(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モーター駆動ポンプを制御するための方法であって、
前記ポンプは、圧力を供給し、この圧力に関連する流体力学的トルクに、そしてさらに抵抗トルクにさらされ、かつ、電流が供給されるコイルを備えかつこの電流に関連したトルクを発生させる電気モーターによって駆動され、前記ポンプを制御するために、前記モーターの前記コイル中の電流を測定するための手段と、前記モーターによって消費される全電流のレギュレータと、を利用し、
当該方法は、
前記ポンプが、ＳＣＲシステムの一部であり、
前記ポンプを制御するために、前記電流と前記圧力との間の関係のモデルを利用し、
前記モデルが、Ｋ１×Ｉ＝Ｋ２×ｐ＋Ｃｒの方程式を用い、
ここで、Ｋ１及びＫ２が定数であり、Ｉが前記電流であり、ｐが前記圧力であり、Ｃｒが異なる速度での無負荷条件の下で前記ポンプを回転させることによってかつ関連する電流を測定することによって得られた抵抗トルクのうち乾燥摩擦に起因する部分の推定値であることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記抵抗トルクのうち乾燥摩擦に起因する部分を推定することは、前記ポンプの流れを逆転させることによって実現されるＳＣＲシステムのパージの間あるいは直後に、あるいは前記システムの始動時に実施されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記パージは、前記ポンプの回転の方向を逆転させることによって実施されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記モーターはＤＣモーターであり、かつ、前記ポンプの圧力を制御するために、前記モーターの前記コイル中を流れる電流を測定する前記手段である電流センサーおよび前記モーターによって消費される全電流のレギュレータである全体電流レギュレータが使用されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
さらにコンピューターおよびモーター回転速度コントローラを使用し、かつ、
前記コンピューターが圧力設定値に基づいて電流設定値を計算するステップと、
前記全体電流レギュレータが、ループ内で、前記電流センサーによって測定された電流の実際値を、電流設定値と比較し、かつ、この比較の結果に依存して、前記モーター回転速度コントローラのための誤差信号を発生し、これによって、このコントローラは、前記電流設定値と前記電流の測定値との間の誤差を最小限にするために、前記モーターの回転速度を変更するステップと、
を備えることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記誤差信号は、前記モーターの前記回転速度の新しい設定値からなり、かつ、前記モーター回転速度コントローラは、この設定値を、速度センサーによって読み取られるか、あるいは前記モーターの逆起電力から計算された速度の実際値と比較する速度レギュレータを備えることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記全体電流レギュレータおよび前記速度レギュレータはＰＩＤタイプのものであることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記全体電流レギュレータは、前記モーター回転速度コントローラへと送信されることになる速度設定値を直接計算することを特徴とする請求項５ないし請求項７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記全体電流レギュレータは、前記速度の変更を計算し、続いて、それを記憶された前の速度値に加え、前記モーター回転速度コントローラへと結果を送信することを特徴とする請求項５ないし請求項７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記モーターがＢＬＤＣモーターであり、
当該方法が、
コンピューターと、前記コイル内を流れる電流の前記全体電流レギュレータと、を使用し、
−  前記コンピューターが圧力設定値に基づいて電流設定値を計算するステップと、
