帶尿素溫度合理性診斷的排氣處理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本披露涉及帶尿素溫度合理性診斷的排氣處理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]此部分提供與本披露相關(guān)的、不一定是現(xiàn)有技術(shù)的背景信息。
[0003]用于處理內(nèi)燃發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的排氣以減少微粒和/或NOx形式的排氣排放物的系統(tǒng)總體上是已知的。這些排氣“后處理”系統(tǒng)出于使排氣的NOx水平降低至低于指定水平的目的可以包括選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)。
[0004]SCR系統(tǒng)總體上包括排氣處理流體形式的催化還原劑、或試劑，該排氣處理流體被定量給送到該發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的、進(jìn)入SCR催化劑之前的排氣流中。SCR催化劑與發(fā)動機(jī)排氣和試劑溶液的混合物按已知方式相互反應(yīng)，從而減少該排氣流的NOx含量。
[0005]試劑總體上被保存在儲存儲箱中。該儲箱可以包括液位傳感器、溫度傳感器、以及有助于將該試劑傳送給定量給送模塊(該定量給送模塊將該試劑定量給送到排氣流中)并且將任何未使用的試劑返回到該箱的多個(gè)其他部件。這些部件中的每個(gè)部件都應(yīng)該由車載診斷(OBD)系統(tǒng)監(jiān)測，從而使得如果這些部件中的一個(gè)發(fā)生問題，就可以由該OBD系統(tǒng)傳達(dá)出錯(cuò)誤。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]此部分提供本披露的總體概述而不是其全部范圍或其所有特征的綜合性披露。
[0007]本披露提供了一種用于處理發(fā)動機(jī)所產(chǎn)生的排氣的排氣后處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括:排氣處理部件；定量給送模塊，該定量給送模塊被定位在該排氣處理部件的上游以用于將排氣處理流體定量給送到排氣中；排氣處理流體儲箱，該排氣處理流體儲箱儲存該定量給送模塊并且將該排氣處理流體提供給該定量給送模塊；溫度傳感器，該溫度傳感器被定位在該儲箱中以用于檢測排氣處理流體的溫度；流體加熱器，該流體加熱器被定位在該儲箱中以用于提高排氣處理流體的溫度；以及控制器，該控制器用于控制該定量給送模塊、溫度傳感器、以及流體加熱器中的每一者。
[0008]該溫度傳感器確定在該箱中的排氣處理流體的第一溫度、并且將該第一溫度傳達(dá)給該控制器。如果該排氣處理流體的第一溫度低于預(yù)定溫度，則該控制器激活該加熱器以提高該排氣處理流體的第一溫度。然后該控制器相對于該預(yù)定溫度監(jiān)測由該溫度傳感器檢測到的排氣處理流體的上升的第一溫度，并且檢測排氣處理流體發(fā)生相變時(shí)的第二溫度。然后該控制器將檢測到的第二溫度與該預(yù)定溫度進(jìn)行對比。如果檢測到的第二溫度偏離該預(yù)定溫度，則該溫度傳感器可能是不合理的，或該排氣處理流體可能不具有足夠的品質(zhì)。
[0009]進(jìn)一步的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)谋疚奶峁┑拿枋鲎兊们宄１靖攀鲋械拿枋龊吞囟ǖ膶?shí)例僅旨在展示的目的，而并不旨在限制本披露的范圍。
【附圖說明】
[0010]在此描述的附圖僅用于所選擇實(shí)施例的而不是對所有可能實(shí)施方式的說明性目的，并且不旨在限制本披露的范圍。
[0011]圖1示意性地展示了根據(jù)本披露原理的排氣系統(tǒng)；
[0012]圖2是根據(jù)本披露原理可以使用的示例性試劑儲箱的截面展示；
[0013]圖3是展示根據(jù)本披露原理的溫度傳感器合理性診斷方法的流程圖；
