CN102947562A - 选择催化还原解冻控制*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种SCR解冻控制***，能够区分解冻的失败和故障，还能够防止SM泵的故障。该SCR解冻控制***（127），当贮存尿素水的尿素箱（105）内、尿素箱（105）和在SCR装置（103）的上游侧喷射尿素水的定量阀（104）之间的送液/加压输送/回收管线（116、117、118）内、连接至送液/加压输送/回收管线（116、117、118）的供应模块（106）内的任一者的尿素水冻结时，用发动机冷却水解冻这些尿素水，在解冻后使供应模块（106）的SM泵（112）工作而从定量阀（104）喷射尿素水，该SCR解冻控制***（127）具备解冻控制部（128），在使SM泵（112）工作时，该解冻控制部（128）检测供应模块内（106）的压力，当该压力未达到一定值时，停止SM泵（112）的工作，并且继续尿素水的解冻。

Description

选择催化还原解冻控制***
技术领域
本发明涉及用于将冻结的尿素水解冻的SCR解冻控制***。
背景技术
作为用于将柴油发动机的排出气体中的NOx净化的排气净化***，开发了使用SCR（Selective Catalytic Reduction：选择性催化还原）装置的SCR***。
该SCR***将尿素水供给至SCR的排出气体上游，用排出气体的热来生成氨，通过该氨在SCR催化剂上将NOx还原而净化（例如参照专利文献1）。
但是，由于尿素水在－10℃左右冻结，所以在寒冷时无法供给尿素水。因此，在SCR***上安装有用于进行解冻控制的SCR解冻控制***，该解冻控制是指：在寒冷时将发动机冷却水供给至尿素水的供给***，将冻结的尿素水解冻。
现有的SCR解冻控制***，在以下温度中的任一个低于预先设定的阈值时，判断为尿素水冻结，并进行解冻控制：贮存尿素水的尿素箱内的箱温度、尿素箱与在SCR装置的上游侧喷射尿素水的定量阀（dosing valve）之间的尿素配管内的温度、以及与尿素配管连接的供应模块（supplymodule）内的SM温度。此外，通常没有检测尿素配管内的温度的传感器，因而将外部气温视为尿素配管内的温度。
而且，若箱温度和SM温度在阈值以上、并且经过了与外部气温相应的设定时间后，则判断为解冻结束，使供应模块的SM泵工作而将尿素水填充至尿素配管内，并且将其压力维持为一定值，以能够从定量阀喷射尿素水（进行准备以成为能够从定量阀喷射尿素水的状态）。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000－303826号公报
发明所要解决的问题
但是，箱温度和SM温度分别由设于箱内部及供应模块内部的温度传感器检测，因而即使其检测值在阈值以上，有时在远离温度传感器的部分（供应模块和尿素配管的连接部等）解冻也不充分，该部分的尿素水依然是冻结状态。
例如，如果在SM泵的吸入侧的与尿素配管的连接部尿素水依然冻结，则由于冻结物而压力不上升，或者压力成为高压。
在压力不上升的情况下，泵以最大输出运转（空转）。此时，冰粒或无法解冻的尿素水流入泵而成为泵的负荷。另外，在成为高压的情况下，存在泵故障的可能性（由异常高压引起的故障）。
这样，在现有的SCR解冻控制***中，存在以下问题：无法检测解冻失败的情况，如果将到判断出故障为止的时间缩短，则仅因为解冻不充分，就会因异常信号而警告故障（***停止）。另外，如果将到判断出故障为止的时间加长，则泵发生故障。即使不发生故障，寿命也会变短。
发明内容
在此，本发明的目的在于，提供一种SCR解冻控制***，能够区分解冻的失败与故障，还能够防止SM泵的故障。
用于解决问题的技术方案
本发明是为了实现上述目的而提出的，技术方案1的发明为一种选择催化还原解冻控制***，其特征在于，当选择还原催化装置的尿素水冻结时，将该尿素水解冻，在解冻后使供应模块的供应模块泵工作，而从定量阀喷射尿素水，所述选择催化还原解冻控制***具备解冻控制部，在使供应模块泵工作时，所述解冻控制部检测供应模块内的压力，当该压力未达到一定值时，使供应模块泵的工作停止。
技术方案2的发明为技术方案1所记载的SCR解冻控制***，其特征在于，在供应模块内的压力未达到一定值时，所述解冻控制部检测外部气温，当所检测的外部气温低于规定温度时，使供应模块泵的工作停止。
技术方案3的发明为技术方案1或2所记载的SCR解冻控制***，其特征在于，所述解冻控制部使供应模块泵的工作停止，并且继续尿素水的解冻，在继续一定时间解冻后，再次检测供应模块内的压力，当该压力未达到一定值时，警告故障。
技术方案4的发明为技术方案3所记载的SCR解冻控制***，其特征在于，所述解冻控制部在检测到规定次数供应模块内的压力未达到一定值的情况时，警告故障。