−  前記全体電流レギュレータが、ループ内で、前記電流センサーによって測定された電流の実際値を、その設定値と比較し、かつ、ＢＬＤＣモーターのコイルに加えられる電圧に関するコマンド信号を発生し、これによって、このコントローラは、前記電流設定値と前記電流の測定値との間の誤差を最小限にするために、前記モーターの前記コイル内の電圧を変更するステップと、を備えることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項１１】
前記ポンプはギアポンプであることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
圧力設定値は、ポンプ動作条件に関する情報を含むＰＷＭ制御信号をそれに送信するＥＣＭによって、コンピューターへと伝達されることを特徴とする請求項３ないし請求項８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
内燃エンジンの排出ガス用の液状添加剤を供給するためのシステムであって、
タンクから前記排出ガスへと前記添加剤を供給することを可能としかつ請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載の方法によって制御されるポンプと、
前記ポンプを駆動することを可能とすると共にコイルを含む、ブラシ付きＤＣモーターあるいはＢＬＤＣモーターと、
前記モーターの前記コイル内を流れる全電流を測定するためのセンサーと、
この電流のレギュレータと、
モーター回転速度コントローラと、
圧力設定値に基づいて、電流設定値を計算するためのコンピューターと、
を具備することを特徴とするシステム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のシステムを制御するための方法であって、
請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載の制御方法を使用し、かつ、以下のステップ、すなわち、
１．前記タンク内で保持された前記液状添加剤の温度（Ｔ１）が測定され、かつ、設定値温度（Ｔ０）と比較されるステップと、
２．前記温度（Ｔ１）が前記設定値温度（Ｔ０）よりも高い場合、前記ポンプが作動させられるステップと、
３．前記温度（Ｔ１）が前記設定値温度（Ｔ０）以下である場合、前記タンクおよび前記ポンプは時間ｔ１の間、加熱されるステップと、続いて、
４．前記ポンプが時間ｔ２の間、作動させられ、その間、前記ポンプの出口圧力が前記電流の測定値によって推定されるステップと、
５．この推定圧力が定常的でかつ許容可能なマージン内にある場合、前記ポンプは動作状態が維持されるステップと、
６．この推定圧力が定常的でなく、かつ／または設定値圧力の前記許容可能なマージン内にない場合、前記ポンプは停止させられ、かつ、前記タンクは時間ｔ３の間、加熱され、その終了時に、ステップ４ないし６を繰り返すステップと、
に基づく前記ポンプの始動の制御を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＣＲシステムのポンプを制御する方法に、そしてまた、この方法を適用することを可能とするシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
2005年に発効した特に重量運搬トラックからの排出エミッションに関するユーロIV基準によって、ＮＯＸ(すなわち窒素酸化物)の汚染管理のためのデバイスを適所に設置する必要がある。
【０００３】
必要な値までＮＯＸエミッションを低減するために、ほとんどの重量運搬トラック製造業者が使用するシステムは、概して、尿素などの還元剤を用いて選択的触媒反応を実施することからなる(尿素の分解によって排出ガス中において現場発生するアンモニアを用いた「尿素ＳＣＲ」すなわち選択的触媒還元)。
【０００４】
これを行うためには、車両に、尿素溶液を収容するタンクを、排気ラインに噴射されるべき尿素の量を測定するためのデバイスを、そして、尿素溶液を、噴射されるべき尿素の量を測定するためのデバイスに供給するためのデバイスを設置する必要がある。概して、供給デバイスは、モーターによって駆動されるポンプを備える。
【０００５】
従来、そうしたポンプの動作を制御するための、さまざまなシステムが提案されている。
【０００６】
