CN114483262A - 尿素泵、尿素泵的控制方法及控制*** - Google Patents

尿素泵、尿素泵的控制方法及控制*** Download PDF

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Abstract

本发明是关于一种尿素泵、尿素泵的控制方法及控制***，其中，尿素泵包括：进液管路；即热式过滤装置，即热式过滤装置的入口经进液管路与尿素箱连通，用于过滤并加热经进液管路流入的尿素溶液；建压泵，建压泵设于进液管路，用于驱动经进液管路流向即热式过滤装置的尿素溶液；出液管路，出液管路与即热式过滤装置的第一出口连通，用于将经过滤并加热的尿素溶液输送至喷嘴；回液管路，回液管路与即热式过滤装置的第二出口连通，用于在停机后将尿素泵内的尿素溶液流回至尿素箱。本发明提出的尿素泵，尿素溶液的雾化效果更好，降低喷嘴出现结晶的概率，并且尿素溶液在尿素泵内加热，加热后立即喷出降低尿素溶液变质的程度，具有较高的转化率。

Description

尿素泵、尿素泵的控制方法及控制***
技术领域
本发明涉及车辆尾气处理技术领域，尤其涉及一种尿素泵、尿素泵的控制方法及控制***。
背景技术
本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。
尿素泵是SCR(Selective Catalytic Reduction，催化还原技术)尿素喷射***的核心部件，通过尿素泵可以使得尿素在一定压力下输送到尿素喷嘴，准确的执行需求的喷射量，保证排放满足法规要求。
目前的尿素泵主要功能是提供一定压力的尿素给尿素喷嘴，低温下能把尿素解冻成功，不能提供温度较高的尿素，常温尿素到达喷嘴喷射到总成后，雾化不好，容易导致结晶问题。若尿素在进入尿素泵之前加热，尿素又易变质，导致转化效率低，且生成不需要的化学成分。
发明内容
本发明的目的是至少解决常温尿素由喷嘴喷射到总成后的雾化不好，容易导致结晶的问题。该目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的第一方面技术方案，提出了一种尿素泵，所述尿素泵包括：进液管路；即热式过滤装置，所述即热式过滤装置的入口经所述进液管路与尿素箱连通，用于过滤并加热经所述进液管路流入的尿素溶液；建压泵，所述建压泵设于所述进液管路，用于驱动经所述进液管路流向所述即热式过滤装置的尿素溶液；出液管路，所述出液管路与所述即热式过滤装置的第一出口连通，用于将经过滤并加热的尿素溶液输送至喷嘴；回液管路，所述回液管路与所述即热式过滤装置的第二出口连通，用于在停机后将所述尿素泵内的尿素溶液流回至所述尿素箱。
根据本发明提出的尿素泵，外部尿素溶液流入尿素泵后，可以通过即热式过滤装置对尿素溶液进行过滤，并将尿素溶液加热至第一预设温度，使尿素溶液具有较高的温度，并立即通过出液管路和喷嘴喷出，从而使尿素溶液以较高温度的状态从喷嘴喷出，提高尿素溶液的雾化效果并降低尿素溶液出现结晶的概率。还需说明的是，尿素溶液经过即热式过滤装置加热后立即由喷嘴喷出，较高温度的尿素溶液在尿素泵内存留时间很短，降低尿素溶液变质的程度以及减少生成不需要的化学成分，确保尿素溶液由喷嘴喷出后具有较高的转化率。
另外，根据本发明的尿素泵，还可具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施方式中，所述即热式过滤装置包括：壳体，所述壳体内设置有空腔；过滤件，填充所述空腔，用于过滤流经所述空腔的尿素溶液；电加热件，设于所述空腔内，用于加热流入所述空腔的尿素溶液；所述进液管路、所述回液管路和所述出液管路均与所述空腔连通。
