CN102465743A - 柴油发动机排出流体再填充检测 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于检测储液器中柴油发动机排出流体(DEF)液面的方法，该储液器操作地连接到用于柴油发动机的催化器。本方法用于车辆中以便于辅助储液器的再填充。本方法包括经由操作地连接到油箱的传感器感应油箱中柴油的液面。本方法还包括使用感应到的油箱中柴油的液面确定车辆是否处于斜坡上。本方法还包括如果车辆被确定基本未处于斜坡上，则确定储液器中DEF的液面。还提供了一种用于检测储液器中DEF液面的系统。

Description

柴油发动机排出流体再填充检测
技术领域
本发明涉及一种用于针对柴油发动机检测柴油发动机排出流体(diesel-exhaust-fluid)在储液器(reservoir)中的液面的系统和方法，以便辅助储液器的再填充。
背景技术
柴油发动机排出流体通常为尿素的水溶液，其被用在被称为选择性催化还原(SCR)的方法中，以降低机动车中来自柴油发动机排气的氮氧化物(NOX)的排放。尽管用于该目的的尿素溶液通常包含溶解在去矿化水中的高纯度尿素，且是无毒且可可安全处理的，但是该溶液会腐蚀一些金属。因此，这样的尿素溶液必须使用容器存储和运输，这些容器由适当的惰性材料制造。
配备有SCR的车辆通常在专门设计的储液器中在车上携带其尿素溶液。尿素溶液在发动机运行期间以等于3-5％柴油消耗的速率供应到SCR系统中。这样低的供给速率(dosing rate)确保再填充动作之间的大的周期并且使得储液器对地盘(chassis)空间的影响最小化。高速公路SCR系统目前在欧洲、日本、澳大利亚、香港、台湾、韩国、新西兰和新加坡使用。美国环境保护局(US EPA)将在2010之后通过法律规定将NOX限制到一水平，其将要求北美卡车配备SCR。
发明内容
提供了一种用于检测储液器中柴油发动机排出流体(DEF)液面的方法，该储液器操作地连接到用于柴油发动机的催化器。本方法用于车辆中以便于辅助储液器的再填充。本方法包括经由操作地连接到油箱的传感器感应油箱中柴油的液面。本方法还包括使用感应到的油箱中柴油的液面确定车辆是否处于斜坡上。本方法还包括如果车辆被确定为基本未处于斜坡上，则确定储液器中DEF的液面。还提供了一种用于检测储液器中DEF液面的系统。
感应油箱中柴油的液面和确定储液器中DEF液面的动作可以通过操作地连接到油箱、传感器和储液器中每一个的控制器来执行。
方法还包括使用控制器产生表明储液器需要再填充的感知信号。
确定车辆是否在斜坡上的动作可以包括确定倾斜的程度，使得当确定的倾斜程度低于预定值时，车辆被认为基本未处于斜坡上。这样的预定值可以基本等于10度。
确定车辆是否处于斜坡上的动作可以包括将车辆未处于斜坡上的最近一次事件期间感应到的燃油液面和当前感应到的燃油液面进行所述感应。车辆未处于斜坡上的最近一次事件期间感应到的燃油液面可以是在加油事件中感应到的燃油液面。
感应油箱中柴油的液面的动作可以被连续地执行。
还提供了一种用于检测储液器中DEF液面的系统，该储液器操作地连接到用于柴油发动机的催化器。
当结合附图时，从下面的用于执行如所附权利要求限定的本发明的一些较佳方式和其它实施例的具体描述可容易地明白本发明的上述特征和优点，以及其它特征和优点。
附图说明
图1是车辆的示意性视图，该车辆具有连接到排气系统的发动机，该排气系统具有排气后处理设备；
图2是用于保持柴油排出流体(DEF)的储液器的示意性视图；以及
图3是用于控制图1的排气后处理设备的再生的方法流程图。
具体实施方式
选择催化还原(SCR)是在催化剂帮助下将氮氧化物(也称为NOx)转化为双原子氮(N2)和水(H2O)的一种手段。气体还原剂(通常为无水氨、有水氨或尿素)被加入到排气流中并且被吸收到催化剂上。二氧化碳CO2是当尿素被用作还原剂时的反应产物。SCR往往被用于将为机动车提供动力的柴油发动机的排气中NOx排放进行还原。当在柴油发动机中用作还原剂时，尿素通常被称为“柴油发动机排出流体”或DEF。
