排气系统中的还原剂喷射器堵塞的诊断和缓解策略技术方案

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。

Diagnosis and mitigation strategy for blockage of reductant ejector in exhaust system

A reductant delivery system includes an electronic control unit which is connected with each of the electronically controlled reductant ejector and the electronically controlled pump. The electronic control unit is constructed to alleviate the blockage of the reductant ejector in the exhaust system of the engine. The electronic control unit is also constructed to receive data indicating the duty cycle of the pump, and to calculate the diagnostic value based on the duty cycle of the pump associated with the injection of different amounts of reducing agent, to compare the diagnostic value with the threshold value, and to output error signals to trigger the mitigation action of the blocked ejector.

【技术实现步骤摘要】
排气系统中的还原剂喷射器堵塞的诊断和缓解策略
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
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。在又一方面中，用于内燃机的排气系统包括还原剂罐、排气管道、与排气管道相联接的电子控制的还原剂喷射器，以及电子控制的泵，该电子控制的泵构造成将还原剂从还原剂罐供给到电子控制的还原剂喷射器。该系统还包括电子控制单元，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。电子控制单元构造成接收指示电子控制的还原剂喷射器的占空比的数据和指示电子控制的泵的占空比的数据。电子控制单元还构造成基于在多个监测周期中的第一监测周期中的电子控制的泵的占空比和在多个监测周期中的第二监测周期中的电子控制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。该电子控制单元进一步构造为将该诊断值与阈值进行比较，基于诊断值与阈值的比较输出误差信号，以及响应于该误差信号而触发堵塞的喷射器的缓解动作。附图说明图1是根据一个实施例的包括还原剂输送系统的发动机系统的示意图；图2是根据一个实施例的还原剂输送系统的示意性图示；图3是示出根据一个实施例的示例控制逻辑流程的流程图；图4是示出根据一个实施例的示例控制逻辑流程的另一流程图；图5是示出示例性映射配置的图表；以及图6是曲线图，该曲线图示出了关于喷射器差的泵差和用于确定还原剂喷射器已经堵塞的诊断阈值。具体实施方式参照图1，示出了根据一个实施例的内燃机系统10(以下称为“发动机系统10”)，发动机系统10包括发动机12，发动机12具有发动机壳体30，发动机壳体30在其中形成有多个燃烧汽缸24。燃烧汽缸24将配备有往复活塞，该往复活塞构造成以大致常规的方式旋转曲柄轴38。发动机系统10可包括压缩点火内燃柴油机，其中，燃料和空气的混合物在燃烧汽缸24中被压缩到自燃阈值，发动机系统10构造成作用于多种燃料，如柴油馏出物燃料、生物柴油等。进气管道14的进气口21向进气歧管26供给用于燃烧的进气，进气通过涡轮增压器16中的压缩机18压缩并通过后冷却器22冷却。排气歧管28接收来自进气以及燃料的燃烧的废气，并通过涡轮增压器16的涡轮机20将废气从发动机壳体30供给到排气系统40中的排气管道41中。发动机12可以是直接喷射的，但本专利技术并不局限于此。排气系统40可包括与排气管道41相关联的多个后处理元件31、32、34和35。在一个实施例中，后处理元件32可以包括柴油氧化催化剂或DOC，后处理元件34可以包括选择性催化还原模块。后处理元件35可位于后处理元件34的下游，并且可包括柴油颗粒过滤器或DPF。后处理元件31可以包括过滤器再生机构，诸如所谓的连续再生系统，其设置在后处理元件32的上游。实施例会考虑不同的后处理元件的布置和组成，包括没有提供连续再生系统或类似机构的实施例、无过滤的设计、以及其他情况。发动机系统10还包括与排气系统40结合运行或作为排气系统40的一部分运行的部件和机构，包括还原剂输送系统42，其用于废气处理和减少排放物。还原剂输送系统42可包括电子控制的还原剂喷射器或计量阀46以及电子控制的泵44，电子控制的还原剂喷射器或计量阀46构造成至少部分地定位在排气系统40中的排气管道41内，电子控制的泵44与电子控制的还原剂喷射器46相联接并构造成将还原剂从还原剂罐48供给到电子控制的还原剂喷射器46。电子控制的还原剂喷射器46(下文中称为“喷射器46”)可以包括电子控制元件47，例如本质上为螺线管的电致动器。另一种电子控制元件例如线性电致动器或电子控制的液压或气动致动器，或位于还原剂喷射器46之内或位于还原剂喷射器46上游的一些其他机构，其可用于控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一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，所述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相联接；电子控制的泵，所述电子控制的泵与所述电子控制的还原剂喷射器相联接；电子控制单元，所述电子控制单元与所述电子控制的还原剂喷射器和所述电子控制的泵中的每一者相联接，所述电子控制单元构造成：接收数据，所述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；基于多个监测周期中的喷射第一量的还原剂的第一监测周期中的泵占空比以及多个监测周期中的喷射第二量的还原剂的第二监测周期中的泵占空比之间的差来计算诊断值；将所述诊断值与阈值进行比较；基于诊断值和阈值的比较，输出误差信号，所述误差信号指示还原剂喷射器的堵塞。