在本发明的一些实施方式中，所述回液管路包括主管路以及并联在主管路上的第一支路和第二支路；所述尿素泵还包括：溢流阀，设于所述第一支路上；回抽泵，设于所述第二支路上；压力传感器，设于所述出液管路。
本发明的第二方面技术方案，提出了一种尿素泵的控制方法，用于控制第一方面技术方案中所述的尿素泵的运行，所述控制方法包括：
获取所述尿素泵的初始温度；基于所述初始温度大于第一阈值，控制建压泵建压；获取喷射请求和喷射需求量；根据所述喷射请求和所述喷射需求量控制即热式过滤装置运行第一时间段并加热至第一预设温度。
根据跟发明提出的尿素泵的控制方法，通过根据所述喷射需求量控制即热式过滤装置运行第一时间段并加热至第一预设温度，以确保即热式过滤装置能够将流经其内部的尿素溶液加热至第一预设温度，使尿素溶液以第一预设温度的状态从喷嘴喷出，从而使尿素溶液以较高温度的状态从喷嘴喷出，提高尿素溶液的雾化效果并降低尿素溶液出现结晶的概率。
在本发明的一些实施方式中，在基于所述初始温度大于第一阈值，控制所述建压泵建压之前还包括：基于所述初始温度小于或等于所述第一阈值，控制所述即热式过滤装置运行加热至第二预设温度；所述第二预设温度大于所述第一阈值。
在本发明的一些实施方式中，所述第一预设温度的取值范围为80℃至150℃。
在本发明的一些实施方式中，所述第一阈值为尿素溶液的冰点温度，所述第一阈值的取值范围为-6℃至-8℃。
在本发明的一些实施方式中，所述喷射需求量与所述第一时间段成正比。
本发明的第三方面技术方案，提出了一种尿素泵的控制***，用于实现第二方面技术方案中所述的控制方法，所述尿素泵的控制***包括：
第一获取单元，用于获取所述尿素泵的初始温度；第二获取单元，用于获取喷射请求和喷射需求量；控制单元，用于基于所述初始温度大于第一阈值，控制建压泵建压，所述控制单元还用于根据所述喷射请求和所述喷射需求量控制即热式过滤装置运行第一时间段并加热至第一预设温度。
根据本发明提出的尿素泵的控制***，通过控制单元基于初始温度大于第一阈值时控制建压泵建压，以避免尿素溶液流入尿素泵内部时结冰造成尿素泵阻塞，并且控制单元还根据所述喷射请求和所述喷射需求量控制即热式过滤装置运行第一时间段并加热至第一预设温度，使尿素溶液以第一预设温度的状态从喷嘴喷出，从而使尿素溶液以较高温度的状态从喷嘴喷出，提高尿素溶液的雾化效果并降低尿素溶液出现结晶的概率。
在本发明的一些实施方式中，所述控制单元还用于基于所述初始温度小于或等于所述第一阈值，控制所述即热式过滤装置运行加热至第二预设温度；所述第二预设温度大于所述第一阈值。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
图1示意性地示出了根据本发明实施方式的尿素泵的结构示意图；
图2示意性地示出了根据本发明实施方式的即热式过滤装置的结构示意图；
图3示意性地示出了根据本发明实施方式的尿素泵的控制方法的流程示意图；
图4示意性地示出了根据本发明实施方式的尿素泵的控制***的示意图。
附图标记如下：
10进液管路、11建压泵、20回液管路、21主管路、22第一支路、221溢流阀、23第二支路、231回抽泵、30出液管路、31压力传感器、40即热式过滤装置、41壳体、42过滤件、43电加热件、44空腔、45入口、46第一出口、47第二出口、100控制单元、101第一获取单元、102第二获取单元、200喷嘴、300尿素箱。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。
尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。
为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。
