專利名稱：消除NOx的噴射器點(diǎn)火控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在車輛排放系統(tǒng)中消除氮氧化物的系統(tǒng)和方法，具體涉及提供噴射器的快速打開和關(guān)閉的噴射器點(diǎn)火控制電路。
背景技術(shù)：
車輛排氣后處理系統(tǒng)已知為處理來自燃燒過程(例如壓縮發(fā)動機(jī))的排放。該系統(tǒng)可包括清潔或者處理排氣的排氣處理構(gòu)件。ー種這樣的已知的系統(tǒng)是用于消除或減少來自排氣的NOx (氮氧化物)的尿素噴射系統(tǒng)。該噴射系統(tǒng)向排放中噴射尿素。噴射器包括具 有通過噴射器控制電路點(diǎn)火的線圈的電螺線管。噴射器典型地由脈寬調(diào)制控制信號驅(qū)動，所述脈寬調(diào)制控制信號可利用根據(jù)需要噴射的尿素的量來控制的相對通斷時間操作在例如5Hz的量級。因?yàn)檫@個操作性質(zhì)，打開和關(guān)閉的響應(yīng)時間盡量短是有利的。已知的噴射器對升程公差是敏感的。然而這可通過簡單地升高電壓來克服，升高的電壓增加了來自噴射器的熱輸入。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了改善關(guān)閉響應(yīng)的噴射器點(diǎn)火控制電路。根據(jù)本方面的ー個方面，公開了用于處理車輛排放系統(tǒng)的NOx噴射系統(tǒng)。該噴射系統(tǒng)包括用于向車輛排放系統(tǒng)中噴射選擇的材料并包括電線圈的噴射器。噴射器點(diǎn)火控制電路電連接到噴射器以驅(qū)動線圈并包括選擇性地將電源聯(lián)接到電線圈的開關(guān)、跨接在電線圈的回掃ニ極管和與回掃ニ極管串聯(lián)連接的阻抗元件來増加反向電壓從而提高噴射器關(guān)閉響應(yīng)。本發(fā)明的ー個特征是點(diǎn)火控制電路包括產(chǎn)生第一可選擇電壓水平的電壓源和電壓存儲電路。開關(guān)電路操作性地將電壓源和電壓存儲電路聯(lián)接到電線圏。開關(guān)電路操作在開啟模式以使噴射器點(diǎn)火，并且操作在關(guān)閉模式以關(guān)閉噴射器。電壓存儲電路在所述關(guān)閉模式期間被充電，在所述開啟模式中電壓源和電壓存儲電路都電連接到噴射器，從而電線圈最初被高于第一選擇電壓水平的第二選擇電壓水平驅(qū)動，之后，被第一選擇電壓水平驅(qū)動。本發(fā)明的另ー個特征是阻抗元件包括Zener ニ極管,該Zener ニ極管以相反極性與回掃ニ極管串聯(lián)連接以增加回掃電壓?；蛘?，阻抗元件可包括電阻。本發(fā)明的又ー特征是存儲電路包括在所述關(guān)閉模式期間由電壓源充電的電容，第ニ選擇電壓水平包括第一選擇電壓水平加電容電壓水平。本發(fā)明的又ー特征是開關(guān)電路包括電連接電壓源到電壓存儲電路上的多個開關(guān)。這些開關(guān)在所述關(guān)閉模式中并聯(lián)連接電壓源和電壓存儲電路，在所述開啟模式中串聯(lián)連接電壓源和電壓存儲電路。本發(fā)明的又一特征是電壓存儲電路包括由產(chǎn)生第二選擇電壓水平的第二電壓源充電的電容。本發(fā)明的另一個特征是僅在所述關(guān)閉模式期間電容操作性地連接到第一電壓源并且開關(guān)電路選擇性地將電容連接到第二電壓源。本發(fā)明的另一個特征是提供連接在電壓源和電壓存儲電路之間的二極管。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，公開了用于車輛排放系統(tǒng)噴射器的噴射器點(diǎn)火控制電路，用于將選擇的材料噴射到車輛排放系統(tǒng)中以消除NOx?？刂齐娐钒óa(chǎn)生第一選擇電壓水平的電壓源。開關(guān)選擇性地將電壓源聯(lián)接到噴射器?；貟叨O管跨接在噴射器上。阻抗元件與回掃二極管串聯(lián)連接以增加反向電壓從而提高噴射器關(guān)閉響應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，公開了用于處理車輛排放系統(tǒng)的NOx噴射系統(tǒng)，包括用于將選擇的材料噴射到車輛排放系統(tǒng)中并包括電線圈的噴射器。阻抗元件與跨在線圈上的回掃二極管串聯(lián)連接。噴射器點(diǎn)火控制電路電連接到噴射器上以驅(qū)動線圈，開關(guān)電路操作在開啟模式使噴射器點(diǎn)火，操作在關(guān)閉模式關(guān)閉噴射器。阻抗元件增加反向電壓從而提高噴射器關(guān)閉響應(yīng)。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將通過說明書和附圖變得顯而易見。


