專利名稱：用于監(jiān)控scr系統(tǒng)的方法
用于監(jiān)控SCR系統(tǒng)的方法本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)控SCR系統(tǒng)的方法。特別是，本發(fā)明涉及一種用于檢測其噴射器是否被阻塞的方法。關(guān)于車輛和重型貨車排放的法規(guī)中除其它規(guī)定外還規(guī)定了減少對(duì)大氣排放氮氧化物N0X。實(shí)現(xiàn)該目的的一個(gè)公知方式是采用SCR (選擇催化還原)處理，該SCR處理通過將通常是氨的還原劑注入尾氣管線來減少氮氧化物。這種氨可以通過熱解氨前驅(qū)體溶液獲得，該溶液濃度可以是低共熔濃度。這種氨前驅(qū)體通常是尿素溶液。利用SCR處理，發(fā)動(dòng)機(jī)以最佳效率燃燒時(shí)產(chǎn)生的大量NOx在它們排出發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)在催化劑中被加以處理。這種處理要求使用濃度精確并且質(zhì)量極高的還原劑。因此，要準(zhǔn)確計(jì)量該溶液，然后，將該溶液注入尾氣氣流中，在氣流中該溶液被水解，然后將氮氧化物(NOx)轉(zhuǎn)化為氮(N2)和水(H2OX為了這樣做，需要為車輛配備裝有添加劑溶液(通常是尿素水溶液)的罐，以及計(jì)量添加劑的期望量并將其注入尾氣管線中的裝置。該裝置通常是噴射器，并且優(yōu)選為“活動(dòng)”型的，即，其包括測量功能。專利US 6，063，350描述了一種采用由PWM (脈寬調(diào)制)信號(hào)控制的噴射器的SCR系統(tǒng)。該信號(hào)通常是方波電壓，即，具有給定持續(xù)時(shí)間和幅值并且以給定周期發(fā)出的矩形電脈沖序列。這些電脈沖啟動(dòng)線圈(螺線管)以將噴射器的針移動(dòng)到其打開位置。通常，通過改變脈沖的持續(xù)時(shí)間(從而改變噴射器的打開時(shí)間)來改變噴射流量，這一類型的控制因此而得名(PWM)。僅改變脈沖的持續(xù)時(shí)間而不改變脈沖的頻率的優(yōu)點(diǎn)在于打開時(shí)間與噴射量(流量)之間具有線性關(guān)系，因此測量精度更高。還存在上述矩形波序列的替代選擇，根據(jù)這種替代選擇，首先用峰值電流來打開噴射器，然后，在噴射器的整個(gè)打開階段，使用保持電流(holding current)。這一類型的信號(hào)被稱為帶保持的PWM (PWM with hold)。在本文件的其余內(nèi)容中，非常簡單地用PWM這個(gè)縮寫來表示這兩種信號(hào)。上面描述的噴射器可包括一個(gè)或多個(gè)可以由通用針閥關(guān)閉的孔。然而，這種類型的噴射器的缺點(diǎn)是(各)孔可能最終被堵塞。將于2014年生效的新歐6標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，每隔30分鐘必須進(jìn)行一次測試，并且如果消耗的尿素量小于對(duì)尾氣執(zhí)行污染控制的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)所需的尿素量的50%，則必須發(fā)出告警。因此，從事SCR系統(tǒng)開發(fā)的一些公司開始開發(fā)可以執(zhí)行這些測試的系統(tǒng)。因此，例如，專利申請(qǐng)US 2010/0005871和US 2010/0071349描述了用于SCR系統(tǒng)噴射器的測試方法，根據(jù)這些測試，為了觀察噴射器是否被堵塞，將泵關(guān)閉，將噴射器完全打開，以觀測壓力如何變化。實(shí)際上，這些方法難以實(shí)現(xiàn)，因?yàn)閲娚淦鞯拇蜷_必須與泵的關(guān)閉同步。此外，它們均包括中斷污染控制處理，因?yàn)闉榱诉M(jìn)行診斷必須將泵關(guān)閉。專利申請(qǐng)US 2010/0114455描述了用于測試SCR系統(tǒng)噴射器的另一種方法，這次該測試方法在泵運(yùn)行的同時(shí)執(zhí)行。其包括調(diào)節(jié)噴射器的狀態(tài)(控制)，然后觀察表征其流速的量(將其驅(qū)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速)如何變化。