如图1和图2所示，根据本发明的实施方式，提出了一种尿素泵，尿素泵包括：进液管路10、回液管路20、出液管路30、建压泵11和即热式过滤装置40，进液管路10的一端与尿素箱300连通，进液管路10的另一端与即热式过滤装置40的入口45连通。回液管路20的一端与尿素箱300连通，回液管路20的另一端与即热式过滤装置40的第二出口47连通。出液管路30的一端与即热式过滤装置40第一出口46连通，出液管路30的另一端设置喷嘴200。建压泵11设置在进液管路10上，建压泵11用于驱动尿素箱300内的尿素溶液通过进液管路10流入尿素泵，并使尿素溶液以一定的压力流经即热式过滤装置40后，经出液管路30上的喷嘴200喷出。回液管路20用于当发动机停机后，尿素泵内的尿素溶液经回液管路20重新流回尿素箱300，避免尿素溶液在尿素泵内部存留，造成尿素泵内部由于出现结晶阻塞或在低温状态下尿素溶液结冰造成尿素泵阻塞。具体地，即热式过滤装置40用于对流经其内部的尿素溶液进行过滤并加热至第一预设温度，使尿素溶液以第一预设温度的状态经喷嘴200喷出，从而使尿素溶液以较高温度的状态从喷嘴200喷出，提高尿素溶液的雾化效果并降低尿素溶液出现结晶的概率。还需说明的是，尿素溶液经过即热式过滤装置40加热后立即由喷嘴200喷出，较高温度的尿素溶液在尿素泵内存留时间很短，降低尿素溶液变质的程度，减少生成不需要的化学成分，确保尿素溶液由喷嘴200喷出后具有较高的转化率。其中，第一预设温度可以根据实际需求设定，例如在一个示例性的实施例中，第一预设温度的范围设定为80℃至150℃。相对于常温状态的尿素溶液，以80℃至150℃的温度由喷嘴200喷出的尿素溶液的雾化效果更好，不易在喷嘴200上结晶，并且具有较高的转化率。需要强调的是，本发明提出的尿素泵不需要更改尿素泵喷射***的整体设计结构，能够对现有车辆的尿素泵喷射***中的尿素泵进行更换，使本发明提出的尿素泵具有更广的适用范围。
本实施例中，即热式过滤装置包括：壳体41、过滤件42和电加热件43，壳体41内部中空形成空腔44，进液管路10、回液管路20和出液管路30均与空腔44连通。尿素箱300中的尿素溶液经进液管路10流入空腔44内，并通过出液管路30喷出。回液管路20用于发动机停止运行后，将空腔44以及进液管路10和出液管路30中的尿素溶液抽离流回尿素箱300。电加热件43设于空腔44内，过滤件42填充空腔44除电加热件43外的其余空间，过滤件42能够将流经空腔44的尿素溶液中的杂质过滤，以防止尿素溶液中含有杂质，致使结晶，导致喷嘴200堵塞。过滤件42具体可采用工业滤纸材料用于过滤尿素溶液。电加热件43用于对流入空腔44内的尿素溶液加热，使尿素溶液经加热后从出液管路30喷出。本实施例中，电加热件43包括即热式电加热器，以便于对流经空腔44的尿素溶液进行快速加热。
在一个示例性实施例中，如图2所示，电加热件43设置在空腔44的中间位置，在电加热件43的两侧的空腔44内填充过滤件42，以使流经空腔44内的尿素溶液更充分的与电加热件43接触，提高尿素溶液与电加热件43的换热效率。
在本发明的一些实施方式中，尿素泵还包括：溢流阀221、回抽泵231、压力传感器31、截止阀和单向阀，回液管路20包括主管路21以及并联在主管路21上的第一支路22和第二支路23。溢流阀221设于第一支路22上，回抽泵231设于第二支路23上，压力传感器31设于出液管路30。压力传感器31用于检测出液管路30的液体压力。回抽泵231用于发动机停止运行后，通过回抽泵231将管路中的尿素溶液排空，管路中的尿素溶液回吸到尿素箱300。溢流阀221用于控制出液管路30中的压力，当建压泵11建压过大时，管路中的尿素溶液可以通过溢流阀221溢出流回尿素泵从而降低进液管路10、出液管路30以及空腔44内的压力，使压力保持在合理的范围内。截止阀和单向阀用于避免尿素溶液反向流动从而导致出液管路30中的尿素溶液压力失衡，以便于建压泵11能够正常建压。
