專利名稱：防止scr系統(tǒng)上的尿素噴射嘴堵塞的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種防止SCR系統(tǒng)上的尿素噴射嘴堵塞的方法。更特別地，本發(fā)明涉及這樣一種防止SCR系統(tǒng)上的尿素噴射嘴堵塞的方法，其確定尿素噴射嘴是否被堵塞并且在后運行(after run)操作中防止尿素噴射嘴被堵塞。
背景技術(shù)：
通常而言，從發(fā)動機(jī)的排氣歧管排放的排放氣體被引導(dǎo)到催化轉(zhuǎn)化器以進(jìn)行處理和凈化，然后穿過消聲器以減小噪聲，并且然后，最終通過排氣管而排放到大氣中。所述的催化轉(zhuǎn)化器處理排放氣體中的例如NOx的污染物質(zhì)。選擇性催化還原(SCR)裝置是催化轉(zhuǎn)化器的一種，其凈化排放氣體中的NOx，并且尿素、氨、一氧化碳和碳?xì)浠衔?HC)等等可以作為還原劑。當(dāng)還原劑供應(yīng)到排放氣體中時，排放氣體中的氮氧化物通過與還原劑進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)而被還原為氮氣。圖5是顯示了傳統(tǒng)的SCR系統(tǒng)的視圖。如圖5所示，傳統(tǒng)的SCR系統(tǒng)包括尿素罐60、供應(yīng)模塊50以及尿素噴射嘴20，該尿素罐60中存儲尿素62，該供應(yīng)模塊50將尿素罐60中的尿素62進(jìn)行供應(yīng)，該尿素噴射嘴20將從供應(yīng)模塊50供應(yīng)的尿素供應(yīng)到選擇性催化還原催化劑12。尿素62穿過過濾器52并供應(yīng)SCR催化劑12前面的排氣管10。配料控制單元(D⑶)25控制尿素62的供應(yīng)量。溫度傳感器15可以檢測尿素62的溫度或檢測穿過SCR催化劑12的排放氣體的溫度。在通常的SCR系統(tǒng)中，尿素在-11 °C會凍結(jié)成冰并且尿素的腐蝕性在70°C會增大，因而當(dāng)車輛或系統(tǒng)停止時，尿素要被收回到尿素罐中，這被稱之為“后運行”(after run)。雖然在SCR裝置操作時尿素從尿素罐60和供應(yīng)模塊50被供應(yīng)到尿素噴射嘴20，然而在后運行操作中，尿素沿相反的方向被收回。如果與尿素接觸的尿素噴射嘴通過排放氣體溫度或冷卻液而被施加熱量，那么尿素的溫度會達(dá)到結(jié)晶的溫度(71_75°C )，后運行會以尿素噴射嘴的100%開口量進(jìn)行操作，尿素的結(jié)晶就會在尿素噴射嘴中產(chǎn)生，從而使尿素噴射嘴可能會發(fā)生堵塞。也就是說，雖然在后運行操作時，尿素噴射嘴20必須被打開，尿素的結(jié)晶會在尿素噴射嘴中產(chǎn)生；然而，可能檢測不到尿素噴射嘴20的堵塞。特別而言，如果在冬季使尿素反向地流動，系統(tǒng)還有可能受到損壞。公開于該發(fā)明背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在加深對本發(fā)明的一般背景技術(shù)的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的各個方面提供一種防止SCR系統(tǒng)上的尿素噴射嘴堵塞的方法，其可以重復(fù)地打開和關(guān)閉尿素噴射嘴，從而防止尿素噴射嘴發(fā)生堵塞。