参考附图，其中相同的附图标记在几个附图中表示相同的部件，图1示意性地示出了机动车10。车辆10包括系统12，该系统12被配置为检测包含在储液器14中用于对排气流16进行计量供给的DEF13液面。系统12包括内燃柴油发动机18。排气16作为燃烧副产物从发动机18发出，且通过排气系统20被移除到环境中。如所示的，发动机18是压缩点火式的，即柴油发动机。柴油发动机18中的内部燃烧发生在一定量的环境空气流22与供应自油箱26的经计量的量的燃料24混合，且得到的空气-燃油混合物在发动机气缸(未示出)内被压缩时。油箱26包括传感器28，其被配置为建立或感应油箱内的燃油24的液面。传感器28可以工作以便连续地感应油箱26内燃油24的液面。
如图1所示，排气系统20包括一系列的排气后处理设备，示出为柴油氧化催化器30、选择性催化还原(SCR)催化器32和柴油颗粒过滤器34。所示的一系列排气后处理设备30，32和34被用于减少发动机18的各种排气排放。具体地，柴油氧化催化器30适于从发动机18接收排气16以将存在于排气中的碳氢化合物排放氧化并燃烧。在柴油氧化催化器30之后，排气16被引导到SCR催化器32，其被用于减少NOx的排放。随着排气流过SCR催化器32，储液器14将DEF13供应到排气流16，以由此辅助NOx的还原。在排气16离开SCR催化器32之后，但是在其被允许进入大气之前，气体被引导通过柴油颗粒过滤器34，发动机18排出的烟灰颗粒物质在该处被收集和处理。尽管如图所示SCR催化器32定位在柴油颗粒过滤器34的上游，但是SCR催化器也可以定位在柴油颗粒过滤器的下游，而不会影响排气后处理设备30，32和34在对排气16进行后处理中的有效性。
如图2所示，储液器14包括三个分立的销，它们在储液器中不同高度处间隔开——销36被定位储液器中最高液面处，销38被定位在低于销36之处，而销40被定位在低于销38之处。销36，38和40被配置为检测DEF13在储液器14中的存在，以便于辅助DEF液面的确定并设定何时需要储液器14的再填充的警告或指示。因此，基于三个销36，38，40何者被DEF所覆盖来基本估计DEF13的液面。因为通常由基于尿素的DEF形成的盐沉积，这样的分立销被用于储液器14中代替能够连续检测流体液面的液面感应装置(例如类似于传感器28)。然而，当车辆10在斜坡上时，在销36，38，40辅助下的液面估计可能包括显著的误差。这样的误差可能足以导致不能对DEF13再填充的合适时机和所需的体积进行可靠估计。
返回参考图1，系统12还包括控制器42，其操作地连接到发动机18。控制器42操作地连接到油箱26、传感器28和储液器14每一个。控制器42被编程以接收来自传感器28的、表明油箱26中感应到的燃油24的液面的信号。控制器42还被编程为利用表明感应到的油箱26中燃油24液面的信号来确定车辆10是否位于斜坡上或在倾斜状态下行驶。控制器42可以是独立单元或可以是调节发动机18运行的电子控制器的一部分。
控制器42被额外地编程为如果车辆10被确定基本未处于斜坡上(即基本水平或在水平面中)的情况下确定储液器14中的DEF13的液面。车辆10是否基本不处于斜面上可以经由最近一次在油箱加油事件中被装满的事件期间油箱26中柴油24的液面的确定来建立。为了确定车辆10当前是否在斜坡上，控制器42可以被编程为将车辆未在斜坡上的最近一次事件过程中感测到的燃油24的液面和当前由传感器28感测到的燃油24液面进行比较。基于对油箱26的物理特性的认识，在最近一次填充事件期间感测到的燃油液面和当前感测到的液面之间的差异可以被用于以合理的确定性推断或计算车辆目前所处的倾斜程度。
当车辆10在运动中时，它可能经过非平坦的地面，且从而，传感器28可表明油箱26中燃油24的液面大于或小于实际值。相似地，如上所述，当车辆10处于斜坡上时，储液器14中的DEF13的液面可能被错误地示出。另一方面，通常可以假设在加油事件中在加油站处车辆基本定位在水平平面中，譬如在与水平线差1-2度以内。对当前车辆10基本没有处于斜坡上的确定可以在计算倾斜程度低于预定值44的情况下产生。在非限定实例中，这样的预定值可以高至约10度，以便于提供对于为储液器14再填充DEF13的合理公差。