出願人名義の特許文献１は、ＳＣＲシステムのポンプの動作を制御するための方法を開示しており、このポンプは電気モーターによって駆動され、かつ、コントローラによって制御されるが、それによれば、ＥＣＭ(電子制御モジュール)は、コントローラへと、ポンプのための所望の作動条件の関数として変化するデューティサイクルを有するＰＷＭ(パルス幅変調)制御信号を送信し、そして、それによれば、コントローラは、この作動条件をポンプに対して適用するために電気モーターに作用する。
【０００７】
この方法では、ポンプが可能な限り素早くかつ正確に作動圧力で供給を行うこと(すなわち、言い換えれば、ポンプの出口圧力がＥＣＭによって送信される設定値圧力と素早くかつ正確に揃うこと)を保証するために、コントローラは圧力センサーに接続され、かつ、システムは(概してＰＩＤ(比例積分微分)タイプの)圧力レギュレータおよび電気モーター回転速度コントローラを備える。これによって、ループで、圧力設定値を、適切な場合に(すなわちポンプが動作しているときに)センサーによって測定された値と比較することが、したがって回転速度コントローラを用いて、モーターの回転速度に作用することが可能となる。
【０００８】
一般に、レギュレータは、所望の圧力と測定された圧力との比較を実施し、そしてモーター回転速度コントローラのための誤差信号を発生させる。
【０００９】
この方法は、実際、良好な結果を与えるが、それは、実のところシステムの全コストのかなりの部分を占める高価なデバイスである圧力センサーの使用を伴う。
【００１０】
さらに、圧力センサーは、たいてい、凍結には十分に耐えることができず、この現象によって劣化するか、狂いを生じる。圧力センサーを使用しない制御は、この問題を回避するであろう。
【００１１】
だが、ＳＣＲシステムのあるバージョン、特にブラシ付きあるいはブラシレスＤＣモータータイプのモーターを用いるもの(後者はブラシレスＤＣあるいはＢＬＤＣモーターと呼ばれる)に関して、ポンプは、任意選択で、ポンプのステータとローターとの間の磁気カップリングによって駆動され、このカップリングはそれ自体、モーターの機械的駆動シャフトに対して取り付けられるが、ポンプモーターの回転速度に、そしてモーターのコイル内の電流に関する情報は(特にシステムの診断を実行するために)自動的に利用可能であり、したがって、それらを測定するために特殊なセンサーを設置する必要はない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】国際公開第2008/087153号パンフレット
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
出願人は、この情報を検討し、そして、電流の測定から、要求される圧力値を中心として±０.５バールの許容マージン内にある圧力のイメージを確立することが可能であることを見出した。
【００１４】
実際、以下の式によって、双方向供給、ラジアル、三相ＤＣモーターをモデル化することができる。
ｕ＝２Ｒｉ＋２(Ｌ−Ｍ)di/dt＋２e'  (１)
ｅ'＝λω  (２)
Ｃｍ＝２λｉ  (３)
Ｊdω/dt＝Ｃｍ−Ｃｒ  (４)
ここで、
Ｒはコイルの抵抗であり、
Ｌはコイルの自己インダクタンスであり、
Ｍは、あるコイルの別なものとの相互インダクタンスであり、
ｉはコイル内の一定転流電流であり、
ｅ'は逆起電力であり、
ωは回転速度であり、
Ｃｍはモータートルクであり、
Ｃｒは抵抗トルクであり、
λは単相に関して規定されたトルク定数である。
【００１５】
別なタイプのＤＣモーター(一方向供給、ラジアル、三相；三角三相；双方向供給、ラジアル、四相など)に関して等価式を得ることができる。
【００１６】
第１近似に関して、定常状態(非過渡状態)条件のもとで作動していると考えると、式(１),(２),(３)および(４)は以下のようになる。
ｕ＝２Ｒｉ＋２e'⇒ｉ＝(ｕ−２e')/２Ｒ  (５)
ｅ'＝λω  (６)
Ｃｍ＝２λｉ  (７)
Ｃｍ＝Ｃｒ  (８)
【００１７】