[0014]圖4是展示有助于確定溫度傳感器是否合理的溫度曲線的圖表；
[0015]圖5是展示根據(jù)本披露原理的試劑品質(zhì)診斷方法的流程圖；并且
[0016]圖6是展示有助于確定試劑是否具有足夠品質(zhì)的溫度曲線的圖表。
[0017]相應(yīng)的參考數(shù)字貫穿這些附圖的幾個(gè)視圖指示了相應(yīng)的零件。
【具體實(shí)施方式】
[0018]現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述多個(gè)示例性實(shí)施例。
[0019]圖1示意性地展示了根據(jù)本發(fā)明的排氣系統(tǒng)10。排氣系統(tǒng)10可以包括至少一個(gè)與燃料源(未示出)聯(lián)通的發(fā)動機(jī)12，一旦消耗掉，燃料就產(chǎn)生排放氣體，排放氣體排入具有排氣后處理系統(tǒng)16的排氣通道14。發(fā)動機(jī)12的下游可以布置排氣處理部件18，該排氣處理部件可以包括DOC、DPF部件或、如圖所示的SCR部件20。盡管本披露并未要求，但排氣后處理系統(tǒng)16可以進(jìn)一步包括諸如增熱裝置或燃燒器17的部件以便增加經(jīng)過排氣通道14的排放氣體的溫度。提高排放氣體的溫度有利于實(shí)現(xiàn)在寒冷天氣條件下以及在發(fā)動機(jī)12的啟動時(shí)點(diǎn)燃在排氣處理部件18中的催化劑，以及當(dāng)排氣處理部件18是DPF時(shí)激活排氣處理部件18的再生。
[0020]為協(xié)助對發(fā)動機(jī)12所產(chǎn)生的排放加以還原，排氣后處理系統(tǒng)16可以包括定量給送模塊22以用于周期性地將排氣處理流體定量給送到排氣流中。如圖1中所展示的，定量給送模塊22可以是定位在排氣處理部件18上游，并且可運(yùn)行來將排氣處理流體注入到排氣流中。就此而言，定量給送模塊22是借助于入口管線28與試劑儲箱24和栗26處于流體聯(lián)通的以便將諸如柴油燃料或尿素的排氣處理流體定量給送到排氣處理部件20上游的排氣通道24中。定量給送模塊22可以也經(jīng)返回管線30與試劑儲箱24聯(lián)通。返回管線30允許任何未被定量給送進(jìn)入排氣流的排氣處理流體得以返回試劑儲箱24。排氣處理流體通過入口管線28、定量給送模塊22、和返回管線30的流動還協(xié)助了冷卻定量給送模塊22從而使得定量給送模塊22不會過熱。如稍后將描述的，定量給送模塊22可以被構(gòu)型成包括在定量給送模塊22周圍傳送冷卻劑以對其加以冷卻的冷卻套(圖6)。
[0021]有效處理排氣流所要求的排氣處理流體的量也可能取決于發(fā)動機(jī)12的大小。就此而言，使用在火車機(jī)車、海洋應(yīng)用、以及固定式應(yīng)用中的大型柴油發(fā)動機(jī)可能具有超過單一定量給送模塊22能力的排氣流速。因而，盡管僅展示了單一定量給送模塊22來用于尿素定量給送，但應(yīng)理解的是本披露想象了將多重定量給送模塊22用于尿素注入。
[0022]有效處理排氣流所要求的排氣處理流體的量還可以是隨載荷、發(fā)動機(jī)速度、排放氣體溫度、排放氣體流速、發(fā)動機(jī)燃料注入正時(shí)、所希望的NOx還原、氣壓計(jì)壓力、相對濕度、EGR比率和發(fā)動機(jī)冷卻劑溫度而變化的?？梢栽赟CR 20下游定位NOx傳感器或量計(jì)32。NOx傳感器32可運(yùn)行來將指明排氣NOx含量的信號輸出給發(fā)動機(jī)控制單元34?？梢越?jīng)發(fā)動機(jī)/車輛的數(shù)據(jù)總線從發(fā)動機(jī)控制單元34將所有或者一些發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)提供給排氣后處理系統(tǒng)控制器36。控制器36也可作為包含于發(fā)動機(jī)控制單元34中的一部分。可以如圖1指明地通過各個(gè)傳感器測定廢氣溫度、廢氣流量和廢氣背壓以及其他車輛運(yùn)行參數(shù)。