圖I是由實(shí)施本發(fā)明的噴射器點(diǎn)火控制電路控制的排氣系統(tǒng)的示意圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的噴射器點(diǎn)火控制電路的第一實(shí)施例的電示意圖；以及 圖3是根據(jù)本發(fā)明的噴射器點(diǎn)火控制電路的第二實(shí)施例的電示意圖。
具體實(shí)施例方式參考圖I，提供柴油機(jī)排氣后處理系統(tǒng)10處理來自柴油機(jī)燃燒過程14 (例如柴油壓縮發(fā)動機(jī)16)的排放12。系統(tǒng)10可包括一個或多個清潔和/或處理排氣12的排氣處理構(gòu)件18，例如，柴油顆粒過濾器(DPF)、燃燒器、柴油氧化催化劑(D0C)、稀燃NOx收集器等。這樣的構(gòu)件有很多適合類型的構(gòu)造，其選擇高度依賴于各特定應(yīng)用的參數(shù)。系統(tǒng)10還包括選擇催化還原催化劑(SCR) 20和用于將尿素24噴射到SCR 20上游的排放12中的尿素噴射系統(tǒng)22。尿素噴射系統(tǒng)22將典型地包括箱28或其他類型的用于尿素24的容器，一個或多個尿素噴射器30，對系統(tǒng)22中的尿素24加壓的泵32，用于控制系統(tǒng)22中的尿素24的流量的控制閥34，用于從箱28提供尿素24到一個或多個噴射器30的柔性的、電加熱管40。參考圖2，噴射器30包括用于打開和關(guān)閉噴射器的電螺線管線圈50，如傳統(tǒng)的那樣。電線圈50包括與線圈50串聯(lián)的由電阻52表示的電阻。根據(jù)本發(fā)明的噴射器點(diǎn)火控制電路54控制噴射器30的點(diǎn)火?？刂齐娐?4包括電壓源56。電壓源56可為車輛電池或由發(fā)動機(jī)驅(qū)動的發(fā)電機(jī)產(chǎn)生。如下文所述，電壓源56產(chǎn)生根據(jù)維持噴射器30在打開位置所需的電壓來選擇的選擇電壓水平。電容58操作為電壓存儲電路。開關(guān)電路60操作性地將電壓源56和電容58聯(lián)接到噴射器30上。開關(guān)電路60包括第一 NPN晶體管62、第二 NPN晶體管64、和PNP晶體管67，它們都由來自塊66的開啟/關(guān)閉信號控制。如已知的，開啟/關(guān)閉信號由主控制電路產(chǎn)生，用于控制噴射系統(tǒng)的總體操作。電容58跨接在第一 NPN晶體管62上，第一ニ極管68連接在第一 NPN晶體管62的集電極和電容58之間。第一 NPN晶體管62和PNP晶體管67串聯(lián)跨接在電壓源56上。在第一ニ極管68和電容58之間的節(jié)點(diǎn)連接到第二 NPN晶體管64的集電極，第二 NPN晶體管64的發(fā)射極連接到噴射器30的高壓側(cè)。噴射器30的低壓側(cè)接地。傳統(tǒng)回掃ニ極管70跨接在噴射器30上。所述點(diǎn)火控制電路54由塊66控制在關(guān)閉模式吋，NPN晶體管62和64不導(dǎo)通，使得噴射器30關(guān)閉。PNP晶體管67導(dǎo)通。相反地，當(dāng)開啟/關(guān)閉信號為開啟吋，NPN晶體管62和64導(dǎo)通，PNP晶體管67不導(dǎo)通。在關(guān)閉模式中，電容58有效地并聯(lián)連接電壓源56。這樣，關(guān)閉模式包括充電模式。電容58將充電至電壓源56的電壓水平。在開啟模式中，電容58串聯(lián)電連接電壓源56和噴射器30。這樣，噴射器30由電壓源56和電容58的組合電壓驅(qū)動，以提供包括電壓源56的選擇電壓水平加電容58的電壓水平的相對高的點(diǎn)火電壓。如已知的，電容58將放電。當(dāng)電容58完全放電時，噴射器30由電壓源56的選擇電壓維持打開。