一種在選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)的后運行操作中防止尿素噴射嘴堵塞的方法，該選擇性催化還原系統(tǒng)通過供應(yīng)模塊、尿素噴射嘴以及與該供應(yīng)模塊和該尿素噴射嘴相連接的尿素管線而將尿素罐中存儲的尿素進(jìn)行供應(yīng)，根據(jù)本發(fā)明各個實施方式的防止尿素噴射嘴堵塞的方法可以包括將所述供應(yīng)模塊中的供應(yīng)壓力和第一預(yù)定壓力(Pa)進(jìn)行比較；當(dāng)所述供應(yīng)模塊中的壓力高于所述第一預(yù)定壓力(Pa)時，將所述尿素噴射嘴控制為打開； 或者當(dāng)所述供應(yīng)模塊中的壓力低于所述第一預(yù)定壓力(Pa)時，將所述尿素噴射嘴控制為重復(fù)地打開/關(guān)閉；壓力平衡，其恢復(fù)所述供應(yīng)模塊中的壓力；并且當(dāng)壓力平衡完成時，停止所述后運行操作。所述壓力平衡可以包括將所述供應(yīng)模塊中的壓力的增加速率與第一壓力增加速率(Pc)進(jìn)行比較；當(dāng)所述供應(yīng)模塊中的壓力的增加速率高于所述第一壓力增加速率(Pc)時，將所述尿素噴射嘴控制為打開；并且當(dāng)所述供應(yīng)模塊中的壓力的增加速率低于所述第一壓力增加速率(Pc)時，將所述尿素噴射嘴控制為重復(fù)地打開/關(guān)閉。所述方法還可以包括在經(jīng)過第一預(yù)定時間(ta)之后，將所述供應(yīng)模塊中的壓力與第二預(yù)定壓力(Pb)進(jìn)行比較；并且當(dāng)所述供應(yīng)模塊中的壓力高于所述第二預(yù)定壓力(Pb)時，停止所述壓力平衡。所述方法還可以包括當(dāng)所述供應(yīng)模塊中的壓力低于所述第二預(yù)定壓力(Pb)時，確定是否經(jīng)過了第二預(yù)定時間(tb);并且當(dāng)經(jīng)過了所述第二預(yù)定時間(tb)時，停止所述壓力平衡。所述方法還可以包括當(dāng)經(jīng)過了所述第二預(yù)定時間(tb)時，將所述供應(yīng)模塊中的壓力的增加速率與第二壓力增加速率(Pd)進(jìn)行比較；并且當(dāng)所述供應(yīng)模塊中的壓力的增加速率高于所述第二壓力增加速率(Pd)時，將所述尿素噴射嘴控制為重復(fù)地打開/關(guān)閉。所述方法還可以包括當(dāng)所述供應(yīng)模塊中的壓力的增加速率低于所述第二壓力增加速率(Pd)時，將大氣溫度與預(yù)定溫度(Tp)進(jìn)行比較；并且當(dāng)所述大氣溫度高于所述預(yù)定溫度(Tp)時，停止所述壓力平衡。所述方法還可以包括當(dāng)所述大氣溫度低于所述預(yù)定溫度(Tp)時，停止所述后運行。所述方法還可以包括在該停止所述后運行之前，開啟警告燈。根據(jù)本發(fā)明各個實施方式的防止SCR系統(tǒng)上的尿素噴射嘴堵塞的方法，其可以確定尿素噴射嘴是否被堵塞，并且防止在后運行操作中尿素噴射嘴被堵塞，以及防止尿素反向流動。因為在尿素管線中并不存在殘留的尿素，所以用于在冬季中給尿素除霜的額外的設(shè)備就不需要了。通過納入本文的附圖以及隨后與附圖一起用于說明本發(fā)明的某些原理的具體實施方式
，本發(fā)明的方法和裝置所具有的其它特征和優(yōu)點將變得清楚或更為具體地得以闡明。


圖I是顯示了根據(jù)本發(fā)明的示例性的尿素噴射嘴的打開/關(guān)閉操作的曲線圖。圖2和圖3是顯示了根據(jù)本發(fā)明的在倒空階段和壓力平衡階段的示例性的尿素管線中的壓力變化的曲線圖。圖4是顯示了用于防止根據(jù)本發(fā)明各個實施方式的尿素噴射嘴發(fā)生堵塞的方法的流程圖。圖5是顯示了傳統(tǒng)的SCR系統(tǒng)的圖形。
圖6是顯示了后運行操作時供應(yīng)模塊中的壓力變化的曲線圖。圖7是顯示了在尿素噴射嘴堵塞的時候后運行操作時供應(yīng)模塊中的壓力變化的曲線圖。
