welchem das SCR- Verfahren in der Abgasbehandlungsvorrichtung durchgeführt werden kann. Dies ist insbesondere Harnstoff- Wasser-Lösung. Zur Durchführung des SCR- Verfahrens ist in der Abgasbehandlungsvorrichtung ein SCR- Katalysator vorgesehen, an welchem Stickstoffoxidverbindungen im Abgas der Verbrennungskraftmaschine unter Zuhilfenahme des flüssigen Additivs reduziert werden können.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren nur schemati- sehe Ausführangsbeispiele zeigen und insbesondere die in den Figuren dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Die in den Figuren einzeln aufge- führten Merkmale können in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise mit den weiteren Merkmalen der Beschreibung und der Patentansprüche kombiniert werden, wobei weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung aufgezeigt werden. Es zeigen:

Fig. 1: ein Kraftfahrzeug aufweisend eine Vorrichtung, die nach einem beschriebenen Verfahren betrieben wird,

Fig. 2: eine Druckkurve, die in einer Vorrichtung auftritt, wenn die Vorrichtung entleert wird, und

Fig. 3: eine Druckkurve, die in einer Vorrichtung auftritt, wenn die Vorrichtung befüllt wird.

Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 14, aufweisend eine Verbrennungskraftmaschine 15 und eine Abgasbehandlungsvorrichtung 16 mit einem S CR- Katalysator 17 zur Reinigung der Abgase der Verbrennungskraftmaschine 15. Der Abgasbehandlung s Vorrichtung 16 ist mit Hilfe einer beschriebenen Vorrichtung 1 eine Flüssigkeit zur Abgasreinigung zuführbar. Die Vorrichtung 1 fördert die Flüssigkeit aus einem Tank 6 hin zu einem Injektor 7. Von dem Tank 6 zu dem Injektor 7 verläuft eine Förderleitung 2, die von einer Pumpe 3 in einen Saugleitungsabschnitt 4 von dem Tank 6 zu der Pumpe 3 und einen Druckleitungsabschnitt 5 von der Pumpe 3 zu dem Injektor 7 unterteilt ist. Die Pumpe 3 fördert die Flüssigkeit mit einer Förderrichtung 9 von dem Tank 6 zu dem Injektor 7. An dem Druckleitungsabschnitt 5 ist ein Drucksensor 8 angeordnet, mit welchem der Druck in dem Druckleitungsabschnitt 5 der Förderleitung 2 überwacht werden kann. In Fig. 1 auch markiert ist ein Volumen 25 der Förderleitung 2 zwischen dem Drucksensor 8 und dem Injektor 7, welches für eine Kalibrierung der Pumpe 3 genutzt werden kann.

Das Kraftfahrzeug 14 weist ein Steuergerät 22 auf, welches zumindest an den Injektor 7, den Drucksensor 8 und die Pumpe 3 angebunden ist. Das beschriebene Verfahren ist in dem Steuergerät 22 als Routine hinterlegt und es kann ausgeführt werden, indem das Steuergerät 22 die jeweiligen Komponenten (insbesondere Injektor 7 und Pumpe 3) entsprechend steuert. Die Fig. 2 und 3 zeigen jeweils in einem Diagramm auf der Zeitachse 19 eine Druckkurve 20 und eine Pumpenantriebskurve 21. Der Druck ist jeweils auf der vertikalen Druckachse 18 aufgetragen. Die Pumpenantriebskurve 21 ist jeweils sehr schematisch im Hintergrund des Diagramms gestrichelt dargestellt. In Fig. 2 ist die Druckkurve dargestellt, welche an dem Drucksensor gemessen wird, wenn die Vorrichtung entleert wird. Sobald der Pumpenantrieb zum Entleeren gestartet wird (siehe steigende Flanke der Pumpenantriebskurve 21 in Fig. 2), fällt der Druck an dem Drucksensor mit einem sprunghaften Druckabfall ab, wobei sich ein Druck unterhalb des Umgebungsdrucks 12 einstellt. Anschließend erfolgt ein andauernder Druckanstieg 11, bis der Druck wieder den Umgebung sdruck 12 er- reicht. Dann wird der Antrieb der Pumpe gestoppt (siehe fallende Flanke der Pumpenantriebskurve 21 in Fig. 2).

In Fig. 3 ist die Druckkurve 20 dargestellt, welche während eines Befüllvorgangs einer Vorrichtung aus Fig. 1 (Schritt B des beschriebenen Verfahrens) auftritt. Im Hintergrund gestrichelt dargestellt ist auch in Fig. 3 eine Pumpenantriebskurve 21. Der Pumpenantrieb wird zunächst gestartet (siehe steigende Flanke der Pumpenantriebskurve 21 in Fig. 3). Ab dann tritt ein andauernder Druckanstieg in der Förderleitung auf. Sobald die Flüssigkeit den Injektor erreicht, tritt eine sprunghafte Druckerhöhung 10 auf. Dann wird der Pumpenantrieb gestoppt (siehe fal- lende Flanke der Pumpenantriebskurve 21 in Fig. 3). In Fig. 3 ist auch ein Startzeitpunkt 23 zu erkennen, an dem der andauernde Druckanstieg 11 beginnt, weil die Flüssigkeit den Drucksensor erreicht hat. Auch ist ein Endzeitpunkt 24 markiert, an dem die Befüllung abgeschlossen ist und die sprunghafte Druckerhöhung 10 auftritt. Bezugszeichenliste

1 Vorrichtung

2 Förderleitung

3 Pumpe

4 Saugleitungsabschnitt

5 Druckleitungsabschnitt

6 Tank

7 Injektor

8 Drucksensor

9 Förderrichtung

10 sprunghafte Druckerhöhung

11 andauernder Druckanstieg

12 Umgebung sdruck

13 sprunghafter Druckabfall

14 Kraftfahrzeug

15 Verbrennung skraf tmaschine

16 Abgasbehandlungsvorrichtung

17 SCR-Katalysator

18 Druckachse

19 Zeitachse

20 Druckkurve

21 Pumpenantriebskurve

22 Steuergerät

23 Startzeitpunkt

24 Endzeitpunkt

25 Volumen