值44可以在车辆10的测试和开发期间经验地预先确定，以确保在这样斜坡处的DEF13的液面的读数不会产生显著的不期望误差。值44也可以被编程到控制器43中。控制器42还可以被编程为产生表明需要用DEF13再填充储液器14的感知信号46。这样的感知信号46可以显示在车辆10的仪表板48上作为视觉警告，以便于提示车辆操作者需要再填充储液器14。
图3示出了检测如图1所示的储液器14中DEF13液面的方法50。因此，方法开始于框52，其中它包括经由传感器28感应油箱26中柴油24的液面。在框52之后，该方法前进到框54，它包括使用感应到的油箱26中柴油24的液面来确定车辆10是否在斜坡上。
如上文针对图1所述，确定车辆10是否在斜坡上可以包括确定倾斜的程度。相应地，当确定的倾斜程度低于预定值44时，车辆10可以被认为基本未处于斜坡上。车辆10是否在斜坡上的确定还可以额外地包括将在车辆未处于斜坡上的最近一次事件中(譬如加油事件中)感测到的油箱26中燃油24的液面与当前感测到的燃油液面进行比较。
在框54中确定车辆10是否在斜坡上之后，方法行进到框56。在框56中，方法包括如果车辆10被确定基本未处于斜坡上时，则确定储液器14中DEF13的液面。在框56之后，方法50可以行进到框58，在该处方法包括使用控制器42产生表明储液器14需要再填充的感知信号46。在框58之后，且在储液器14的再填充已经完成之后，该方法可以循环回到框52并重新开始检测储液器中DEF13的液面。
虽然用于执行本发明的较佳方式已经被详细描述，与本发明相关的本领域技术人员应认识到在所附的权利要求的范围内的执行本发明的各种替换设计和实施例。

Claims (10)

1.一种用于检测储液器中柴油发动机排出流体(DEF)液面的方法，该储液器操作地连接到用于车辆中的柴油发动机的催化器，该方法包括：
经由操作地连接到油箱的传感器感应油箱中柴油的液面；
使用感应到的油箱中柴油的液面来确定车辆是否处于斜坡上；以及
如果车辆被确定为基本未处于斜坡上，则确定储液器中DEF的液面。
2.如权利要求1所述的方法，其中对油箱中柴油的液面进行所述感应和对储液器中DEF的液面进行所述确定通过操作地连接到油箱、传感器和储液器中每一个的控制器来执行。
3.如权利要求2所述的方法，还包括使用控制器产生表明储液器需要再填充的感应信号。
4.如权利要求1所述的方法，其中对车辆是否在斜坡上的所述确定包括确定倾斜的程度，使得当确定的倾斜程度低于预定值时，车辆被认为基本未处于斜坡上。
5.如权利要求4所述的方法，其中该预定值大致等于10度。
6.如权利要求1所述的方法，其中对车辆是否处于斜坡上的所述确定包括将车辆未处于斜坡上的最近一次事件期间感应到的燃油液面和当前感应到的燃油液面进行比较。
7.如权利要求6所述的方法，其中车辆未处于斜坡上的最近一次事件期间感应到的燃油液面是在加油事件中感应到的燃油液面。
8.如权利要求1所述的方法，其中对油箱中的柴油液面进行所述感应被连续地执行。
9.一种用于检测车辆中的柴油发动机排出流体(DEF)的液面的系统，包括：
用于为车辆提供动力的柴油发动机；
连接到发动机的油箱，配置为供应燃油到发动机；
传感器，配置为感应油箱中燃油的液面；
催化器，连接到发动机用于处理发动机的排气；
储液器，用于保持DEF，且配置为供应DEF到催化器；以及
控制器，操作地连接到油箱、传感器和储液器每一个，并被编程以：
接收表明感应到的油箱中燃油液面的信号；
使用感应到的柴油的液面确定车辆是否处于斜坡上；以及
如果车辆被确定基本未处于斜坡上，则确定储液器中DEF的液面。
10.如权利要求9所述的系统，其中控制器还被编程为产生表明储液器需要再填充的感知信号。
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