具體實施例方式現(xiàn)在將對本發(fā)明的各個實施方式詳細(xì)地作出引用，這些實施方式的實例被顯示在附圖中并描述如下。盡管本發(fā)明將與示例性實施方式相結(jié)合進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)意識到，本說明書并非旨在將本發(fā)明限制為那些示例性實施方式。相反，本發(fā)明旨在不但覆蓋這些示例性實施方式，而且覆蓋可以被包括在由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)的各種選擇形式、修改形式、等價形式及其它實施方式。為了便于理解，在相關(guān)技術(shù)的描述中描述的組成元件將使用相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行描述。圖6是顯示了后運行操作時供應(yīng)模塊中的壓力變化的曲線圖。參考圖5和圖6所示，后運行操作包括降壓階段、倒空階段(真空階段)和壓力平衡(壓力平衡階段)；該降壓階段使供應(yīng)模塊50中的壓力下降；該倒空階段(真空階段)使尿素收回到罐60中并在供應(yīng)模塊50中產(chǎn)生負(fù)壓，該壓力平衡(壓力平衡階段)使倒空階段中所產(chǎn)生的負(fù)壓被釋放。圖4是顯示了用于防止根據(jù)本發(fā)明各個實施方式的尿素噴射嘴發(fā)生堵塞的方法的流程圖。參考圖4所示，對后運行是否操作以及當(dāng)前的階段是否是倒空階段進(jìn)行檢查，SP步驟SlOO和SllOo在降壓階段中，負(fù)壓并不產(chǎn)生，從而可能不會發(fā)生尿素噴射嘴20的堵塞。當(dāng)當(dāng)前的階段是倒空階段時，將供應(yīng)模塊50中的壓力與第一預(yù)定壓力(Pa)進(jìn)行比較，即步驟S120。當(dāng)供應(yīng)模塊50中的壓力高于第一預(yù)定壓力(Pa)時，可以確定系統(tǒng)正常，從而尿素噴射嘴20被控制而打開，即步驟S130。然而，供應(yīng)模塊50中的壓力低于第一預(yù)定壓力(Pa)，則確定尿素噴射嘴20被堵塞，從而使尿素噴射嘴20重復(fù)地打開和關(guān)閉，即步驟S140。通過重復(fù)控制尿素噴射嘴20的打開/關(guān)閉，可以防止尿素噴射嘴20的堵塞，其中，第一預(yù)定壓力(Pa)可以例如為大約-120mmbar。在倒空階段完成之后，壓力平衡開始，即步驟S150。在倒空階段中，尿素管線30中(在供應(yīng)模塊50中)產(chǎn)生負(fù)壓，并且在壓力平衡階段中,供應(yīng)模塊50中的壓力恢復(fù),從而達(dá)到大氣壓力的程度。在壓力平衡階段中，尿素噴射嘴20也可能會被堵塞，從而也要檢查是否發(fā)生了堵塞。在這樣的情況下，將供應(yīng)模塊50中壓力增加的速率與第一壓力增加速率Pc進(jìn)行比較，即步驟S160，當(dāng)供應(yīng)模塊50中壓力增加的速率高于第一壓力增加速率Pc時，可以確定尿素噴射嘴20沒有被堵塞。并且因而將尿素噴射嘴20控制為打開，即步驟S170。
然而，如果供應(yīng)模塊50中壓力增加的速率低于第一壓力增加速率Pc時，則確定尿素噴射嘴20被堵塞。并且因而將尿素噴射嘴20控制為重復(fù)地打開和關(guān)閉，即步驟S180。因為，在圖6中，如果當(dāng)前階段正常，那么供應(yīng)模塊50中的壓力勢必會升高到大約為大氣壓力。如果供應(yīng)模塊50中的壓力沒有升高，就可以確定尿素噴射嘴20被堵塞了。在這樣的情況下，第一壓力增加速率Pc可以例如為5mmbar/sec(毫巴/秒)。在步驟S170、S180之后，通過將壓力平衡時間與第一預(yù)定時間ta進(jìn)行比較而確定壓力平衡階段的完成，即步驟S190。在步驟S190中，如果壓力平衡時間小于第一預(yù)定時間ta，則繼續(xù)進(jìn)行壓力平衡。如果壓力平衡時間大于第一預(yù)定時間ta，那么壓力平衡階段完成。然而，在壓力平衡階段完成之前，還要對尿素噴射嘴20是否被堵塞再次進(jìn)行檢查。