发明的效果
依照本发明，能够区分解冻的失败和故障，还能够防止SM泵的故障。
附图说明
图1是表示应用本发明的SCR***的概略图。
图2是表示DCU的输入输出构成的图。
图3是表示本发明的一实施方式的SCR解冻控制***的动作的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的优选实施方式。
首先，说明搭载于车辆的SCR***。
如图1所示，SCR***100主要具备：SCR装置103，设置于发动机E的排气管102；定量阀（尿素喷射装置、计量模块）104，在SCR装置103的上游侧（排出气体的上游侧）喷射尿素水；尿素箱105，贮存尿素水；供应模块106，将贮存于尿素箱105的尿素水供给至定量阀104；以及DCU（Dosing Control Unit：计量控制单元）126，对定量阀104和供应模块106等进行控制。
在发动机E的排气管102中，从排出气体的上游侧到下游侧，依次配置DOC（Diesel Oxidation Catalyst：柴油机氧化催化剂）107、DPF（DieselParticulate Filter：柴油机颗粒过滤器）108、SCR装置103。DOC107用于将从发动机E排出的排出气体中的NO氧化为NO2，控制排出气体中的NO与NO2的比率而提高SCR装置103中的脱硝效率。另外，DPF108用于捕集排出气体中的PM（Particulate Matter：颗粒物质）。
在SCR装置103的上游侧的排气管102中设有定量阀104。定量阀104构成为，在充满了高压尿素水的缸体上设有喷口，将该喷口堵塞的阀体安装在柱塞上，通过对线圈通电而将柱塞抬起，由此使阀体从喷口离开而喷射尿素水。如果停止向线圈通电，则通过内部的弹簧力，柱塞下降而阀体堵塞喷口，所以尿素水的喷射停止。
在定量阀104的上游侧的排气管102中设有排气温度传感器109，测定SCR装置103的入口中的排出气体的温度（SCR入口温度）。另外，在SCR装置103的上游侧（在此为排气温度传感器109的上游侧）设有上游侧NOx传感器110，检测SCR装置103的上游侧的NOx浓度，在SCR装置103的下游侧设有下游侧NOx传感器111，检测SCR装置103的下游侧的NOx浓度。
供应模块106具备：SM泵，将尿素水加压输送；SM温度传感器113，测定供应模块106的温度（流经供应模块106的尿素水的温度）；尿素水压力传感器114，测定供应模块106内的尿素水的压力（SM泵112的喷出侧的压力）；以及换向阀115，通过切换尿素水的流路，切换是将来自尿素箱105的尿素水供给至定量阀104，还是将定量阀104内的尿素水送回至尿素箱105。在此，当换向阀115关闭时，将来自尿素箱105的尿素水供给至定量阀104，当换向阀115打开时，将定量阀104内的尿素水送回至尿素箱105。
在换向阀115被切换为将尿素水供给至定量阀104的情况下，供应模块106通过该SM泵112，将尿素箱105内的尿素水经由送液管线（吸入管线）116吸起，通过加压输送管线（压力管线）117供给至定量阀104，将剩余的尿素水经由回收管线（返回管线）118送回至尿素箱105。
在尿素箱105中设有SCR传感器119。SCR传感器119具备：液高（level）传感器120，测定尿素箱105内的尿素水的液面高度（液高）；温度传感器121，测定尿素箱105内的尿素水的温度；以及品质传感器122，测定尿素箱105内的尿素水的品质。品质传感器122例如根据超声波的传播速度或导电率，检测尿素水的浓度、以及在尿素水中是否混合有异种混合物，从而检测尿素箱105内的尿素水的品质。
尿素箱105和供应模块106与冷却水管线123连接，该冷却水管线123使用于冷却发动机E的冷却水（发动机冷却水）循环。冷却水管线123穿过尿素箱105内，在流经冷却水管线123的冷却水和尿素箱105内的尿素水之间进行热交换。同样，冷却水管线123通过供应模块106内，在流经冷却水管线123的冷却水和供应模块106内的尿素水之间进行热交换。
在冷却水管线123中设有箱加热器阀（冷却剂阀）124，切换是否对尿素箱105和供应模块106供给冷却水。此外，虽然冷却水管线123还与定量阀104连接，但是无论箱加热器阀124开闭，都向定量阀104供给冷却水。此外，虽然在图1中简化了图示，但冷却水管线123沿着尿素水所通过的送液管线116、加压输送管线117、回收管线118配设。
图2中表示DCU126的输入输出构成图。