如上文所述，維持電壓足以維持噴射器30在開啟狀態(tài)。 點(diǎn)火控制電路54使用單個驅(qū)動電壓以產(chǎn)生雙電壓點(diǎn)火電路。該電路使噴射器30對升程公差不那么敏感并且還維持良好的上升時間和關(guān)閉時間響應(yīng)，同時減小噴射器30產(chǎn)生的熱。如已知的，回掃ニ極管70允許噴射器30中的電流在沒有任何供給時釋放。這防止了在噴射器30關(guān)閉時的尖鋭的電壓峰值。然而，噴射器典型地具有低衰減率的殘留電壓，導(dǎo)致噴射器比可能需要的時間更長地維持打開。這可負(fù)面影響噴射器的線性和操作范圍。根據(jù)本發(fā)明，阻抗元件72與回掃ニ極管70串聯(lián)聯(lián)接。這改變回掃電路以升高反向電壓。這可通過串聯(lián)電阻74或相對于回掃ニ極管70反極性連接的串聯(lián)Zener ニ極管76完成。從效率方面來看，Zener ニ極管76將是優(yōu)選的。電阻選項(xiàng)是由電阻或變阻器代替Zener ニ極管76。回掃ニ極管70和反向偏置Zener ニ極管76的串聯(lián)組合提供較高的反向電壓，這導(dǎo)致噴射器30中的電流更快到零以提供更快的噴射器關(guān)閉。參考圖3，說明了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的噴射器點(diǎn)火控制電路80的電示意圖。如上，開啟/關(guān)閉信號在塊66產(chǎn)生。點(diǎn)火控制電路80包括第一電壓源84和第二電壓源86。在說明的實(shí)施例中，第二電壓源86包括24伏DC源。顯然的，當(dāng)必要或需要時，可使用不同的電壓水平。第一電壓源84產(chǎn)生小于24伏的維持電壓，然而足以維持噴射器30是開啟的。ニ極管88連接在第一電壓源84和節(jié)點(diǎn)98之間。電容90，限定了電壓存儲電路，連接到節(jié)點(diǎn)98。開關(guān)電路92包括NPN晶體管94和PNP晶體管96。PNP晶體管96將第二電壓源86連接到節(jié)點(diǎn)98上。NPN晶體管94將節(jié)點(diǎn)98連接到噴射器30上。如上，晶體管94和96都由來自塊66的開啟/關(guān)閉信號操作。顯然的，在關(guān)閉模式中，PNP晶體管96導(dǎo)通，由于第二電壓源86具有比第一電壓源84更高的電壓，使得電容90充電到24伏。在開啟模式中，PNP晶體管96停止導(dǎo)通，以將第二電壓源86從電容90斷開連接。類似的，NPN晶體管94導(dǎo)通以將節(jié)點(diǎn)98連接到噴射器30上。這樣，噴射器30由電容90的24伏水平打開。電容90開始放電，直到它達(dá)到第一電壓源84的維持電壓。如上，噴射器30初始由第二電壓源86的較高電壓操作，然后由第一電壓源84的較低電壓維持。這保證對較大升程公差的快速響應(yīng)并對打開提供更快的響應(yīng)，同時減小內(nèi)部熱量輸入并產(chǎn)生更小的需要衰減的磁場。如同第一實(shí)施例，回掃二極管70跨接在噴射器30上。如上，根據(jù)本發(fā)明，Zener 二極管76或電阻元件74又串聯(lián)連接回掃二極管70以增加反向電壓從而減小噴射器關(guān)閉時間。 這樣，根據(jù)本發(fā)明，噴射器點(diǎn)火控制電路增加反向電壓以減小關(guān)閉時間。
權(quán)利要求
1.用于處理車輛排放系統(tǒng)的NOx噴射系統(tǒng),包括用于向所述車輛排放系統(tǒng)中噴射選擇的材料并包括電線圈的噴射器；以及電連接到所述噴射器以驅(qū)動所述線圈的噴射器點(diǎn)火控制電路，所述噴射器點(diǎn)火控制電路包括選擇性地將電源聯(lián)接到所述電線圈的開關(guān)、跨接在所述電線圈上的回掃ニ極管、以及與所述回掃ニ極管串聯(lián)連接以增加反向電壓從而提高噴射器關(guān)閉響應(yīng)的阻抗元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的NOx噴射器系統(tǒng)，其特征在于，所述阻抗元件包括zenerニ極管，所述zener