本发明的第二方面技术方案，提出了一种尿素泵的控制方法，用于控制第一方面技术方案中的尿素泵的运行，如图3所示，控制方法包括如下步骤：
步骤S101：获取尿素泵的初始温度；
步骤S102：判断初始温度是否大于第一阈值，若是则执步骤S104，若否则执行步骤S103：
步骤S103：控制即热式过滤装置运行加热至第二预设温度；
步骤S104：控制建压泵建压；
步骤S105：判断是否获取喷射量请求和喷射需求量，若是则执行步骤S106，若否则结束；
步骤S106：根据所述喷射请求和所述喷射需求量控制即热式过滤装置运行第一时间段并加热至第一预设温度。
在本实施例中，尿素泵的初始温度即为尿素泵开启前的温度，第一阈值为尿素溶液的冰点温度，当处于尿素泵的温度处于第一阈值时，尿素溶液流入尿素泵可能存在结冰的风险。当前车用尿素溶液的冰点为-11℃，为确保尿素泵不会由于尿素溶液结冰造成阻塞，本发明中的第一阈值取得取值范围为-6℃至-8℃。因此，在步骤S102中，若初始温度大于第一阈值则说明尿素溶液在尿素泵内不会结冰，若初始温度小于或等于第一阈值则说明尿素溶液在尿素泵内存在结冰的风险。在步骤S103中，当初始温度小于或等于第一阈值时，说明尿素溶液流入尿素泵时存在结冰风险，因此控制即热式过滤装置运行加热至第二预设温度，使尿素泵的温度升高，其中，第二预设温度高于第一阈值，以避免尿素溶液流入尿素泵时结冰，造成尿素泵阻塞。在步骤104中，当确定尿素泵的温度高于第一阈值后，控制建压泵建压，以使尿素箱内的尿素溶液流入进液管路、即热式过滤装置以及出液管路时具有适当的压力，从而保证当喷嘴开启时，尿素溶液能够以适当的压力喷射，以保证良好的雾化效果。在步骤S105和步骤S106中，通过获取喷射请求和喷射需求量，根据喷射需求量确定即热式过滤装置的运行时间，以确保即热式过滤装置能够将流经其内部的尿素溶液加热至第一预设温度，第一预设温度的范围设定为80℃至150℃。相对于常温状态的尿素溶液，尿素溶液以80℃至150℃的温度由喷嘴喷出，提高尿素溶液的雾化效果并降低尿素溶液出现结晶的概率，并且具有较高的转化率。
在一个示例性的实施例中，喷射需求量与第一时间段成正比。喷射需求量越大，则尿素泵喷射尿素溶液的时间越长，因此根据尿素溶液的喷射时间确定即热式过滤装置加热的第一时间段的时长，以确保在尿素溶液的喷射过程中全部的尿素溶液够能够被即热式过滤装置加热至第一预设温度。其中，即热式过滤装置中的电加热件用于加热流经即热式过滤装置内部尿素溶液。
本发明的第三方面技术方案，提出了一种尿素泵的控制***，用于实现第二方面技术方案中的控制方法，如图4所示，尿素泵控制***包括：第一获取单元101、第二获取单元102和控制单元100，第一获取单元101用于获取尿素泵的初始温度，第二获取单元102用于获取喷射请求和喷射需求量，控制单元100用于基于初始温度大于第一阈值，控制建压泵建压，控制单元100还用于根据喷射需求量控制即热式过滤装置运行第一时间段并加热至第一预设温度。其中，第一控制单元100为温度传感器，将温度传感器设置在尿素泵内部从而测得尿素泵的初始温度。第二获取单元102通过获取发动机的原排量，根据原排量计算得到NOx值，再根据NOx值转化成尿素溶液的喷射需求量。控制单元100具体为ECU(ElectronicControl Unit)电子控制单元100。
在本发明的一些实施方式中，控制单元100还用于基于初始温度小于或等于第一阈值，控制即热式过滤装置运行加热至第二预设温度，第二预设温度大于第一阈值，以避免尿素溶液流入尿素泵时结冰，造成尿素泵阻塞。