【技术特征摘要】
2017.08.30 US 15/690,9291.一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，所述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相联接；电子控制的泵，所述电子控制的泵与所述电子控制的还原剂喷射器相联接；电子控制单元，所述电子控制单元与所述电子控制的还原剂喷射器和所述电子控制的泵中的每一者相联接，所述电子控制单元构造成：接收数据，所述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；基于多个监测周期中的喷射第一量的还原剂的第一监测周期中的泵占空比以及多个监测周期中的喷射第二量的还原剂的第二监测周期中的泵占空比之间的差来计算诊断值；将所述诊断值与阈值进行比较；基于诊断值和阈值的比较，输出误差信号，所述误差信号指示还原剂喷射器的堵塞。2.根据权利要求1所述的系统，其中，在多个监测周期的每一个中，表示所述电子控制的泵的泵占空比的数据包括平均泵占空比，所述电子控制单元还构造成接收表示所述电子控制的还原剂喷射器的平均喷射器占空比的数据；所述平均泵占空比包括泵占空比的平均值，并且所述平均喷射器占空比包括喷射器占空比的平均值；所述电子控制单元还构造成基于表示平均喷射器占空比的数据来确定多个监测周期中的第一监测周期以及多个监测周期中的第二监测周期。3.根据权利要求2所述的系统，其中，在多个监测周期中的第一监测周期中喷射相对最小量的还原剂，在多个监测周期中的第二监测周期中喷射相对最大量的还原剂；并且所述电子控制单元还构造成从多个监测周期中的第二监测周期中的平均泵占空比中减去多个监测周期中的第一监测周期中的平均泵占空比。4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述电子控制单元还构造成计算校正因数以补偿泵的磨损或过滤器负载中的至少一个，还构造成基于所述校正因数而计算诊断值；所述电子控制单元还构造成检测喷射器占空比的零状态，并基于喷射器占空比处于零状态期间的平均泵占空比而计算所述校正因数；以及所述校正因数包括乘数，所述电子控制单元还构造成通过计算平均泵占空比与目标值的商来计算所述校正因数。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述电子控制单元还构造成：基于还原剂输送系统中的还原剂罐的罐温度而确定阈值；以及基于所述误差信号，下令改变还原剂喷射器或内燃机中的至少一个的操作，将废气供给到承接所述还原剂喷射器的排气管道。6.一种缓解内燃机的排气系统中还原剂喷射器的堵塞的方法，所述方法包括：监测构造成与排气系统中的排气管道相联接的还原剂喷...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·科尔，S·约勒，D·麦科伊，J·特朗德特，W·戴维，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：美国,US