[發明專利]排氣系統中的還原劑噴射器堵塞的診斷和緩解策略

有效

• 申請號: 201810996416.1
• 申請日: 2018-08-29
• 公開（公告）號: CN109424408B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: B·科爾;S·約勒;D·麥科伊;J·特朗德特;W·戴維
• 申請（專利權）人: 卡特彼勒公司
• 主分類號: F01N11/00
• 分類號: F01N11/00;F01N3/20;F01N9/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 蘇娟;尹景娟

一種還原劑輸送系統包括電子控制單元，該電子控制單元與電子控制的還原劑噴射器和電子控制的泵中的每一者相聯接，該電子控制單元構造成緩解發動機的排氣系統中的還原劑噴射器的堵塞。該電子控制單元還構造成接收指示泵占空比的數據，并基于與不同量的還原劑的噴射相關聯的泵占空比來計算診斷值，將該診斷值與閾值進行比較，以及輸出誤差信號以觸發堵塞的噴射器的緩解動作。

技術領域

本發明總體上涉及發動機排氣處理，更具體地，涉及在發動機排氣系統中診斷還原劑噴射器的堵塞。

背景技術

內燃機是公知的，廣泛用于產生電能，用于陸地、海洋和空氣以及使用旋轉扭矩的多種其他應用中的交通工具的推進動力，其中所述多種其他應用例如泵、壓縮機和傳送器。近年來，工程師們試圖減少發動機排氣的某些成分的量。根據發動機類型、應用、操作環境、權限要求，以及其他因素，所關注的排氣成分或排放物包括氮的氧化物(統稱為“NOx”)、煙和灰的本質中的顆粒物質、一氧化碳以及甚至未燃燒的烴。在現代壓縮點火柴油發動機中，要想沒有顯著的成本和/或復雜性地實施NOx和顆粒物質的移除策略，這通常被證明是具有挑戰性的。

已經開發了有助于從發動機排氣流中除去不希望的排放物的多種化學和物理“捕集器”、過濾器以及催化劑。限制或消除某些排放物的其他嘗試集中于產生排氣的發動機系統的操作，包括后噴射策略、可變幾何渦輪機或廢料門，以及其他。近年來，發展出了一種機構，即選擇性催化還原或“SCR”模塊，其聯接到或集成到發動機排氣系統，除了其他部件，其包括用于將還原劑以液體形式噴射到排氣流中的裝置。通常使用的液體還原劑包括所謂的尿素水或更一般的柴油機排氣處理液或DEF，有時是烴燃料。還原劑噴射被用在SCR模塊中，或者以其他方式使用，用于根據眾所周知的化學途徑來減少NOx。

雖然尿素噴射系統等已經證明是成功的，但它們并非不存在問題。例如，已經觀察到，定位于排氣流的條件中并經受排氣流的條件的還原劑噴射器或“計量閥”可能由固體沉積物堵塞。還原劑噴射器的可用流動面積的限制可使相關的NOx的還原控制技術效果下降或效率下降。Wang等人的美國專利申請公開2012/0286063針對使用光譜分析的尿素噴射器診斷。Wang等人提出，通過下述方式來指示尿素計量模塊中的噴射器故障，即通過監測尿素計量模塊的控制指令，確定所述控制指令的載波頻率，然后評估所述載波頻率下的線電壓以指示噴射器故障。雖然Wang等人和其他人在尿素計量模塊診斷領域中顯示出一些發展，對于優越的和備選的技術而言，仍然還有充足的空間。

發明內容

在一個方面中，一種用于處理發動機排氣系統中的排放物的還原劑輸送系統包括電子控制的還原劑噴射器和電子控制的泵，電子控制的還原劑噴射器構造成與排氣系統中的排氣管道聯接，電子控制的泵與電子控制的還原劑噴射器相聯接。該系統還包括電子控制單元，該電子控制單元與電子控制的還原劑噴射器和電子控制的泵中的每一者相聯接，該電子控制單元構造成接收數據，該數據指示在多個監測周期的每一個中的電子控制的泵的泵占空比，并基于泵占空比和多個監測周期中的噴射第一量的還原劑的第一監測周期之間的差以及泵占空比和多個監測周期中的噴射第二量的還原劑的第二監測周期之間的差來計算診斷值。電子控制單元進一步構造為將該診斷值與閾值進行比較，以及基于診斷值和閾值的比較，輸出誤差信號，該誤差信號指示還原劑噴射器的堵塞。

另一方面，一種緩解內燃機的排氣系統中還原劑噴射器的堵塞的方法包括，監測構造成與排氣系統中的排氣管道相聯接的還原劑噴射器的占空比，以及監測泵的占空比，該泵被操作用于向還原劑噴射器供給還原劑。該方法還包括，基于在多個監測周期中的第一監測周期中的泵的占空比和在多個監測周期中的第二監測周期中的泵的占空比之間的差來計算診斷值，在第一監測周期中將第一量的還原劑輸送到排氣管道中，在第二監測周期中將第二量的還原劑輸送到排氣管道中。該方法還包括，基于該診斷值輸出誤差信號，以及響應于該誤差信號而觸發堵塞的噴射器的緩解動作。