本发明还提出一种具有尿素泵和尿素泵控制***的车辆，该车辆的控制方式如下：
在整车上电后，ECU会读取尿素泵的温度获取初始温度，比较初始温度与第一阈值(即解冻阈值)的大小关系来判断尿素泵是否处于低温结冰状态，若尿素泵温度未达到第一阈值，尿素泵即开启即热式过滤装置，快速提升到设定的第二预设温度，其中，第二预设温度高于第一阈值，随后尿素泵开始建压。若温度已达到第一阈值，ECU给尿素泵发送建压指令，要求尿素泵进行建压；尿素泵在收到ECU发送的请求喷射量时，根据需求喷射量的数值，尿素泵开启即热式过滤装置，根据喷射量大小，设定快速加热的时间(即第一时间段)和第一预设温度，同时尿素泵正常执行喷射请求。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种尿素泵，其特征在于，所述尿素泵包括：
进液管路；
即热式过滤装置，所述即热式过滤装置的入口经所述进液管路与尿素箱连通，用于过滤并加热经所述进液管路流入的尿素溶液；
建压泵，所述建压泵设于所述进液管路，用于驱动经所述进液管路流向所述即热式过滤装置的尿素溶液；
出液管路，所述出液管路与所述即热式过滤装置的第一出口连通，用于将经过滤并加热的尿素溶液输送至喷嘴；
回液管路，所述回液管路与所述即热式过滤装置的第二出口连通，用于在停机后将所述尿素泵内的尿素溶液流回至所述尿素箱。
2.根据权利要求1所述的尿素泵，其特征在于，所述即热式过滤装置包括：
壳体，所述壳体内设置有空腔；
过滤件，填充所述空腔，用于过滤流经所述空腔的尿素溶液；
电加热件，设于所述空腔内，用于加热流入所述空腔的尿素溶液；
所述进液管路、所述回液管路和所述出液管路均与所述空腔连通。
3.根据权利要求1所述的尿素泵，其特征在于，
所述回液管路包括主管路以及并联在所述主管路上的第一支路和第二支路；
所述尿素泵还包括：
溢流阀，设于所述第一支路上；
回抽泵，设于所述第二支路上；
压力传感器，设于所述出液管路。
4.一种尿素泵的控制方法，用于控制如权利要求1至3中任一项所述的尿素泵的运行，其特征在于，所述控制方法包括：
获取所述尿素泵的初始温度；
基于所述初始温度大于第一阈值，控制建压泵建压；
获取喷射请求和喷射需求量；
根据所述喷射请求和所述喷射需求量控制即热式过滤装置运行第一时间段并加热至第一预设温度。
5.根据权利要求4所述的尿素泵的控制方法，其特征在于，在基于所述初始温度大于第一阈值，控制所述建压泵建压之前还包括：
基于所述初始温度小于或等于所述第一阈值，控制所述即热式过滤装置运行加热至第二预设温度；
所述第二预设温度大于所述第一阈值。
6.根据权利要求4所述的尿素泵的控制方法，其特征在于，
所述第一预设温度的取值范围为80℃至150℃。
7.根据权利要求4所述的尿素泵的控制方法，其特征在于，
所述第一阈值为尿素溶液的冰点温度，所述第一阈值的取值范围为-6℃至-8℃。
8.根据权利要求4所述的尿素泵的控制方法，其特征在于，
所述喷射需求量与所述第一时间段成正比。
9.一种尿素泵的控制***，用于实现如权利要求4至8中任一项所述的控制方法，其特征在于，所述尿素泵的控制***包括：
第一获取单元，用于获取所述尿素泵的初始温度；
第二获取单元，用于获取喷射请求和喷射需求量；
控制单元，用于基于所述初始温度大于第一阈值，控制建压泵建压，所述控制单元还用于根据所述喷射请求和所述喷射需求量控制即热式过滤装置运行第一时间段并加热至第一预设温度。
10.根据权利要求9所述的尿素泵的控制***，其特征在于，
所述控制单元还用于基于所述初始温度小于或等于所述第一阈值，控制所述即热式过滤装置运行加热至第二预设温度；
所述第二预设温度大于所述第一阈值。
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