理論上，該方法可以使污染控制處理的中斷較少，但是該申請(qǐng)中并沒有足夠詳細(xì)地描述該方法，以致無法理解其實(shí)際上是如何工作的。此夕卜，該申請(qǐng)沒有提供能夠確保有效操作的許多細(xì)節(jié)(特別是關(guān)于所涉及泵的類型、關(guān)于在實(shí)際中執(zhí)行測試的方式等)或者實(shí)驗(yàn)結(jié)果。本發(fā)明意在通過提供一種用于監(jiān)控SCR系統(tǒng)噴射器(檢測SCR系統(tǒng)噴射器的狀態(tài))的方法來解決上述問題，該方法簡單并且在實(shí)踐中效果良好。其基于如下驚喜發(fā)現(xiàn)利用裝備了上述類型的噴射器(其開口的打開利用由PWM信號(hào)控制的閥來調(diào)節(jié))和速度或壓力精確受控的泵(優(yōu)選為容積泵)的SCR系統(tǒng)，根據(jù)噴射器是否被阻塞，通過對(duì)壓力或速度分別進(jìn)行的連續(xù)測量可以觀察到區(qū)別，特別而言一如果噴射器未被阻塞，則通常會(huì)觀察到壓力或者速度上的擾動(dòng)/波動(dòng)，如果噴射器被阻塞，則這些擾動(dòng)/波動(dòng)會(huì)被大幅度減弱；以及一對(duì)于給定的泵和在給定的工作條件(尤其是溫度、速度或者壓力)下，壓力相對(duì)于參考值的S (即差值)或者速度相對(duì)于參考值的8的平均值也取決于噴射器是否被阻塞。應(yīng)當(dāng)注意，速度/壓力可以被推廣到用于反映馬達(dá)傳送給泵的能量的任意類型的參數(shù)(參見下文)。因此，如果使用SCR系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行壓力或者速度測量(或者另一類似參數(shù)的測量)，則不再需要關(guān)閉或者顯著中斷計(jì)量以執(zhí)行用于監(jiān)控噴射器的狀態(tài)的測試。為此，本申請(qǐng)涉及一種用于檢測SCR系統(tǒng)的噴射器是否至少部分地阻塞的方法，所述噴射器具有由PWM信號(hào)控制的閥，所述系統(tǒng)包括馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的泵，其壓力由連續(xù)測量所述壓力和/或所述馬達(dá)傳送給所述泵的能量的另一表征參數(shù)的控制器控制，根據(jù)所述方法，在所述SCR系統(tǒng)正常工作時(shí)，將這些測量結(jié)果之一的特定部分與存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)的對(duì)應(yīng)部分進(jìn)行比較。特別而言，控制器將給定條件下的壓力或速度(或者其他)的擾動(dòng)/波動(dòng)曲線以及/或者壓力或速度的平均值與存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)的參考曲線和參考值進(jìn)行比較，并由此推斷噴射器的狀態(tài)(是否阻塞)。應(yīng)用了根據(jù)本發(fā)明的方法的噴射器包括至少一個(gè)開口，其打開/關(guān)閉由利用如上所述的PWM信號(hào)控制的閥來執(zhí)行。該閥通常是電磁閥或者壓電閥。本發(fā)明在具有電磁閥的噴射器上獲得了良好效果。應(yīng)用了本發(fā)明的泵是被馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的泵，優(yōu)選地是容積泵，并且該泵的工作通常由控制器控制。優(yōu)選地，該泵是回轉(zhuǎn)泵，因此通常包括定子和轉(zhuǎn)子，并且優(yōu)選地可以在兩個(gè)相反的轉(zhuǎn)向上工作一個(gè)方向通常對(duì)應(yīng)于供應(yīng)液體給饋送管線，而另一方向通常對(duì)應(yīng)于排空(清潔)饋送管線。優(yōu)選地，該泵是回轉(zhuǎn)泵，并且馬達(dá)傳送給泵的能量的表征參數(shù)是泵的轉(zhuǎn)速。因此，本發(fā)明在齒輪泵上獲得了良好效果。任何類型的電動(dòng)馬達(dá)均可適用于驅(qū)動(dòng)該泵。優(yōu)選地，對(duì)于回轉(zhuǎn)泵，該馬達(dá)屬于BLDC(無刷直流)馬達(dá)類型。在這種情況下，利用泵的轉(zhuǎn)子與馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)軸之間的磁耦合來驅(qū)動(dòng)栗。