上記式を実証するために、出願人は、同じ特性を備えたモーター、ポンプ、ラインなどを有する複数のシステムに関して試験を実施した。図１は、(同一の特性を、ただし不可避的に異なる製造作業に由来するコンポーネントを有する)二つの「異なる」システムに関して実施された試験を示している。これら二つのシステムに関して、第１のシステムのための２.５Ａ(デモ１)の、そして第２のもののための２.４Ａ(デモ２)の電流ループ制御を行うことによって、５バールの圧力が得られることが分かるが、この値は実際に一般的に使用されている。もし、二つのシステムに関して、２.４Ａの電流コントロールループ制御が使用された場合、第２のシステムに関して５バールが、そして第１のものに関して約４.７５バールが自然に得られるであろう。後者の圧力は、それが多くのＳＣＲプロジェクトにおいて必要な±０.５バール許容差内に存在するので許容できる。同じことは、２.５Ａの電流値が使用される場合にも当てはまる。したがって、少なくとも、使用される二つのシステムに関して、これら二つの値の一方を取ることで、圧力は４.５バールと５.５バールとの間で変化するであろうし、したがって上記±０.５バール許容差マージンを満足するであろう。
【００１８】
所与の圧力のための二つのシステムの電流の基準値間の差異は、機械的抵抗(たとえばベアリング内での乾燥摩擦)およびそれぞれに異なり得る(通風によって生じる抵抗などの回転速度に依存する)粘性摩擦によって説明できる。システムの製造公差はまた、内部抵抗トルクおよび強磁性損失の差異につながることがある。
【００１９】
第３のシステムを用いた、ただし、今度は、(インジェクターを開くことを伴わない)電流情報を利用するＰＩＤコントローラを用いた実際の状況のもとでの試験によって、今度は５.０７７バールの平均圧力を提供する２.５Ａの平均電流を用いて、圧力変動が０.２２バールのオーダーのものであることを示すことが可能となった。図２は、線形化されかつ二つの別のものの(やはり線形化された)結果の上に重ね合わされた、この試験の結果を示す。
【００２０】
図３は、(しばしば自動車製造業者によって要求される)５バールの基準圧力のために実施された３回の試験セットの領域を一つに集めたものである。各試験セットに関して、４.５バールに対応する電流の最小値および５.５バールに対応する最大値が、±０.５バール許容差を考慮するために決定され、そしてこれらの値によって画定される、したがってこれらの値間の全てのポンプ作動ポイントを含む矩形がプロットされた。これら三つの領域の共通部分は、三つのシステムのための許容可能な電流マージン(すなわち圧力設定値に関する許容差を考慮する作動ポイント)を提供する。図３は、コントロールループに関して２.４の基準電流を取ることによって、±０.５バールのマージンが、設定値が５バールである三つのシステムに関して満たされることを示している。
【００２１】
実際、それに本発明が基づく技術的思想は、電気モーターによって駆動されるポンプに対して適用できる。
【００２２】
実際、このタイプのポンプに関して、概して、Ｃｍ＝Ｃｈ＋Ｃｒであり、ここで、Ｃｍはモータートルク(すなわち、ポンプを駆動するために、そして機械的および強磁性損失に打ち勝つために、モーターによって生み出される入力トルク)であり、これは電流に比例し、すなわちＣｍ＝Ｋ１×Ｉ(ここでＫ１＝定数)であり、Ｃｈは圧力に比例する流体力学的トルクであり、すなわちＣｈ＝Ｋ２×ｐ(ここでＫ２＝別な定数)であり、そしてＣｒは、主としてポンプ内の乾燥および粘性摩擦に起因する抵抗トルクであり、したがって所与の流体を用いる所与のポンプに関して一定である(だが、それは、モーターの回転速度と共に僅かに変化する)。最後に、第１近似として、Ｋ１×Ｉ＝Ｋ２×ｐ＋Ｃｒであり、すなわち電流と圧力との間には線形関係が存在するが、これによって本発明をこのタイプのポンプに対して適用することが可能となる。
【００２３】
上述したように、これは、しかしながら、近似であり、必要な圧力値を中心として±０.５バールで作動する必要があるＳＣＲシステムの場合には、この近似は十分に的確ではないであろう。
【００２４】
だが、この近似は、(Ｃｍからそれを推定するために、そして圧力に比例する液圧トルクを得るために)少なくともＣｒを正確に特定できるならば、実質的に改善されるであろう。実際、Ｃｒは電流に関係し、かつ、モーターの機械的公差、組み立て、回転速度などの関数として、あるシステムと別のものとの間で変化することがあり、そして、それは、乾燥摩擦の、そしてポンプ内の粘性摩擦の合計である。実際、乾燥摩擦の寄与率は、システムの加圧のまさに始まりにおける無負荷条件のもとで電流を測定することによって特定できる。
【００２５】