如图2所示，在DCU126上连接有：上游侧NOx传感器110、下游侧NOx传感器111、SCR传感器119（液高传感器120、温度传感器121、品质传感器122）、排气温度传感器109、供应模块106的SM温度传感器113和尿素水压力传感器114、以及来自控制发动机E的ECM（Engine Control Module：发动机控制模块）125的输入信号线。从ECM125输入外部气温、发动机参数（发动机旋转数等）的信号。
另外，在DCU126上连接有：通往箱加热器阀124、供应模块106的SM泵112和换向阀115、定量阀104、上游侧NOx传感器110的加热器以及下游侧NOx传感器111的加热器的输出信号线。此外，关于DCU126和各个部件的信号的输入输出，可以是经由个别信号线的输入输出、也可以是经由CAN（Controller Area Network：控制器区域网络）的输入输出。
DCU126基于来自ECM125的发动机参数的信号和来自排气温度传感器109的排出气体温度，推定排出气体中的NOx的量，并且基于所推定的排出气体中的NOx的，决定从定量阀104喷射的尿素水量，此外，由定量阀104以决定的尿素水量喷射时，基于上游侧NOx传感器110的检测值来控制定量阀104，调整从定量阀104喷射的尿素水量。
SCR***100具备SCR解冻控制***127，在尿素水冻结时将该尿素水解冻，在解冻后使供应模块106的SM泵112工作而从定量阀104喷射尿素水（进行准备以成为能够从定量阀104喷射的状态）。
SCR解冻控制***127，参照由SCR传感器119的温度传感器121检测的尿素箱105内的尿素水的温度（箱温度）、送液/加压输送/回收管线116、117、118内的温度（将从ECM125送来的外部气温视为送液/加压输送/回收管线116、117、118内的温度）、由SM温度传感器113检测的供应模块106的温度（SM温度），当这些温度中的任一个低于阈值（例如尿素水的熔点）时，判断为尿素水冻结，将箱加热器阀124打开（开），将来自发动机E的冷却水经由冷却水管线123供给至尿素箱105、送液/加压输送/回收管线116、117、118及供应模块106，开始将冻结的尿素水解冻的解冻控制。
然后，若箱温度和SM温度为阈值以上、并且经过了与外部气温相应的设定时间，则SCR解冻控制***127判断为解冻结束，使供应模块106的SM泵112工作而将尿素水填充至加压输送管线117（尿素配管）内，并且，将由尿素水压力传感器114检测的压力维持为一定值，若该压力被维持为一定值，则结束解冻控制。由此，SCR解冻控制***127控制为能够从定量阀104喷射尿素水（进行准备以成为能够从定量阀喷射尿素水的状态）。
再者，本发明的SCR解冻控制***127的特征在于，具备解冻控制部128，当使SM泵112工作时，检测供应模块内的压力（由尿素水压力传感器114检测的压力），在该压力未达到一定值时（未维持一定值时），使SM泵112的工作停止。该解冻控制部128安装在DCU126中。
此外，作为由尿素水压力传感器114检测的压力未维持一定值的情况，有高压异常和低压异常。从尿素水填充开始起经过规定时间后压力也不上升的情况为低压异常，在填充开始后压力急剧上升而超过规定值的情况为高压异常。即，高压异常在开始尿素水填充后相对较早的阶段被检测出，低压异常在经过规定时间后被检测出。
作为高压异常的示例，考虑以下情况：在回收管线118和供应模块106的连接部，尿素水冻结，由尿素水压力传感器114检测的压力成为高压。另外，作为低压异常的示例，考虑以下情况：在送液管线116和供应模块106的连接部，尿素水冻结，由尿素水压力传感器114检测的压力不上升。
解冻控制部128构成为：当由尿素水压力传感器114检测的压力未维持一定值时，检测外部气温，在所检测的外部气温较低时（低于阈值（例如尿素水的熔点）时），使SM泵112的工作停止。
另外，解冻控制部128构成为：停止SM泵112的工作并且继续尿素水的解冻，在继续一定时间解冻后再次检测供应模块106内的压力，当该压力未达到一定值时，警告故障。
再者，解冻控制部128构成为：当检测到规定次数供应模块106内的压力未达到一定值时，警告故障。
使用图3说明该解冻控制部128的详细动作和SCR解冻控制***127的动作。
SCR解冻控制***127判断在接通后是否满足解冻控制的条件。是否满足解冻控制的条件通过以下温度中的任一个是否低于预先设定的阈值来判断：由温度传感器121检测的尿素箱105内的尿素水的温度（箱温度）、送液/加压输送/回收管线116、117、118内的温度、以及由SM温度传感器113检测的供应模块106的温度（SM温度）。此外，由于通常没有检测送液/加压输送/回收管线116、117、118内的温度的传感器，因而将从ECM125送来的外部气温视为送液/加压输送/回收管线116、117、118内的温度。