該泵的控制器是控制模塊(通常包括PID調(diào)節(jié)器和馬達(dá)速度控制器)和電源單元，所述電源單元優(yōu)選地對(duì)馬達(dá)供給使其以期望的速度工作所需的并且能夠在需要時(shí)使其轉(zhuǎn)向反向的這樣的功率。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明，泵也由PWM類型的信號(hào)控制。最特別優(yōu)選地，ECM (電子控制模塊)發(fā)送PWM (脈寬調(diào)制)控制信號(hào)給泵控制器，該P(yáng)WM控制信號(hào)的占空比根據(jù)泵的期望工作條件而變化，并且控制器據(jù)此來作用于馬達(dá)以將所述工作條件應(yīng)用于泵。該優(yōu)選變型是以本申請(qǐng)人名義的申請(qǐng)WO 2008/087153的主題，其主題通過引用合并于本申請(qǐng)中。如上所述，本發(fā)明被應(yīng)用于SCR系統(tǒng)，其目的是將污染控制液體注入內(nèi)燃機(jī)的尾氣中。這種系統(tǒng)通常包括至少一個(gè)用于容納所述液體的罐和用于利用泵將所述液體輸送給噴射器的饋送管線(因此泵被置于該管線中)。特別適合應(yīng)用本發(fā)明的一種液體是尿素。術(shù)語“尿素”被理解為指任何含有尿素的溶液，通常是水溶液。采用低共熔的水/尿素溶液，本發(fā)明獲得了良好效果；這種溶液具有如下的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量例如，根據(jù)DIN 70070標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于AdBiue溶液(市售尿素溶液)，尿素成分在31. 8%與33. 2% (重量百分比)之間(S卩32. 5+/— 0. 7wt%)，因此，氨的可用量介于18. 0%到18. 8%之間。本發(fā)明還可被應(yīng)用于以Denoxium 的商標(biāo)名銷售的并且也是水溶液的尿素/甲酸銨混合物，其組分之一(Denoxium-30)的含氨量與AdBlue"溶液相當(dāng)。后者的優(yōu)勢在于僅在_30°C以下凍結(jié)(對(duì)應(yīng)于-1rc)，但其缺點(diǎn)在于與可能釋放甲酸有關(guān)的腐蝕問題和市面上較不容易找到的問題(與之相比，尿素被廣泛使用，甚至在比如農(nóng)業(yè)的領(lǐng)域也容易獲得)。對(duì)于低共熔的水/尿素溶液，本發(fā)明尤其有利。在本發(fā)明的一個(gè)變型中，泵故意計(jì)量供給過多量的液體，液體余量例如使用裝備了校準(zhǔn)閥或者校準(zhǔn)孔的回流(或者旁路)管線回到所述罐。當(dāng)尿素被注入發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣中時(shí)，該變型可以冷卻泵。作為替代選擇，回流管線可以起始于噴射器，則這樣可以冷卻所述噴射器。在本發(fā)明的另一變型中，在每次使用了泵之后(在其剛要關(guān)閉之前)排空饋送管線，以縮短系統(tǒng)的啟動(dòng)時(shí)間，并且避免過早損壞管線(因?yàn)槟蛩厝芤涸趦鼋Y(jié)時(shí)膨脹)?？梢岳缤ㄟ^使泵僅反向轉(zhuǎn)動(dòng)將饋送管線內(nèi)含有的液體輸送回到罐所需的時(shí)長，來執(zhí)行該排空。至于回流管線，如果存在的話其通常體積較小，因此，如果其被加熱，則在泵停止時(shí)不應(yīng)排空回流管線。因此，在通過使泵的轉(zhuǎn)向反向來進(jìn)行排空時(shí)，為了防止在排空時(shí)液體在饋送管線和回流管線界定的環(huán)路中形成循環(huán)，有利的是給回流管線裝配止回閥。根據(jù)本發(fā)明，在不中斷SCR系統(tǒng)的正常工作的情況下對(duì)噴射器執(zhí)行診斷，S卩，該系統(tǒng)始終響應(yīng)于包括為了控制尾氣污染而需要注入尾氣中的液體量相關(guān)的信息的信號(hào)(通常是由車載計(jì)算機(jī)和/或發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(即ECU)和/或?qū)Ｓ糜赟CR系統(tǒng)的與ECU有接口的電子模塊(ECM)傳送的)，而無需啟動(dòng)可能顯著中斷該操作的測試序列。