この続行方法は、ＳＣＲシステムの場合に、非常に容易に実施できる。実際、ＳＣＲシステムは、モーターを停止させる度に、パージされる必要があり、したがって、始動時にはいつも、ポンプは空であり、かつ、システムは無負荷状態である。システムをパージするためには、ポンプを反対方向に回転させるだけでよい。モーターが、その後、加圧方向に回転するとき、追加電流は流体力学的部分にのみ帰することになり、そして圧力と相関関係(ほとんど線形関係)となる。
【００２６】
Ｃｒに対する粘性寄与率は、ポンプのエージングの関数として、この抵抗の変動を考慮することによって、ポンプの耐久性試験から特定される。この寄与率は、本発明に係る方法において使用されるＣｒ推定には含まれないが、その代わりに、定数Ｋ１およびＫ２を変化させることで上記式(Ｋ１×Ｉ＝Ｋ２×ｐ＋Ｃｒ)に暗に含まれ、この結果、実際、上記線形式／関係は、それに関して、電流、圧力、ポンプのエージ、回転速度、温度が測定される多くのさまざまな作動条件のもと、複数のさまざまなポンプに関して得られる多くの経験的ポイントに基づいて確立される、より精巧な関係となる。この関係／モデルを見出すために、好ましくはモデルが確立された後に、ＬＭＳ(Least Mean Square)、重み付きＬＭＳ、ニューロファジーなどの方法を当該データに適用できる。このモデルは以下のタイプ、すなわちＦＩＲ(Finite Impulse Response)、ＩＩＲ(Infinite Impulse Response)、Box-Jenkins、ARMAXなどであってもよい。
【００２７】
したがって、本発明は、ＳＣＲシステムのモーター駆動ポンプを制御するための方法に関し、当該ポンプは、圧力を供給し、この圧力に関連する流体力学的トルクに、そしてさらに抵抗トルクにさらされ、かつ、電流が供給されるコイルを備えかつこの電流に関連したトルクを発生させる電気モーターによって駆動され、当該方法によれば、ポンプを制御するために、モーターのコイル中の電流を測定するための手段と、モーターによって消費される全電流のレギュレータと、異なる速度での無負荷条件の下でポンプを回転させることによってかつ関連する電流を測定することによって得られた抵抗トルク(すなわち乾燥摩擦)の一部の推定を用いる電流と圧力との間の関係のモデルとが利用される。
【００２８】
好ましくは、抵抗トルク(すなわち「Ｃｒ」)の一部の推定は、ポンプの流れを逆転させることによって行われるＳＣＲシステムのパージの間にあるいはその直後に、あるいは当該システムの始動時に実施される。そうしたパージ方法は、出願人名義の国際公開第2006/064028号に開示されており、その内容は、この引用によって、この目的のために、本願明細書中に組み込まれる。実際、ポンプの流れを逆転させるために、好ましくは、(その回転方向を逆転させることによって)ポンプの流れを直接逆転させることを可能とするスイッチ、あるいは(適当なカップリング／ラインを用いて)同じ効果を発揮する４／２ウェイバルブが使用される。反対方向にモーターを回転させることによるパージが、本発明のコンテクストの中では好ましい。
【００２９】
本発明のコンテクスト内で好適なモーターは、ブラシ付きあるいはブラシレスＤＣモーターおよび好ましくは誘導タイプのＡＣモーターである。特に、ＤＣモーターは非常に好適である。本発明は、磁気結合ＤＣモーターと共に良好な結果をもたらす。
【００３０】
電流を測定するための手段に関して、これらは、概して、少なくとも一つの電流センサーからなる(あるいは、ラジアル、三相モーターの上述した例では、ちょうど２個)。
【００３１】
したがって、本発明は、特に、モーターが磁気コイルを含むＤＣモーターである上述したようなポンプを制御するための方法に関し、かつ、それによれば、ポンプ圧力を制御するために、モーターのコイル中を流れる電流のセンサーおよび全体電流レギュレータが使用される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】二つの異なるシステムに関して実施された試験を示す図である。
【図２】線形化されかつ二つの別のものの(やはり線形化された)結果の上に重ね合わされた試験の結果を示す図である。
【図３】５バールの基準圧力のために実施された３回の試験セットを示す図である。
【図４】本発明の原理を示す図である。
【図５】さまざまな供給電圧に関する試験結果を示す図である。
【図６】本発明の第２の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