ニ極管以相反極性與所述回掃ニ極管串聯(lián)連接以增加回掃電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的NOx噴射器系統(tǒng)，其特征在于，所述阻抗元件包括電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的NOx噴射器系統(tǒng)，其特征在于，所述噴射器點(diǎn)火控制電路包括產(chǎn)生第一選擇電壓水平的電壓源、電壓存儲電路和開關(guān)電路，所述開關(guān)操作性地將所述電 壓源和所述電壓存儲電路聯(lián)接到所述電線圈，所述開關(guān)電路操作在開啟模式時使所述噴射器點(diǎn)火，并且操作在關(guān)閉模式時關(guān)閉所述噴射器，在所述關(guān)閉模式期間所述電壓存儲電路被充電，在所述開啟模式中所述電壓源和所述電壓存儲電路都電連接到所述噴射器，從而所述電線圈初始由高于所述第一選擇電壓水平的第二選擇電壓水平驅(qū)動，之后由所述第一選擇電壓水平驅(qū)動。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的NOx噴射器系統(tǒng)，其特征在于，所述開關(guān)包括晶體管。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的NOx噴射器系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓存儲電路包括在所述關(guān)閉模式期間由所述電壓源充電的電容，所述第二選擇電壓水平包括所述第一選擇電壓水平加電容電壓水平。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的NOx噴射器系統(tǒng)，其特征在于，所述開關(guān)電路包括將所述電壓 源電連接到所述電壓存儲電路的多個開關(guān)，在所述關(guān)閉模式中，這些開關(guān)并聯(lián)連接所述電壓源和所述電壓存儲電路，在所述開啟模式中，這些開關(guān)將所述電壓源和所述電壓存儲電路串聯(lián)連接到所述線圏。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的NOx噴射器系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓存儲電路包括電容，該電容由產(chǎn)生所述第二選擇電壓水平的第二電壓源充電。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的NOx噴射器系統(tǒng)，其特征在于，僅在所述關(guān)閉模式期間所述電容操作性地連接到所述第一電壓源并且所述開關(guān)電路選擇性地將所述電容連接到所述第ニ電壓源。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的NOx噴射器系統(tǒng)，其特征在于，還包括連接在所述電壓源和所述電壓存儲電路之間的ニ極管。
11.用于車輛排放系統(tǒng)噴射器的噴射器點(diǎn)火控制電路，所述噴射器用于將選擇的材料噴射到車輛排放系統(tǒng)中以消除NOx，包括產(chǎn)生第一選擇電壓水平的電壓源；選擇性地將所述電壓源聯(lián)接到所述噴射器的開關(guān)；跨接在所述噴射器上的回掃ニ極管；以及與所述回掃ニ極管串聯(lián)連接以增加反向電壓從而提高噴射器關(guān)閉響應(yīng)的阻抗元件。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的噴射器點(diǎn)火控制電路，其特征在于，所述噴射器包括電線圈，所述回掃ニ極管和阻抗元件跨接在所述電線圈上。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的噴射器點(diǎn)火控制電路，其特征在于，所述阻抗元件包括zener 二極管，所述zener 二極管以相反極性與所述回掃二極管串聯(lián)連接以增加回掃電壓。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的噴射器點(diǎn)火控制電路，其特征在于，所述阻抗元件包括電阻。