根據(jù)本發(fā)明的第一變型，為了這樣做，采用連續(xù)測量壓力或者與馬達(dá)傳送給泵的能量有關(guān)的另一參數(shù)。根據(jù)泵的類型和對(duì)其進(jìn)行的調(diào)節(jié)，該參數(shù)可以是轉(zhuǎn)速(對(duì)于回轉(zhuǎn)泵)、頻率(對(duì)于往復(fù)泵)、電流、電壓等。通常而言，對(duì)于回轉(zhuǎn)泵，采用連續(xù)測量壓力或者速度(這分別取決于該泵被施以速度調(diào)節(jié)還是壓力調(diào)節(jié))，作為控制過程(下面將做更詳細(xì)描述)的組成部分，在任何情況下控制器都必須進(jìn)行該測量)，以及將該測量結(jié)果的特定部分與存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)的對(duì)應(yīng)部分進(jìn)行比較。優(yōu)選地，為了迅速處理信息，該存儲(chǔ)器位于如上所述的與ECU通信的SCR系統(tǒng)的ECM中。但是，應(yīng)當(dāng)注意，該參數(shù)取決于SCR系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)(可以具有也可以不具有專用ECM)。根據(jù)本發(fā)明的該變 型，控制器測量馬達(dá)控制能量的噪聲，即對(duì)于以泵的PWM控制信號(hào)的給定DC進(jìn)行的操作，其計(jì)算相關(guān)測量結(jié)果(壓力、速度、電流等)的最大值平均值與最小值平均值之差，將該值與存儲(chǔ)器內(nèi)事先存儲(chǔ)的平均值(用給定的DC表征)進(jìn)行比較，并由此推斷噴射器的狀態(tài)。術(shù)語“DC”被理解為指PWM信號(hào)的占空比，實(shí)際上，它由噴射器在給定周期上的打開比(時(shí)間)來表示。因此，0%的DC對(duì)應(yīng)于完全關(guān)閉的噴射器，而100%的DC對(duì)應(yīng)于完全打開的噴射器。根據(jù)本發(fā)明的第二變型，控制器在給定的工作條件下測量速度的平均值(如果泵被施以壓力調(diào)節(jié))或者壓力的平均值(如果泵被施以速度調(diào)節(jié))，還將該值與事先存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器內(nèi)的平均值(用給定的DC表征)進(jìn)行比較，并且由此推斷噴射器的狀態(tài)。為了不受溫度、與不同類型的泵有關(guān)的容差等的影響，在一種優(yōu)選子變型中，控制器首先測量在給定DC (例如0)下和針對(duì)給定設(shè)定點(diǎn)壓力(或者速度)的平均速度(或者壓力);接著，優(yōu)選地通過在其上疊加DC大于或者等于15% (例如50% )的PWM信號(hào)，來測量通過以給定計(jì)量率(metering rate)打開噴射器而獲得的平均速度(或者平均壓力)的變化；以及最后，將該值與之前存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器內(nèi)的平均值進(jìn)行比較，并由此推斷噴射器的狀態(tài)。因此，該變型清楚地涉及啟動(dòng)特定測試序列，但是由于其持續(xù)時(shí)間短(對(duì)于以Hz數(shù)量級(jí)的頻率工作的系統(tǒng)，通常是幾秒數(shù)量級(jí)的)，其不顯著中斷處于正常模式下的系統(tǒng)的工作。此外，通過對(duì)在緊隨測試序列之后的幾秒內(nèi)噴射的添加劑的量加以調(diào)整(相對(duì)于計(jì)算值減小該量)，計(jì)算機(jī)可以保證測試序列期間發(fā)生的過量噴射被補(bǔ)償，從而在包括測試序列和補(bǔ)償周期的給定周期內(nèi)最終噴射所需的(所計(jì)算的)量。上面提到的參考值可以在SCR系統(tǒng)的整個(gè)使用壽命內(nèi)相同?；蛘撸梢砸越o定頻率來重新計(jì)算參考值，以獲得適應(yīng)系統(tǒng)的變化(老化)并將引入系統(tǒng)內(nèi)的外部擾動(dòng)(周圍溫度的變化、海拔的變化等)納入考慮的參考值。