第１の態様によれば、本発明は、コンピューター、コイル中を流れる電流のセンサー、モーターによって消費される全電流のレギュレータおよびモーター回転速度コントローラを使用する上述したような方法に関し、それによれば、
コンピューターは圧力設定値に基づいて電流設定値を計算し、
電流レギュレータは、ループ内で、電流センサーによって測定された電流の実際値を、その設定値と比較し、かつ、この比較の結果に依存して、モーター回転速度コントローラのための誤差信号を発生し、これによってこのコントローラは、誤差を最小限にするために、モーターの回転速度を変更する。
【００３４】
この原理は、図４を用いて非限定的に説明されかつ図示されているが、この図から、概して、誤差信号はモーターの回転速度の新しい設定値からなり、かつ、速度コントローラは、この設定値を、速度センサーによって読み取られるか、あるいは逆ＥＭＦすなわち逆起電力(ＤＣモーターに関して、これは上記式で規定される)から計算された速度の実際値と比較する速度レギュレータを備え、そしてこれもまたループをなすことは明らかである。この計算は、好ましくは、ＦＣＵによって実施される。
【００３５】
好ましくは、電流レギュレータはＰＩＤタイプのものであり、そして、好ましくは、速度レギュレータもまたＰＩＤタイプのものである。ファジー論理、ロバスト制御、最適制御などに基づくもののような別なタイプのレギュレータが、やはり、使用可能である。
【００３６】
第２の態様によれば、本発明は、磁気コイルを備えるＤＣモーターによって駆動されるポンプの動作を制御するための方法に関するものであり、かつ、コンピューターおよびコイル中を流れる電流のレギュレータを使用し、当該方法は、以下のステップ、すなわち、
・コンピューターが、圧力設定値に基づいて、電流設定値を計算するステップと、
・電流レギュレータが、ループ内で、電流センサーによって測定された電流の実際値を、その設定値と比較し、かつ、ＢＬＤＣモーターのコイルに加えられる電圧に関するコマンド信号を発生し、これによって、このコントローラは、電流設定値と電流測定値との間の誤差を最小限にするために、モーターのコイル内の電圧を変更するステップとを備える。
【００３７】
この変形例は、速度コントローラが必ずしも必要ではない、という考えに基づくものである。というのは、ＢＬＤＣモーターのコイル(相)内の電圧は、電流レギュレータによって直接計算されてもよく／計算され、モーター速度は加えられる電圧のイメージであるからである。
【００３８】
式(５),(６),(７)および(８)は、本発明の概念を実証するために考慮すべき、さまざまな変数を示している。式(５)から、電流はモーターの供給電圧の関数であることが分かる。自動車において、この電圧は９ないし１７Ｖの間で変化し得るが、これは些細なものではない。出願人は、図５に示すように、さまざまな供給電圧に関して試験を実施した。こうした変化は、速度制御に起因して電流に影響を与えなかった。実際、電圧が増大するとき、電流および速度は増大する傾向があるが、制御は先ず電流ループ(これは速度設定値を低下させるように作用する(ＰＷＭ))として、続いて速度ループとして実現されるので、電流は変化しない。
【００３９】
同じことは温度(考慮すべき第２のパラメーター)に関しても当てはまる。というのは、温度が増大するとき、抵抗が増大し、したがって電流が(したがって圧力も)減少する傾向があり、そして電流制御ループは、速度を増大させることによって、基準電流を維持するように作用するからである。
【００４０】
それに対して、本発明の方法が適用されるポンプは、たとえば、ギアポンプあるいはダイアフラムポンプであってもよい。本発明はギアポンプと共に良好な結果をもたらす。実際、このタイプのポンプは、二つの反対の回転方向に、良好な効率を伴って作動することを可能とし、一方は、概して、供給ラインに液体を供給することに対応し、そして他方は、供給ラインのパージに対応する。磁気結合ギアポンプの選択は特に有利である。というのは、それは、動的シールを伴わずに動作することを可能とするからである。
【００４１】
上述した好ましい変形例によれば、上記ポンプは、電流レギュレータと、概して速度レギュレータを備える速度コントローラとを用いて制御される。
【００４２】