[0023]排氣處理流體的溫度還可以是由排氣后處理系統(tǒng)控制器36監(jiān)測的參數(shù)。為了監(jiān)測該排氣處理流體的溫度，試劑儲箱24可以包括定位在其中的溫度傳感器40。如圖2中最佳示出的，試劑儲箱24可以包括儲箱外殼42。儲箱外殼42可以由多種材料形成，例如聚乙烯、聚苯乙烯、鋁、鋼或適于存儲排氣處理試劑流體44(例如尿素)的其他任何類型的材料。為了用排氣處理流體重新填充儲箱24，儲箱24可以包括由螺紋頸部48限定的入口 46，該螺紋頸部可以接收可移除蓋50，該可移除蓋具有與頸部48相對應(yīng)的螺紋，如本領(lǐng)域中已知的。
[0024]在儲箱外殼42之內(nèi)對應(yīng)地可以有一對抽吸管和排放管52和54。抽吸管52與下游的栗26相連通，這樣使得當(dāng)栗26啟動時(shí)，尿素排氣處理流體44被從儲箱24吸到入口管線28中。如以上所指出的，入口管線28與定量給送模塊22相連通，以便給該排氣流提供排氣處理流體。如果尿素排氣處理流體44沒有被定量給送到該排氣流中，則尿素排氣處理流體44可以通過返回管線30返回儲箱24。返回管線30與排放管54相連通。
[0025]為了監(jiān)測儲箱24中的尿素排氣處理流體44的量，可以將液位指示裝置56聯(lián)接到入口管52上。在所展示的實(shí)施例中，液位指示裝置56可以包括具有低于尿素排氣處理流體44的密度的浮動構(gòu)件58。為了將尿素排氣處理流體44的液位傳達(dá)給控制器36，浮動構(gòu)件58可以包括嵌入或粘附到浮動構(gòu)件58上的永磁體(未示出)。抽吸管52進(jìn)而可以沿其長度包括與控制器36連通的多個(gè)磁阻傳感器(未示出)。
[0026]當(dāng)浮動構(gòu)件58與特定的磁阻傳感器對準(zhǔn)時(shí)，該傳感器可以將尿素排氣處理流體44的液位傳達(dá)給控制器36。本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地知曉和理解的是，上述液位感測實(shí)質(zhì)上僅是示例性的，并且可以使用多種不同的其他方法和裝置來確定液位。因此，本披露不應(yīng)局限于上述構(gòu)型。例如，應(yīng)理解的是，可以將浮動構(gòu)件58聯(lián)接到排放管54上，并且排放管54可以包括多個(gè)磁阻感應(yīng)器(未示出)，而不脫離本披露的范圍。
[0027]還可以在儲箱24中放置排氣處理流體加熱器60。流體加熱器60被設(shè)計(jì)為特別是在排氣處理流體44可能凍結(jié)的寒冷天氣條件下提高排氣處理流體44的溫度。流體加熱器60可以是電阻加熱器，或可以被配置成允許、但不限于發(fā)動機(jī)冷卻劑穿其而過流動。在發(fā)動機(jī)12的運(yùn)行過程中，流體加熱器60沒有必要持續(xù)運(yùn)行。而是，流體加熱器60與控制器36通信從而使得流體加熱器60可以在需要時(shí)被激活。就此而言，排氣處理流體44的溫度可以由溫度傳感器40發(fā)送給控制器36。如果感應(yīng)到的溫度過低，控制器36就可以命令流體加熱器60激活來給排氣處理流體44加熱或解凍。
[0028]溫度傳感器40可以被附接到排放管54上。然而，溫度傳感器40可以被定位在儲箱24內(nèi)的任何可以滿足正確地確定排氣處理流體44的溫度的位置。例如，溫度傳感器40可以被附接到外殼42的內(nèi)壁62上，或可以被附接到抽吸管52上。無論如何都優(yōu)選的是，將溫度傳感器40定位成鄰近儲箱24的中央，以便更加準(zhǔn)確地確定排氣處理流體44的溫度。
[0029]尿素排氣處理流體可以是尿素和水的混合物。含32.5%尿素的溶液為該尿素排氣處理流體提供的最低凝固點(diǎn)為-11攝氏度。這種尿素排氣處理流體普遍用于排氣后處理系統(tǒng)中以確保該排氣處理流體在多數(shù)天氣條件下保持處于液態(tài)，這使得甚至在極端寒冷的溫度期間也能夠進(jìn)行排氣處理流體的定量給送。
[0030]本披露提供了用于確定溫度傳感器40是否合理的診斷方法。