在本發(fā)明的一個(gè)變型(采用壓力控制)中，控制器被連接到壓力傳感器，并且它在環(huán)路中將壓力設(shè)定點(diǎn)值與傳感器測量到的值進(jìn)行比較，并據(jù)此作用于馬達(dá)的轉(zhuǎn)速(或者與馬達(dá)有關(guān)的另一參數(shù)，比如電壓、電流等)，以試圖將壓力穩(wěn)定在設(shè)定點(diǎn)值。優(yōu)選地，必要時(shí)，該傳感器位于回流(旁路)管線之前。通常，這利用壓力調(diào)節(jié)器來實(shí)現(xiàn)，該壓力調(diào)節(jié)器進(jìn)行設(shè)定點(diǎn)壓力與測量到的(或者從系統(tǒng)的其他工作參數(shù)估計(jì)到的)壓力之間的比較，并生成誤差信號(hào)，用于馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制器。在該變型中，該調(diào)節(jié)器可以屬于任意已知類型，但是優(yōu)選地屬于PI⑶(比例-積分_微分類型，其中微分是可選的)。至于壓力傳感器，其優(yōu)選地被集成在泵內(nèi)，也就是說，其可通過任何已知的附接裝置附接到泵。在本發(fā)明的另一變型(采用速度控制)中，控制器被連接到速度傳感器和/或其估計(jì)(計(jì)算)速度，并且在環(huán)路中將速度設(shè)定點(diǎn)值與傳感器測量到的/估計(jì)的值進(jìn)行比較，并據(jù)此起作用以將這二者之間的差值最小化。該變型適于具有單獨(dú)的壓力調(diào)節(jié)的或者能夠使噴射器的打開時(shí)間適合于泵所提供的實(shí)際壓力的這樣的系統(tǒng)。在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例中，在執(zhí)行了 “噴射器被阻塞”的診斷后，對(duì)其結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。這可以很容易地通過檢查壓力和速度是否在正常工作范圍內(nèi)來實(shí)現(xiàn)。即，例如，對(duì)于流體損失的情況下，當(dāng)在壓力調(diào)節(jié)模式下，泵的速度將增大直到飽和(最大速度)，可以容易地檢測這種現(xiàn)象。此外，在啟動(dòng)(priming)泵之后的第一噴射循環(huán)中，可以觀察到速度峰值，但應(yīng)當(dāng)不考慮該速度峰值，因?yàn)槠渑c“噴射器被堵塞”的狀況無關(guān)，而與系統(tǒng)中仍可能存在空氣有關(guān)。應(yīng)當(dāng)注意，上面描述的所有變型可以單獨(dú)使用，也可以組合使用。附

圖1至5以非限制性方式示出本發(fā)明。圖1示出可以應(yīng)用本發(fā)明的SCR系統(tǒng)；圖2給出示出作為根據(jù)本發(fā)明第一變型的方法的要點(diǎn)之處的壓力/速度上的波動(dòng)和變化的測量結(jié)果；圖3至5示出根據(jù)本發(fā)明第二變型的方法，S卩，基于以給定DC打開噴射器時(shí)泵的平均速度上的變化。圖1示出可以應(yīng)用本發(fā)明并且包括如下部件的SCR系統(tǒng)1:尿素罐2:測量計(jì)(液位傳感器)3 :加熱元件4 :過濾器5 :溫度傳感器6 :用于加熱元件的電流傳感器7 :泵8:速度傳感器9 :用于管線 的加熱絲和泵加熱筒(cartridge)10 :壓力傳感器11 :用于管線加熱器的電流傳感器12 :噴射器13:止回閥，用于在排空時(shí)(當(dāng)泵反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí))防止液體形成循環(huán)(在饋送管線與用于返回罐的管線所形成的環(huán)路中)14 :校準(zhǔn)孔(限流)一用于設(shè)置流速和增大阻力，以增大壓力(通過增大回流管線中的壓降)15 :用于驅(qū)動(dòng)泵的(BLDC)馬達(dá)16 :止回閥，能夠調(diào)節(jié)泵出口處的壓力。值得指出的是，對(duì)于這種系統(tǒng)，在“噴射器被堵塞”的診斷中存在額外的錯(cuò)誤原因(相比于上面指出的那些原因即流體損失和啟動(dòng)狀態(tài)而言)，這是因?yàn)橹够亻y(13)可能是被堵塞的和未被堵塞的，由于當(dāng)該閥被堵塞時(shí)泵速將低于其正常值，所以該現(xiàn)象也可以容易地加以檢測。如果這種未被堵塞出現(xiàn)在診斷期間，則所述診斷之后的速度會(huì)高于所述診斷期間的速度，因此，也可以對(duì)該現(xiàn)象加以檢測。