也就是說，將供應(yīng)模塊50中的壓力與第二預(yù)定壓力Pb進(jìn)行比較，即步驟S200，并且當(dāng)供應(yīng)模塊50中的壓力高于第二預(yù)定壓力Pb時，可以確定正常地進(jìn)行了壓力平衡階段。這樣，壓力平衡階段完成了，即步驟S210。在這樣的情況下,第二預(yù)定壓力Pb可以例如為大約-IOOmmbar,這比第一預(yù)定壓力Pa要聞。如果供應(yīng)模塊50中的壓力與第二預(yù)定壓力Pb相似，則可以確定后運行操作在壓力平衡階段中正常地進(jìn)行，并沒有發(fā)生尿素噴射嘴20的堵塞，因而后運行操作完成，即步驟 S270。當(dāng)供應(yīng)模塊50中的壓力低于第二預(yù)定壓力Pb時，則進(jìn)行額外的壓力平衡。為此，將額外的壓力平衡時間與第二預(yù)定時間tb進(jìn)行比較，即步驟S220 ;并且如果額外的壓力平衡時間大于第二預(yù)定時間tb，則壓力平衡階段完成，即步驟S210。如果該壓力平衡時間小于第二預(yù)定時間tb，則將供應(yīng)模塊50中的壓力增加的速率與第二壓力增加速率Pd進(jìn)行比較，即步驟S230 ;當(dāng)供應(yīng)模塊50中的壓力增加的速率高于第二壓力增加速率Pd時，則將尿素噴射嘴20控制為重復(fù)地打開和關(guān)閉，即步驟S250，從而避免尿素噴射嘴20堵塞。然后，返回到步驟S200。在這樣的情況下，第二壓力增加速率Pd可以例如為大約2. 5mmbar/SeC，這比第一壓力增加速率Pc要低。然而，如果在步驟S230中供應(yīng)模塊50中的壓力增加的速率低于第二壓力增加速率Pd，則將大氣溫度與預(yù)定溫度進(jìn)行比較，即步驟S240。
預(yù)定溫度Tp可以表示為尿素凍結(jié)成冰的溫度。當(dāng)大氣溫度低于預(yù)定溫度Tp時，后運行操作完成，即步驟S270。在這樣的情況下，尿素可能會被凍結(jié)成冰，因而可以開啟警告燈，以警告駕駛員，即步驟S260。然而，在步驟S240中如果大氣溫度高于預(yù)定溫度Tp，則可以確定壓力平衡失敗。從而將事件進(jìn)行記錄，即步驟S280，然而后運行操作完成，即步驟S270。在下文中，根據(jù)本發(fā)明各個實施方式的用于防止尿素噴射嘴20發(fā)生堵塞的詳細(xì)方法將被描述。
圖I是顯示了根據(jù)本發(fā)明各個實施方式的尿素噴射嘴的打開/關(guān)閉操作的曲線圖。參考圖I所示，如果確定了尿素噴射嘴20被堵塞，那么尿素噴射嘴20被控制為以95%的打開/關(guān)閉比例進(jìn)行打開和關(guān)閉。也就是說，尿素噴射嘴20的打開持續(xù)時間和關(guān)閉持續(xù)時間以95 5的比例進(jìn)行。以這樣的控制方法，尿素噴射嘴20可以不被堵塞。圖2和圖3是顯示了根據(jù)本發(fā)明各個實施方式的在倒空階段和壓力平衡階段的尿素管線中的壓力變化的曲線圖。圖7是顯示了在尿素噴射嘴堵塞的時候后運行操作時供應(yīng)模塊中的壓力變化的曲線圖。在圖2、圖3和圖7中，“N”表示尿素噴嘴的打開/關(guān)閉比例，“L”表示供應(yīng)模塊50中的壓力變化，“S”表示供應(yīng)模塊馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。在圖7中，如果在后運行操作期間尿素噴射嘴20被堵塞，尿素管線30中的壓力，即供應(yīng)模塊50中的壓力降低到低于大約-400mmba，從而產(chǎn)生過度的負(fù)壓。為了防止這樣的事情發(fā)生，如圖2所示，當(dāng)尿素管線30中的壓力(供應(yīng)模塊50中的壓力)在倒空階段中達(dá)到大約-200mmbar時，尿素噴射嘴20被控制為以95%的打開/關(guān)閉比例進(jìn)行打開和關(guān)閉，從而避免過度地降低尿素管線30中的壓力。