概して、設定値圧力は、好ましくはＰＷＭ(Pulse Width Modulation)タイプのコントロール信号をそれに送信するＥＣＭによってコンピューターへと伝達されるが、これは、出願人名義でかつこの引用によって本明細書中に組み込まれる上記国際出願におけるように、ポンプの作動状況に関連する情報を含む。この状況は、設定値圧力、そしてさらに、その停止／ブロッキング、その回転方向などのような少なくとも一つの別な情報の一部を示すものである。それらは、好ましくは、全てポンプの作動状況、すなわち、停止、正方向駆動、逆方向駆動、作動圧力(ポンプ出口での)などであり、したがって、ポンプ動作の、単一に信号によって完全に調整される。言い換えれば、コントローラは、電気モーターに作用することによって、すなわち、概して、今度はＰＷＭタイプのものであってもよい電圧信号をそれに送信することによって、それがポンプを停止させるかあるいはそれを逆に正方向に回転させる必要があるか、そして、いかなる圧力で、それが何をするかを、それに伝達する(さまざまなデューティサイクルのＰＷＭ信号の形態の)コード化指令を受け取る。
【００４３】
本発明のコンテクスト内のＥＣＭは、ＳＣＲ機能に特有のＥＣＭ、あるいは内燃エンジンのＥＣＭ(すなわちＥＣＵ＝Engine Control Unit)に統合されたＥＣＭである。
【００４４】
同じことは、圧力設定値を受け取りかつ対応する設定値電流を計算するコンピューターに関しても当てはまる。すなわち、それはＥＣＵに統合されても、あるいはＳＣＲシステムに特有のＥＣＭ(ときおりＦＣＵすなわちFlange Control Unitとも呼ばれる)に統合されてもよく、ＳＣＲシステムのさまざまな能動コンポーネントは、ときおり、液体を収容するタンク内にあるいはその上に配置された共通ベースプレートに統合される。この変形例では、ＦＣＵは、好ましくは、少なくともポンプ速度コントローラを統合する。
【００４５】
同様に、本発明の方法において使用される電流レギュレータはまた、ＥＣＵに、あるいはＦＣＵに統合されてもよい。第２の代替例(この場合、電流レギュレータがＦＣＵに統合される)が好ましい。特に好ましくは、コンピューターおよびレギュレータの全てが、別個のＥＣＭから圧力設定値のみを受け取るＦＣＵに統合される。
【００４６】
本発明の第１の変形例においては、電流レギュレータは、速度コントローラへと(概してＣＡＮを介して)送信されるべき速度設定値を直接計算する。これは、図４に示す変形例である。第２の副変形例においては、電流レギュレータは、速度の変更(誤差信号)を計算し、続いて、それを格納された先の速度値に加え、そして結果を速度コントローラへと送信する(この方法はより有効である。というのは、ＣＡＮ通信を経由することによってコントロールループは長い応答時間を持つからである)。これは、図６に示す本発明の第２の変形例である。
【００４７】
本発明はまた、内燃エンジンの排出ガスのために液体添加剤を供給するためのシステムに関し、当該システムは、上記方法にとって好適であり、かつ、この目的のために、
添加剤をタンクから排出ガス内に供給することを可能とするポンプと、
このポンプを駆動することを可能とするブラシ付きＤＣモーターあるいはＢＬＤＣモーターと、
モーターのコイル中の全供給電流を測定するための手段と、
この電流のレギュレータと、
モーター回転速度コントローラと、
圧力設定値に基づいて電流設定値を計算するためのコンピューターとを備える。
【００４８】
このために、コンピューターは好ましくは、速度と共に抵抗トルクの変動を考慮するアルゴリズムを利用する。ある特に好ましい変形例によれば、このアルゴリズムはまた、温度(これは粘性に重大な影響を有する)および／またはポンプエージングの影響(上記パラメーターＫ１およびＫ２の時間の経過に伴うドリフト)を考慮する。
【００４９】
本発明のこの変形例の範囲内の当該添加剤は、好ましくは、内燃エンジンの排出ガス中に存在するＮＯＸを低減できる還元剤である。これは、有利なことには、水溶液中のアンモニア前駆物質である。本発明は、それに関して基準品質が存在する尿素の共晶水溶液と共に良好な結果をもたらす。たとえば、規格DIN70070によれば、AdBlue(登録商標)溶液(市販の水／尿素溶液)の場合には、尿素含有率は３１.８％ないし３３.２％(重量で)(すなわち３２.５±０.７ｗｔ％)であり、アンモニアの利用可能な量は、１８.０％ないし１８.８％である。
【００５０】
