CN102966416B

CN102966416B - 防止scr系统上的尿素喷射嘴堵塞的方法

Info

Publication number: CN102966416B
Application number: CN201110430529.3A
Authority: CN
Inventors: 赵柄龙; 申宰硕
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2011-08-30
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2016-06-08
Anticipated expiration: 2031-12-20
Also published as: US8813475B2; US20130047585A1; JP5841826B2; CN102966416A; KR20130024082A; DE102011056755B4; JP2013050100A; DE102011056755A1; KR101294067B1

Abstract

本发明公开了一种防止SCR系统上的尿素喷射嘴堵塞的方法。具体来说，是一种在SCR系统的后运行操作中防止尿素喷射嘴堵塞的方法，该SCR系统通过供应模块、尿素喷射嘴以及与该供应模块和该尿素喷射嘴连接的尿素管线而将尿素罐中存储的尿素进行供应，该防止尿素喷射嘴堵塞的方法包括：将所述供应模块中的压力和第一预定压力(Pa)进行比较；当所述供应模块中的压力高于所述第一预定压力(Pa)时，将所述尿素喷射嘴控制为打开，或者当所述供应模块中的压力低于所述第一预定压力(Pa)时，将所述尿素喷射嘴控制为重复地打开/关闭；压力平衡，其恢复所述供应模块中的压力；并且当压力平衡完成时，停止所述后运行操作。

Description

防止SCR系统上的尿素喷射嘴堵塞的方法

与相关申请的交叉引用

本申请要求2011年8月30日提交的韩国专利申请第10-2011-0087315号的优先权和权益，上述申请的全部内容结合于此用于这种引用的所有目的。

技术领域

本发明涉及一种防止SCR系统上的尿素喷射嘴堵塞的方法。更特别地，本发明涉及这样一种防止SCR系统上的尿素喷射嘴堵塞的方法，其确定尿素喷射嘴是否被堵塞并且在后运行(afterrun)操作中防止尿素喷射嘴被堵塞。

背景技术

通常而言，从发动机的排气歧管排放的排放气体被引导到催化转化器以进行处理和净化，然后穿过消声器以减小噪声，并且然后，最终通过排气管而排放到大气中。

所述的催化转化器处理排放气体中的例如NOx的污染物质。

选择性催化还原(SCR)装置是催化转化器的一种，其净化排放气体中的NOx，并且尿素、氨、一氧化碳和碳氢化合物(HC)等等可以作为还原剂。

当还原剂供应到排放气体中时，排放气体中的氮氧化物通过与还原剂进行的氧化还原反应而被还原为氮气。

图5是显示了传统的SCR系统的视图。

如图5所示，传统的SCR系统包括尿素罐60、供应模块50以及尿素喷射嘴20，该尿素罐60中存储尿素62，该供应模块50将尿素罐60中的尿素62进行供应，该尿素喷射嘴20将从供应模块50供应的尿素供应到选择性催化还原催化剂12。

尿素62穿过过滤器52并供应SCR催化剂12前面的排气管10。

配料控制单元(DCU)25控制尿素62的供应量。

温度传感器15可以检测尿素62的温度或检测穿过SCR催化剂12的排放气体的温度。

在通常的SCR系统中，尿素在-11℃会冻结成冰并且尿素的腐蚀性在70℃会增大，因而当车辆或系统停止时，尿素要被收回到尿素罐中，这被称之为“后运行”(afterrun)。

虽然在SCR装置操作时尿素从尿素罐60和供应模块50被供应到尿素喷射嘴20，然而在后运行操作中，尿素沿相反的方向被收回。

如果与尿素接触的尿素喷射嘴通过排放气体温度或冷却液而被施加热量，那么尿素的温度会达到结晶的温度(71-75℃)，后运行会以尿素喷射嘴的100％开口量进行操作，尿素的结晶就会在尿素喷射嘴中产生，从而使尿素喷射嘴可能会发生堵塞。

也就是说，虽然在后运行操作时，尿素喷射嘴20必须被打开，尿素的结晶会在尿素喷射嘴中产生；然而，可能检测不到尿素喷射嘴20的堵塞。

特别而言，如果在冬季使尿素反向地流动，系统还有可能受到损坏。

公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面提供一种防止SCR系统上的尿素喷射嘴堵塞的方法，其可以重复地打开和关闭尿素喷射嘴，从而防止尿素喷射嘴发生堵塞。

一种在选择性催化还原(SCR)系统的后运行操作中防止尿素喷射嘴堵塞的方法，该选择性催化还原系统通过供应模块、尿素喷射嘴以及与该供应模块和该尿素喷射嘴相连接的尿素管线而将尿素罐中存储的尿素进行供应，根据本发明各个实施方式的防止尿素喷射嘴堵塞的方法可以包括：将所述供应模块中的供应压力和第一预定压力(Pa)进行比较；当所述供应模块中的压力高于所述第一预定压力(Pa)时，将所述尿素喷射嘴控制为打开；或者当所述供应模块中的压力低于所述第一预定压力(Pa)时，将所述尿素喷射嘴控制为重复地打开/关闭；压力平衡，其恢复所述供应模块中的压力；并且当压力平衡完成时，停止所述后运行操作。