與本發(fā)明中相同，所有這些再次說明動(dòng)態(tài)測量壓力/速度以及分析所記錄的數(shù)據(jù)/將所記錄的數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較的優(yōu)點(diǎn)。圖2示出對(duì)于恒壓調(diào)節(jié)(在5巴下)，與噴射器的逐漸打開(占空比增大)有關(guān)的速度變化。在該圖中，在X軸上示出時(shí)間(單位為S)，而在y軸上分別示出在與圖1所示系統(tǒng)類似的系統(tǒng)上進(jìn)行測試期間所記錄的占空比(噴射器占空比(％)或者DC，平滑方波峰值，其比例尺位于該圖右側(cè))、壓力即P (上方鋸齒狀曲線，其比例尺(單位為bar)位于左側(cè)遠(yuǎn)端)以及速度即V的升高(鋸齒峰值，其比例尺(單位為rpm)剛好位于壓力比例尺旁邊)。這些測試如下進(jìn)行
一在10%的DC的情況下，通過將壓力調(diào)節(jié)在5巴(在下面的一系列步驟期間保持該壓力)，來使系統(tǒng)穩(wěn)定；一關(guān)閉噴射器并測量速度；—然后，依次以5%、10%、15%、20%、30%、50%、70%和100%的DC打開噴射器，這發(fā)生
在圖2中示出的多個(gè)時(shí)間段(5s)上，并且在噴射器的每次不同打開測試(時(shí)間也是5s并且以3. 3Hz的頻率)之間將噴射器關(guān)閉一段給定時(shí)間(同樣參見圖2 :5s)。以上測試?yán)肂OSCH制造的并針對(duì)SCR系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具有3個(gè)噴射開口的噴射器來進(jìn)行，分別有“自由”(“free”)(沒有開口阻塞，OHC即“0個(gè)開口阻塞” (Zero HolesClogged))、有一個(gè)開口阻塞(1HC或者“開口阻塞”(Hole Clogged))以及有2個(gè)開口阻塞(2HC)。在圖2中可以看到本申請(qǐng)前言中強(qiáng)調(diào)的阻塞的噴射器與打開的噴射器之間的差異，即，可以看到，速度波動(dòng)隨噴射器的阻塞程度而不同。在DC恒定為100% (保持噴射器打開)的情況下，對(duì)于阻塞的噴射器的和“自由”的噴射器，波動(dòng)/擾動(dòng)的幅度確實(shí)具有同一量級(jí)；不過，這種DC實(shí)際上通常僅在瞬態(tài)使用，而不長期使用。此外，由于在這種情況下速度的絕對(duì)水平(平均值)明顯不同，所以即使在發(fā)生這樣的延長操作的情況下，其仍可被使用。確切地說，根據(jù)本發(fā)明第二變型的方法基于速度的絕對(duì)水平的這一差值，其由基于利用與圖2所示的相同類型的噴射器的測量結(jié)果的圖3至5示出。其中出現(xiàn)的測量結(jié)果點(diǎn)實(shí)際上是7個(gè)測量結(jié)果的平均值，并且這些測量結(jié)果并未被過濾(平滑化)。在這些圖中，單位與下面對(duì)圖3所列的單位相同`。實(shí)際上，圖3示出隨溫度和隨泵類型的轉(zhuǎn)速絕對(duì)值的測量結(jié)果的變化性。階梯曲線是隨時(shí)間(以s (秒)為單位x軸)的DC (單位為％ :右側(cè)比例尺)的變化。3條底部曲線(第一組測量結(jié)果)示出在一 8°C下第一種泵(低速)的速度的變化，分別有噴射器的3個(gè)開口都打開(上方曲線)、I個(gè)開口阻塞(中間曲線)和2個(gè)開口阻塞(下方曲線);而緊接其上方的3條曲線與前述曲線等同，但分別在20°C和60°C下；以及上方2組曲線與下方2組曲線等同，但針對(duì)速度較高的泵(因此，對(duì)于第一組在_8°C下和對(duì)于其上方組在20°C和60°C下，每一次分別示出噴射器全部打開，有I個(gè)開口阻塞，然后有2個(gè)開口阻塞)。應(yīng)當(dāng)注意，對(duì)于噴射器打開的測量結(jié)果，DC的變化與所示的不同，如某些曲線上的中斷所示(第一組和第三組從底部開始)。該圖出于以下思路當(dāng)噴射器以給定DC打開時(shí)，取參考測量結(jié)果(噴射器被關(guān)閉(DC=0%)的平均速度，即在每條曲線開始時(shí)測量到的速度)作為給定條件下速度變化的比較點(diǎn)。利用4個(gè)不同的泵，對(duì)于10%、20%、50%、70%和100%的DC，在3個(gè)不同的溫度下證
