[發明專利]一種SCR噴射計量模塊及控制方法

有效

• 申請號: 201410137873.7
• 申請日: 2014-04-07
• 公開（公告）號: CN104948271B
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 郗大光;楊延相;張平
• 申請（專利權）人: 浙江福愛電子有限公司
• 主分類號: F01N3/20
• 分類號: F01N3/20;F01N9/00
• 代理公司: 杭州千克知識產權代理有限公司33246
• 代理人: 趙芳,張瑜

技術領域

本發明屬于發動機排氣后處理技術領域，具體涉及發動機排氣后處理的NOx選擇催化還原（SCR）系統及其控制技術。

背景技術

隨著環境問題的日益突出，節能減排已經成為當下熱議話題，國家則陸續出臺了一系列的車輛排放標準，對此，以內燃機為動力的車輛需要安裝排放后處理系統以求滿足越來越嚴格的排放要求。例如，目前主要用于對柴油發動機尾氣中NOx等污染物進行催化處理的SCR（Selective Catalytic Reduction）技術等。

SCR技術需要將例如32.5%重量濃度的尿素水溶液（也叫柴油排氣處理液DEF=Diesel Exhaust Fluid，或者添藍液AdBlue）定量噴射進柴油機排氣中，通過排氣高溫分解成氨氣，與排氣混合后進入SCR催化轉換器。在催化劑的作用下，氨氣就會與發動機排氣中的NOx等發生催化還原反應，使NOx分解為無害的N2、H2O，因此需要精度較高的SCR計量噴射裝置。

SCR計量噴射裝置是一個電腦控制的執行器，其正常工作受環境的影響較大。在零下11°C時，DEF液體會結冰，此時 SCR計量噴射裝置不能正常工作，若有不慎，也有可能會導致輸液管路或者裝置損壞等情況發生。另外，DEF在一定的溫度條件下會因失去水溶劑而結晶，從而導致裝置損毀等嚴重后果。為了解決上述問題，需要較為復雜的輔助裝置和控制方法用于融冰和抽排SCR計量噴射裝置或者輸液管路中的液體。

對于SCR噴射計量系統，由于尿素水溶液具有導電性，傳統的以直流旋轉電泵為動力源的噴射計量系統不能嵌入在工作液體中工作，因此多數采用以直流電機驅動的外置膜片泵為動力源，這種系統的結構復雜，除了可靠性外，還受環境的影響較大，尤其在低溫環境下工作需要復雜的融冰輔助裝置，售后服務維護也比較困難，給汽車駕駛者帶來諸多的不便。

美國專利US20090301067A1公開了一種DEF噴射計量裝置，其中計量噴射裝置是一個螺線管驅動的柱塞泵噴嘴，安裝在排氣管上，需要外加一個低壓泵為其從DEF儲液罐提供工作液體，并且需要采取冷卻措施才能正常工作。

螺線管驅動的柱塞泵是一種可以通過結構設計做到潛入到DEF液體中工作的一種裝置。如果將SCR計量泵植入DEF儲液罐中，SCR計量泵需要通過結構設計自身解決在無外在動力情況下進液、冷卻和蒸汽排除問題。由于DEF工作液的表面張力較高，在加注DEF工作液時，液體往往不能順利通過過濾器進入SCR計量泵中，從而導致初始進液難的問題。另外，SCR計量泵在工作時會產生大量的蒸汽，如果不能及時排除，會影響其正常工作和冷卻。

除此之外，現有技術難以做到在完全沒有輔助加熱情況下在任何氣候條件下正常工作。由于現有的提供噴射動力源的裝置過于龐大或者其它原因導致不能植入DEF儲液罐中，則需要輔助融冰裝置，這使得系統更加復雜和龐大，成本也居高不下。因此解決系統結構復雜的問題是一個現實的迫切問題。

綜上，現有技術采用了相當復雜的輔助裝置解決SCR噴射計量裝置的融冰、冷卻和防止結晶等問題，導致制造和使用成本高，生產和維護難度大等新的問題。

發明內容

本發明針對上述問題，之目的在于提供一種控制精度高，結構簡單，安裝更換、維修方便的SCR噴射計量系統及其控制方法。

本發明之目的之二在于降低發動機排氣后處理液體噴射計量系統的成本。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：

一種SCR計量噴射模塊，包括一個支架，一個安裝在支架一端的脈沖泵，一個固定在支架另一端的上端蓋，一個噴嘴和一個控制器，其特征在于：支架從DEF儲液罐的上部深入到DEF儲液罐的底部，并通過上端蓋固定在儲液罐上，控制器控制脈沖泵工作，脈沖泵包括螺線管驅動器和柱塞泵，一個軸向貫穿的內流道，工作液（DEF）通過設置在內流道下端入口處的第一過濾器進入到內流道的入口，內流道的出口高于內流道的入口布置，進入內流道的工作液一部分由柱塞泵壓送至噴嘴，一部分從內流道的出口排出脈沖泵。

一種SCR計量噴射模塊的控制方法，控制器預存有脈沖泵的特性參數，能夠以被動模式（Slave Mode）或主控模式（Master Mode）工作。

在被動模式工作時，包括以下步驟，

a)控制器從通訊接口獲得目標流量；

b)控制器根據目標流量確定計量參數；

c)控制器根據包括儲液罐內溫度和液位的信息確定是否當前狀態滿足SCR計量模塊能夠工作的條件；