[发明专利]排气系统中的还原剂喷射器堵塞的诊断和缓解策略

说明书

一种还原剂输送系统包括电子控制单元，该电子控制单元与电子控制的还原剂喷射器和电子控制的泵中的每一者相联接，该电子控制单元构造成缓解发动机的排气系统中的还原剂喷射器的堵塞。该电子控制单元还构造成接收指示泵占空比的数据，并基于与不同量的还原剂的喷射相关联的泵占空比来计算诊断值，将该诊断值与阈值进行比较，以及输出误差信号以触发堵塞的喷射器的缓解动作。

技术领域

本发明总体上涉及发动机排气处理，更具体地，涉及在发动机排气系统中诊断还原剂喷射器的堵塞。

背景技术

内燃机是公知的，广泛用于产生电能，用于陆地、海洋和空气以及使用旋转扭矩的多种其他应用中的交通工具的推进动力，其中所述多种其他应用例如泵、压缩机和传送器。近年来，工程师们试图减少发动机排气的某些成分的量。根据发动机类型、应用、操作环境、权限要求，以及其他因素，所关注的排气成分或排放物包括氮的氧化物(统称为“NOx”)、烟和灰的本质中的颗粒物质、一氧化碳以及甚至未燃烧的烃。在现代压缩点火柴油发动机中，要想没有显著的成本和/或复杂性地实施NOx和颗粒物质的移除策略，这通常被证明是具有挑战性的。

已经开发了有助于从发动机排气流中除去不希望的排放物的多种化学和物理“捕集器”、过滤器以及催化剂。限制或消除某些排放物的其他尝试集中于产生排气的发动机系统的操作，包括后喷射策略、可变几何涡轮机或废料门，以及其他。近年来，发展出了一种机构，即选择性催化还原或“SCR”模块，其联接到或集成到发动机排气系统，除了其他部件，其包括用于将还原剂以液体形式喷射到排气流中的装置。通常使用的液体还原剂包括所谓的尿素水或更一般的柴油机排气处理液或DEF，有时是烃燃料。还原剂喷射被用在SCR模块中，或者以其他方式使用，用于根据众所周知的化学途径来减少NOx。

虽然尿素喷射系统等已经证明是成功的，但它们并非不存在问题。例如，已经观察到，定位于排气流的条件中并经受排气流的条件的还原剂喷射器或“计量阀”可能由固体沉积物堵塞。还原剂喷射器的可用流动面积的限制可使相关的NOx的还原控制技术效果下降或效率下降。Wang等人的美国专利申请公开2012/0286063针对使用光谱分析的尿素喷射器诊断。Wang等人提出，通过下述方式来指示尿素计量模块中的喷射器故障，即通过监测尿素计量模块的控制指令，确定所述控制指令的载波频率，然后评估所述载波频率下的线电压以指示喷射器故障。虽然Wang等人和其他人在尿素计量模块诊断领域中显示出一些发展，对于优越的和备选的技术而言，仍然还有充足的空间。

发明内容

在一个方面中，一种用于处理发动机排气系统中的排放物的还原剂输送系统包括电子控制的还原剂喷射器和电子控制的泵，电子控制的还原剂喷射器构造成与排气系统中的排气管道联接，电子控制的泵与电子控制的还原剂喷射器相联接。该系统还包括电子控制单元，该电子控制单元与电子控制的还原剂喷射器和电子控制的泵中的每一者相联接，该电子控制单元构造成接收数据，该数据指示在多个监测周期的每一个中的电子控制的泵的泵占空比，并基于泵占空比和多个监测周期中的喷射第一量的还原剂的第一监测周期之间的差以及泵占空比和多个监测周期中的喷射第二量的还原剂的第二监测周期之间的差来计算诊断值。电子控制单元进一步构造为将该诊断值与阈值进行比较，以及基于诊断值和阈值的比较，输出误差信号，该误差信号指示还原剂喷射器的堵塞。

另一方面，一种缓解内燃机的排气系统中还原剂喷射器的堵塞的方法包括，监测构造成与排气系统中的排气管道相联接的还原剂喷射器的占空比，以及监测泵的占空比，该泵被操作用于向还原剂喷射器供给还原剂。该方法还包括，基于在多个监测周期中的第一监测周期中的泵的占空比和在多个监测周期中的第二监测周期中的泵的占空比之间的差来计算诊断值，在第一监测周期中将第一量的还原剂输送到排气管道中，在第二监测周期中将第二量的还原剂输送到排气管道中。该方法还包括，基于该诊断值输出误差信号，以及响应于该误差信号而触发堵塞的喷射器的缓解动作。