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的噴射器點(diǎn)火控制電路，其特征在于，還包括電壓存儲電路；以及 開關(guān)電路，包括所述開關(guān)，操作性地將所述電壓源和所述電壓存儲電路聯(lián)接到所述噴射器，所述開關(guān)電路操作在開啟模式以使所述噴射器點(diǎn)火，操作在關(guān)閉模式以關(guān)閉所述噴射器，在所述關(guān)閉模式期間所述電壓存儲電路被充電，在所述開啟模式中所述電壓源和所述電壓存儲電路都電連接所述噴射器，從而所述噴射器初始由高于所述第一選擇電壓水平 的第二選擇電壓水平驅(qū)動，之后由所述第一選擇電壓水平驅(qū)動。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的噴射器點(diǎn)火控制電路，其特征在于，所述電壓存儲電路包括在所述關(guān)閉模式期間由所述電壓源充電的電容，所述第二選擇電壓水平包括所述第一選擇電壓水平加電容電壓水平。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的噴射器點(diǎn)火控制電路，其特征在于，所述開關(guān)電路包括將所述電壓源電連接到所述電壓存儲電路的多個開關(guān)，在所述關(guān)閉模式中，所述開關(guān)并聯(lián)連接所述電壓源和所述電壓存儲電路，在所述開啟模式中將所述電壓源和所述電壓存儲電路串聯(lián)連接到所述噴射器。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的噴射器點(diǎn)火控制電路，其特征在于，所述電壓存儲電路包括電容，該電容由產(chǎn)生所述第二選擇電壓水平的第二電壓源充電。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的噴射器點(diǎn)火控制電路，其特征在于，僅在所述關(guān)閉模式期間所述電容操作性地連接到所述第一電壓源并且所述開關(guān)電路選擇性地將所述電容連接到所述第二電壓源。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的噴射器點(diǎn)火控制電路，其特征在于，還包括連接在所述電壓源和所述電壓存儲電路之間的二極管。
21.用于處理車輛排放系統(tǒng)的NOx噴射系統(tǒng),包括 噴射器，所述噴射器用于向所述車輛排放系統(tǒng)中噴射選擇的材料并包括電線圈； 與跨在所述線圈上的回掃二極管串聯(lián)連接的阻抗元件；以及 電連接到所述噴射器上以驅(qū)動所述線圈的噴射器點(diǎn)火控制電路，所述開關(guān)電路操作在開啟模式使所述噴射器點(diǎn)火，操作在關(guān)閉模式關(guān)閉所述噴射器，所述阻抗元件增加反向電壓以提聞噴射器關(guān)閉響應(yīng)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的NOx噴射器系統(tǒng)，其特征在于，所述阻抗元件包括zener二極管，所述zener 二極管以相反極性與所述回掃二極管串聯(lián)連接以增加回掃電壓。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的NOx噴射器系統(tǒng)，其特征在于，所述阻抗元件包括電阻。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于處理車輛排放系統(tǒng)的NOx噴射系統(tǒng)，包括用于將選擇的材料噴射到車輛排放系統(tǒng)中并包括電線圈的噴射器。阻抗元件與跨在線圈上的回掃二極管串聯(lián)連接。噴射器點(diǎn)火控制電路電連接到噴射器上以驅(qū)動線圈，開關(guān)電路操作在開啟模式使噴射器點(diǎn)火，操作在關(guān)閉模式以關(guān)閉噴射器。阻抗元件增加反向電壓以提高噴射器關(guān)閉響應(yīng)。
文檔編號B01D53/90GK102762282SQ201080054959
公開日2012年10月31日 申請日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月4日
發(fā)明者J.雷諾, M.肖弗爾斯, S.凱德爾, S.托馬斯 申請人:坦尼科汽車營業(yè)公司