明了該方法的有效性，如圖4所示，其中可以看出，通過以這種方式(S卩，對(duì)于每個(gè)泵和每個(gè)溫度，通過測量在5巴的控制點(diǎn)關(guān)閉噴射器時(shí)的速度，通過將該參考設(shè)置在y軸上的0，以及通過測量與階梯曲線(y軸的右側(cè))的每個(gè)DC相關(guān)的速度的變化)進(jìn)行處理，清楚地獲得36條大致分為3組重疊的曲線(位于左側(cè)遠(yuǎn)端的曲線必須予以排除，因?yàn)槠洚a(chǎn)生自與階梯曲線所示的不同的DC的變化，僅利用另一曲線確認(rèn)測量結(jié)果的可重復(fù)性):其中一組來自頂部的與“噴射器打開”的狀況相關(guān)，一組來自中間的與“噴射器有一個(gè)開口阻塞”的狀況相關(guān)，以及一組來自底部的與“噴射器有兩個(gè)開口阻塞”的狀況相關(guān)。圖5示出測試序列的實(shí)際情況(DC位于y軸上其比例尺位于左側(cè)遠(yuǎn)端，壓力位于y軸上其比例尺與前述相鄰，轉(zhuǎn)速位于I軸上其比例尺在右側(cè)，以及時(shí)間位于X軸上)。與其他圖中相同，階梯曲線對(duì)應(yīng)于DC的變化。至于壓力和速度上的相關(guān)變化，它們分別出現(xiàn)在頂部曲線和底部曲線上。該圖針對(duì)如下系統(tǒng)其中，噴射器的控制頻率是3. 3Hz(因此，實(shí)際上為此至多需要等待l/3s，即300ms，來改變噴射器的DC)，而將信息發(fā)送給控制器的控制頻率為IOHz (因此，實(shí)際上需要7/lOs，即700ms，來將計(jì)算所需的7個(gè)測量結(jié)果發(fā)送給集成在控制器內(nèi)的處理器)。在該圖中可以看出，要使系統(tǒng)穩(wěn)定還需要500ms至750ms。因此，對(duì)于該系統(tǒng)，一個(gè)適當(dāng)?shù)陌ㄗ銐虻陌踩６韧瑫r(shí)還快速的測試序列如下0.使系統(tǒng)穩(wěn)定在5巴,噴射器關(guān)閉；1.計(jì)算平均速度(7個(gè)測量點(diǎn)的平均)，將噴射器關(guān)閉I秒；2.變化送給噴射器的DC，并等待，直到系統(tǒng)穩(wěn)定在新值并且也持續(xù)I秒；3.再次將噴射器關(guān)閉大約I秒，針對(duì)該噴射器關(guān)閉狀態(tài)計(jì)算新的平均速度和平均速度的變化。因此，可以以3s的測試序列來對(duì)噴射器進(jìn)行診斷，在此期間，在所示的例子中，以100%的DC進(jìn)行噴射，約持續(xù)2s。在一種優(yōu)選工作模式下，計(jì)算機(jī)因此能夠計(jì)算相對(duì)于正常工作所需的量而過量噴射的添加劑的量，并且在隨后的幾秒中通過減少所噴射的量來校正該過量，直到在預(yù)設(shè)周期內(nèi)達(dá)到(計(jì)算得出的工作)設(shè)定點(diǎn)值。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測SCR系統(tǒng)的噴射器是否至少部分地阻塞的方法，所述噴射器具有由PWM信號(hào)控制的閥，所述系統(tǒng)包括由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的泵，其壓力由連續(xù)測量所述壓力和/或所述馬達(dá)傳送給所述泵的能量的另一表征參數(shù)的控制器控制，根據(jù)所述方法，在所述SCR系統(tǒng)正常工作時(shí)，將這些測量結(jié)果之一的特定部分與存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)的對(duì)應(yīng)部分進(jìn)行比較。
2.根據(jù)上述權(quán)利要求所述的方法，根據(jù)該方法，所述控制器將所述壓力或者所述馬達(dá)傳送給所述泵的能量的另一表征參數(shù)的擾動(dòng)/波動(dòng)的曲線與存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)的參考曲線相比較，并由此推斷所述噴射器的狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，根據(jù)該方法，所述控制器在給定工作條件下測量所述速度的平均值(如果所述泵被施以壓力調(diào)節(jié))或者所述壓力的平均值(如果所述泵被施以速度調(diào)節(jié))，將該值與事先存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)器內(nèi)的平均值進(jìn)行比較，并由此推斷所述噴射器的狀態(tài)。