SCR解冻控制***127在这些温度中的任一个低于阈值时，判断为尿素水冻结，将箱加热器阀124打开，将来自发动机E的冷却水经由冷却水管线123供给至尿素箱105、送液/加压输送/回收管线116、117、118以及供应模块106，开始将冻结的尿素水解冻的解冻控制（步骤301）。
通过该解冻控制而尿素水的解冻结束时（步骤302），SCR解冻控制***127使SM泵112工作（打开），将尿素箱105内的尿素水经由送液管线116吸起，经由加压输送管线117供给至定量阀104，将尿素水填充至加压输送管线117（步骤303），对SM泵112进行反馈控制，以使由尿素水压力传感器114的检测的压力上升且压力成为一定值（步骤304）。在此，解冻的结束通过箱温度和SM温度是否为阈值以上、并且经过了与外部气温相应的设定时间来判断。
此后，若SCR解冻控制***127成为由尿素水压力传感器114检测的压力维持一定值的状态（步骤305），则将箱加热器阀124关闭（闭）而结束解冻控制（步骤306）。由此，从定量阀104喷射尿素水的准备结束，能够喷射尿素水（步骤307）。
与此相对，在步骤305中，当判断为由尿素水压力传感器114检测的压力未维持一定值时，解冻控制部128记忆该处理重复了几次，判断该重复次数是否低于预先设定的规定次数（步骤308）。
在步骤308中，当解冻控制部128判断为重复次数低于规定次数时，判断外部气温是否低于阈值（步骤309），当外部气温低于阈值时，判断为解冻失败而停止SM泵112的工作，停止尿素水向加压输送管线117内的填充（步骤310），并且继续尿素水的解冻。相反，在外部气温为阈值以上的情况下，认为尿素水的解冻已充分进行，存在发生某些异常的可能性，因此，解冻控制部128发出异常信号，警告故障（步骤311）。
在继续解冻的情况下，解冻控制部128判断解冻的结束（步骤312）。此时，在步骤302中使用的解冻结束的条件已经满足，因此，无法在相同条件下判断解冻的结束。在此，作为步骤312的解冻结束的条件，通过是否从停止SM泵112的工作起经过了预先设定的时间（一定时间）来判断。该设定时间也可以按照与重复次数和检测的压力相应地可变的方式预先制作映射表，并参照该映射表。例如，为了充分地推进解冻，以随着重复次数增加而设定时间变长的方式制作映射表（在高压的情况下泵故障的概率提高，因而与低压相比，加长设定时间）。在解冻结束后，重复上述步骤303、304、305、308、309、310，由此，尿素水被充分地解冻。
在步骤308中，当判断为重复次数为规定次数以上时，存在某些异常发生的可能性，因此，解冻控制部128发出异常信号，警告故障（步骤313）。
这样，根据本发明的SCR解冻控制***127，具备解冻控制部128，在使SM泵112工作时，检测供应模块106内的压力，当该压力未达到一定值时停止SM泵112的工作，因而能够区分解冻的失败和故障，能够避免虽然未发生异常也输出异常信号的情况。另外，当压力未达到一定值时停止SM泵112的工作，因而还能够防止SM泵112的故障。
在继续一定时间尿素水的解冻之后，解冻控制部128再次使SM泵112工作，检测供应模块106内的压力，当该压力未达到一定值时，重复规定次数这些动作，因此，能够重新尝试（继续）解冻而可靠地将冻结的尿素水解冻。
再者，解冻控制部128在该重复次数为规定次数以上时警告故障，因此能够区分解冻的失败和异常，进行与此相应的控制。
符号的说明
103SCR装置
104定量阀
105尿素箱
106供应模块
112SM泵
116送液管线
117加压输送管线
118回收管线
127SCR解冻控制***
128解冻控制部

Claims (4)

1.一种选择催化还原解冻控制***，其特征在于，
当选择还原催化装置的尿素水冻结时，将该尿素水解冻，在解冻后使供应模块的供应模块泵工作，而从定量阀喷射尿素水，
所述选择催化还原解冻控制***具备解冻控制部，在使供应模块泵工作时，所述解冻控制部检测供应模块内的压力，当该压力未达到一定值时，使供应模块泵的工作停止。
2.如权利要求1所述的选择催化还原解冻控制***，其特征在于，
在供应模块内的压力未达到一定值时，所述解冻控制部检测外部气温，当所检测的外部气温低于规定温度时，使供应模块泵的工作停止。
3.如权利要求1或2所述的选择催化还原解冻控制***，其特征在于，
所述解冻控制部使供应模块泵的工作停止，并且继续尿素水的解冻，在继续一定时间解冻后，再次检测供应模块内的压力，当该压力未达到一定值时，警告故障。
4.如权利要求3所述的选择催化还原解冻控制***，其特征在于，
所述解冻控制部在检测到规定次数供应模块内的压力未达到一定值的情况时，警告故障。
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