也就是說，尿素管線30中的壓力變化遵從由L表示的曲線而不是由L’表示的曲線。因此，在壓力平衡階段中壓力會基本上達(dá)到大氣壓力，壓力平衡完成，反向流動也不會發(fā)生。并且，如果在壓力平衡階段中產(chǎn)生過量的負(fù)壓，尿素噴射嘴20被控制為以95%的打開/關(guān)閉比例進(jìn)行打開和關(guān)閉，從而如圖3所示使尿素管線30 (供應(yīng)模塊50)中的壓力升高。因此，尿素管線30中的壓力變化遵從由L表示的曲線，并且然后遵從由L’表示的曲線，從而可以增加尿素管線30中的負(fù)壓。在這樣的情況下，尿素噴射嘴20的打開和關(guān)閉的控制可以在N’處開始，從而使得反向流動不會發(fā)生。為了便于在所附權(quán)利要求中解釋和精確定義，術(shù)語“前”等等用于參考在圖中所示的示例性實施方式的特征的位置來對這些特征進(jìn)行描述。前面對本發(fā)明具體示例性實施方式所呈現(xiàn)的描述是出于說明和描述的目的。前面的描述并不想要成為毫無遺漏的，也不是想要把本發(fā)明限制為所公開的精確形式，顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)很多改變和變化都是可能的。選擇示例性實施方式并進(jìn)行描述是為了解釋本發(fā)明的特定原理及其實際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域的其它技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的各種示例性實施方式及其各種選擇形式和修改形式。本發(fā)明的范圍意在由所附權(quán)利要求書及其等效形式所 限定。
權(quán)利要求
1.一種在選擇性催化還原系統(tǒng)的后運行操作中防止尿素噴射嘴堵塞的方法，該選擇性催化還原系統(tǒng)通過供應(yīng)模塊、尿素噴射嘴以及與該供應(yīng)模塊和該尿素噴射嘴相連接的尿素管線而將尿素罐中存儲的尿素進(jìn)行供應(yīng)，該防止尿素噴射嘴堵塞的方法包括 將所述供應(yīng)模塊中的供應(yīng)壓力和第一預(yù)定壓力(Pa)進(jìn)行比較； 當(dāng)所述供應(yīng)模塊中的供應(yīng)壓力高于所述第一預(yù)定壓力(Pa)時，將所述尿素噴射嘴控制為打開；或者當(dāng)所述供應(yīng)模塊中的供應(yīng)壓力低于所述第一預(yù)定壓力(Pa)時，將所述尿素噴射嘴控制為重復(fù)地打開/關(guān)閉； 執(zhí)行壓力平衡，其恢復(fù)所述供應(yīng)模塊中的壓力；并且 當(dāng)執(zhí)行壓力平衡完成時，停止所述后運行操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的在選擇性催化還原系統(tǒng)的后運行操作中防止尿素噴射嘴堵塞的方法，其中所述壓力平衡包括 將所述供應(yīng)模塊中的供應(yīng)壓力的增加速率與第一壓力增加速率(Pc)進(jìn)行比較；當(dāng)所述供應(yīng)模塊中的供應(yīng)壓力的增加速率高于所述第一壓力增加速率(Pc)時，將所述尿素噴射嘴控制為打開；并且 當(dāng)所述供應(yīng)模塊中的供應(yīng)壓力的增加速率低于所述第一壓力增加速率(Pc)時，將所述尿素噴射嘴控制為重復(fù)地打開/關(guān)閉。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的在選擇性催化還原系統(tǒng)的后運行操作中防止尿素噴射嘴堵塞的方法，其中所述方法還包括 在經(jīng)過第一預(yù)定時間(ta)之后，將所述供應(yīng)模塊的供應(yīng)壓力與第二預(yù)定壓力(Pb)進(jìn)行比較；并且 當(dāng)所述供應(yīng)模塊的供應(yīng)壓力高于所述第二預(yù)定壓力(Pb)時，停止所述壓力平衡。