4.根據(jù)前一權(quán)利要求所述的方法，根據(jù)該方法，所述控制器首先在噴射器關(guān)閉的情況下和針對(duì)給定設(shè)定點(diǎn)壓力(或者速度)來測量平均速度(或者壓力)；接著，所述控制器測量通過以給定的計(jì)量率打開所述噴射器而獲得的速度(或者壓力)上的增大；以及最后，所述控制器將該值與事先存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)器內(nèi)的平均值進(jìn)行比較，并由此推斷所述噴射器的狀態(tài)。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中所述噴射器的閥是電磁閥。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，所述泵是回轉(zhuǎn)泵，并且所述馬達(dá)傳送給所述泵的能量的表征參數(shù)是所述泵的轉(zhuǎn)速。
7.根據(jù)前一權(quán)利要求所述的方法，其中所述泵是齒輪泵。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，根據(jù)該方法，ECM(電子控制模塊)發(fā)送PWM(脈寬調(diào)制)控制信號(hào)給所述泵的控制器，該P(yáng)WM控制信號(hào)的占空比(即DC)根據(jù)所述泵的期望工作條件而變化，并且所述控制器據(jù)此來作用于所述馬達(dá)以將所述工作條件應(yīng)用于所述泵。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中所述存儲(chǔ)器存在于所述SCR系統(tǒng)專用的ECM 中。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中以給定頻率重新計(jì)算所述存儲(chǔ)器內(nèi)的值，以獲得適應(yīng)所述系統(tǒng)的變化(老化)的參考值。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，所述泵被施以壓力控制，所述控制器被連接到集成在所述泵內(nèi)的壓力傳感器和/或基于所述系統(tǒng)的其他工作參數(shù)來估計(jì)所述壓力。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至10之一所述的方法，根據(jù)該方法，所述泵被施以速度控制，所述控制器被連接到速度傳感器和/或基于所述系統(tǒng)的其他工作參數(shù)來估計(jì)所述速度；以及，或者所述SCR系統(tǒng)具有單獨(dú)(獨(dú)立)的壓力調(diào)節(jié)，或者使所述噴射器的打開時(shí)間適合于所述泵所提供的實(shí)際壓力。
全文摘要
一種用于檢測SCR系統(tǒng)的噴射器是否至少部分地阻塞的方法，所述噴射器具有由PWM信號(hào)控制的閥，所述系統(tǒng)包括由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)選為容積泵的泵，其壓力由連續(xù)測量所述壓力和/或所述馬達(dá)傳送給所述泵的能量的另一表征參數(shù)的控制器控制，根據(jù)所述方法，在所述SCR系統(tǒng)正常工作時(shí)，將這些測量結(jié)果之一的特定部分與存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)的對(duì)應(yīng)部分進(jìn)行比較。
文檔編號(hào)F01N3/20GK103038474SQ201180031115
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2011年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月23日
發(fā)明者弗雷德里克·波卡, 讓-克羅德·阿布姆漢伊, 約艾爾·歐普德比克 申請(qǐng)人:英瑞杰汽車系統(tǒng)研究公司