本発明はまた、商品名Denoxium(商標)のもと販売される尿素／アンモニアホルメート混合物に適用可能であり、かつ、その組成物の一つ(Denoxium-30)はAdBlue(登録商標)溶液のそれと等価量のアンモニアを含む。後者は、尿素に対して(−１１℃とは対照的に)−３０℃からしか凍結しないという利点を有するが、ギ酸の起こり得る放出に関連した腐食問題に関する欠点を有する。
【００５１】
本発明のこの変形例は、いかなる内燃エンジンに対しても適用可能である。それは、有利なことには、ディーゼルエンジンに対して、特に、重貨物車両のディーゼルエンジンに対して適用される。
【００５２】
好ましくは、本発明の変形例に基づくシステムは、概して、また、排出ガス内に添加剤を噴射することを可能とするインジェクターを備える。このインジェクターは、いかなる公知のタイプのものであってもよい。それは、たとえば、「アクティブ」インジェクター、すなわち計量機能を含むものであってもよい。
【００５３】
たいてい、本発明に基づくシステムは、インジェクターに接続されかつ(特に、以下のパラメーター、すなわちエミッションレベルおよびＮＯＸの変換の程度；温度および圧力；エンジン速度および負荷など、そして任意選択で溶液の品質(エージングの状態)の関数として)排出ガス中に必要な量の添加剤を噴射することを可能とするコンピューターを備える。
【００５４】
ある例では、ポンプによって提供される全添加剤流量は排出ガス中に噴射されず、そして非噴射分量は、この場合、再循環させる必要がある。有利なことには、これは、較正オリフィスあるいは較正バルブおよびノンリターンバルブを備えたリターンループ(ライン)を用いて実施される。実際、本発明のある好ましい変形例では、ポンプは、意図的に、ある量(圧力)の液体を過度に多く測定し、その超過量は、上記ラインを経て、タンクへと戻される。尿素がエンジンの排出ガス中に噴射されたとき、この変形例はインジェクターを冷却することを可能にする。この変形例においては、液体が、パージ(これは、たとえば、ポンプを逆回転させることによって実施されてもよい)の間、(供給ラインによって形成されかつタンクへのリターンのためのループにおいて)円内を巡回するのを阻止するためにノンリターンバルブが使用され、かつ、較正オリフィス(絞り)が、流速を設定するために、かつ、(リターンラインにおける圧力降下を低減することによって)圧力を増大させるために抵抗を加えるために使用される。
【００５５】
そうした要素は特に出願人名義の国際公開第2008/155303号に説明されており(かつ、この引用によって本明細書中に組み込まれ)、その原理は本発明のコンテクスト内で、ただし圧力の測定値を電流のそれと置き換えることによって適用可能である。したがって、別な態様によれば、本発明はまた、上述したシステムのポンプの始動のためのプロセスに関し、それによれば、
１.タンク内で保持される液体の温度(Ｔ１)が判定され、そして設定値温度(Ｔ０)と比較され、
２.温度(Ｔ１)が設定値温度(Ｔ０)よりも高い場合、ポンプが作動させられ、
３.温度(Ｔ１)が設定値温度(Ｔ０)以下である場合、時間ｔ１にわたって、タンクおよびポンプが加熱され、続いて、
４.時間ｔ２にわたってポンプが作動させられ、その間、ポンプ出口圧力が電流の測定によって評価され(この段階は、システムのパージの間に捕らえられた空気の排出によって、そしてラインの充填によって先行させられてもよい)、
５.この評価された圧力が安定しており、かつ、許容可能なマージン内にある場合、ポンプは動作状態が維持され、
６.この圧力が安定しておらず、かつ／または、設定値圧力の許容可能なマージン内にない場合、ポンプは停止させられ、かつ、タンクは時間ｔ３にわたって加熱され、その終了時にステップ４ないし６が繰り返される。
【００５６】
すなわち、本発明のこの変形例においては、先に説明したように電流に関してポンプを制御する前に、それは先に説明したように始動させられ、原理は、上述した理由から、始動手順のコントロールおよびポンプ動作のそれの両方において、圧力測定値ではなく、電流測定値を使用することである。
【図１】
0005845192.tif 000002
【図２】
0005845192.tif 000003
【図３】
0005845192.tif 000004
【図４】
0005845192.tif 000005
【図５】
0005845192.tif 000006
【図６】
0005845192.tif 000007