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的在選擇性催化還原系統(tǒng)的后運行操作中防止尿素噴射嘴堵塞的方法，其中所述方法還包括 當(dāng)所述供應(yīng)模塊的供應(yīng)壓力低于所述第二預(yù)定壓力(Pb)時，確定是否經(jīng)過了第二預(yù)定時間(tb);并且 當(dāng)經(jīng)過了所述第二預(yù)定時間(tb)時，停止所述壓力平衡。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的在選擇性催化還原系統(tǒng)的后運行操作中防止尿素噴射嘴堵塞的方法，其中所述方法還包括 當(dāng)經(jīng)過了所述第二預(yù)定時間(tb)時，將所述供應(yīng)模塊中的供應(yīng)壓力的增加速率與第二壓力增加速率(Pd)進(jìn)行比較；并且 當(dāng)所述供應(yīng)模塊中的供應(yīng)壓力的增加速率高于所述第二壓力增加速率(Pd)時，將所述尿素噴射嘴控制為重復(fù)地打開/關(guān)閉。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的在選擇性催化還原系統(tǒng)的后運行操作中防止尿素噴射嘴堵塞的方法，其中所述方法還包括 當(dāng)所述供應(yīng)模塊中的供應(yīng)壓力的增加速率低于所述第二壓力增加速率(Pd)時，將大氣溫度與預(yù)定溫度(Tp)進(jìn)行比較；并且 當(dāng)所述大氣溫度高于所述預(yù)定溫度(Tp)時，停止所述壓力平衡。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的在選擇性催化還原系統(tǒng)的后運行操作中防止尿素噴射嘴堵塞的方法，其中所述方法還包括當(dāng)所述大氣溫度低于所述預(yù)定溫度(Tp)時，停止所述后運行操作。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的在選擇性催化還原系統(tǒng)的后運行操作中防止尿素噴射嘴堵塞的方法，其中所述方法還包括 在該停止所述后運行操作之前，開啟警告燈。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種防止SCR系統(tǒng)上的尿素噴射嘴堵塞的方法。具體來說，是一種在SCR系統(tǒng)的后運行操作中防止尿素噴射嘴堵塞的方法，該SCR系統(tǒng)通過供應(yīng)模塊、尿素噴射嘴以及與該供應(yīng)模塊和該尿素噴射嘴連接的尿素管線而將尿素罐中存儲的尿素進(jìn)行供應(yīng)，該防止尿素噴射嘴堵塞的方法包括將所述供應(yīng)模塊中的壓力和第一預(yù)定壓力(Pa)進(jìn)行比較；當(dāng)所述供應(yīng)模塊中的壓力高于所述第一預(yù)定壓力(Pa)時，將所述尿素噴射嘴控制為打開，或者當(dāng)所述供應(yīng)模塊中的壓力低于所述第一預(yù)定壓力(Pa)時，將所述尿素噴射嘴控制為重復(fù)地打開/關(guān)閉；壓力平衡，其恢復(fù)所述供應(yīng)模塊中的壓力；并且當(dāng)壓力平衡完成時，停止所述后運行操作。
文檔編號F01N3/20GK102966416SQ201110430529
公開日2013年3月13日 申請日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月30日
發(fā)明者趙柄龍, 申宰碩 申請人:現(xiàn)代自動車株式會社