所述压力平衡可以包括：将所述供应模块中的压力的增加速率与第一压力增加速率(Pc)进行比较；当所述供应模块中的压力的增加速率高于所述第一压力增加速率(Pc)时，将所述尿素喷射嘴控制为打开；并且当所述供应模块中的压力的增加速率低于所述第一压力增加速率(Pc)时，将所述尿素喷射嘴控制为重复地打开/关闭。

所述方法还可以包括：在经过第一预定时间(ta)之后，将所述供应模块中的压力与第二预定压力(Pb)进行比较；并且当所述供应模块中的压力高于所述第二预定压力(Pb)时，停止所述压力平衡。

所述方法还可以包括：当所述供应模块中的压力低于所述第二预定压力(Pb)时，确定是否经过了第二预定时间(tb)；并且当经过了所述第二预定时间(tb)时，停止所述压力平衡。

所述方法还可以包括：当经过了所述第二预定时间(tb)时，将所述供应模块中的压力的增加速率与第二压力增加速率(Pd)进行比较；并且当所述供应模块中的压力的增加速率高于所述第二压力增加速率(Pd)时，将所述尿素喷射嘴控制为重复地打开/关闭。

所述方法还可以包括：当所述供应模块中的压力的增加速率低于所述第二压力增加速率(Pd)时，将大气温度与预定温度(Tp)进行比较；并且当所述大气温度高于所述预定温度(Tp)时，停止所述压力平衡。

所述方法还可以包括：当所述大气温度低于所述预定温度(Tp)时，停止所述后运行。

所述方法还可以包括：在该停止所述后运行之前，开启警告灯。

根据本发明各个实施方式的防止SCR系统上的尿素喷射嘴堵塞的方法，其可以确定尿素喷射嘴是否被堵塞，并且防止在后运行操作中尿素喷射嘴被堵塞，以及防止尿素反向流动。

因为在尿素管线中并不存在残留的尿素，所以用于在冬季中给尿素除霜的额外的设备就不需要了。

通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将变得清楚或更为具体地得以阐明。

附图说明

图1是显示了根据本发明的示例性的尿素喷射嘴的打开/关闭操作的曲线图。

图2和图3是显示了根据本发明的在倒空阶段和压力平衡阶段的示例性的尿素管线中的压力变化的曲线图。

图4是显示了用于防止根据本发明各个实施方式的尿素喷射嘴发生堵塞的方法的流程图。

图5是显示了传统的SCR系统的图形。

图6是显示了后运行操作时供应模块中的压力变化的曲线图。

图7是显示了在尿素喷射嘴堵塞的时候后运行操作时供应模块中的压力变化的曲线图。

具体实施方式

现在将对本发明的各个实施方式详细地作出引用，这些实施方式的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方式相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方式。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方式，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方式。

为了便于理解，在相关技术的描述中描述的组成元件将使用相同的附图标记进行描述。

图6是显示了后运行操作时供应模块中的压力变化的曲线图。

参考图5和图6所示，后运行操作包括降压阶段、倒空阶段(真空阶段)和压力平衡(压力平衡阶段)；该降压阶段使供应模块50中的压力下降；该倒空阶段(真空阶段)使尿素收回到罐60中并在供应模块50中产生负压，该压力平衡(压力平衡阶段)使倒空阶段中所产生的负压被释放。

参考图4所示，对后运行是否操作以及当前的阶段是否是倒空阶段进行检查，即步骤S100和S110。

在降压阶段中，负压并不产生，从而可能不会发生尿素喷射嘴20的堵塞。

当当前的阶段是倒空阶段时，将供应模块50中的压力与第一预定压力(Pa)进行比较，即步骤S120。

当供应模块50中的压力高于第一预定压力(Pa)时，可以确定系统正常，从而尿素喷射嘴20被控制而打开，即步骤S130。

然而，供应模块50中的压力低于第一预定压力(Pa)，则确定尿素喷射嘴20被堵塞，从而使尿素喷射嘴20重复地打开和关闭，即步骤S140。

通过重复控制尿素喷射嘴20的打开/关闭，可以防止尿素喷射嘴20的堵塞，其中，第一预定压力(Pa)可以例如为大约-120mmbar。

在倒空阶段完成之后，压力平衡开始，即步骤S150。

在倒空阶段中，尿素管线30中(在供应模块50中)产生负压，并且在压力平衡阶段中，供应模块50中的压力恢复，从而达到大气压力的程度。

在压力平衡阶段中，尿素喷射嘴20也可能会被堵塞，从而也要检查是否发生了堵塞。

在这样的情况下，将供应模块50中压力增加的速率与第一压力增加速率Pc进行比较，即步骤S160，当供应模块50中压力增加的速率高于第一压力增加速率Pc时，可以确定尿素喷射嘴20没有被堵塞。并且因而将尿素喷射嘴20控制为打开，即步骤S170。

然而，如果供应模块50中压力增加的速率低于第一压力增加速率Pc时，则确定尿素喷射嘴20被堵塞。并且因而将尿素喷射嘴20控制为重复地打开和关闭，即步骤S180。

因为，在图6中，如果当前阶段正常，那么供应模块50中的压力势必会升高到大约为大气压力。如果供应模块50中的压力没有升高，就可以确定尿素喷射嘴20被堵塞了。在这样的情况下，第一压力增加速率Pc可以例如为5mmbar/sec(毫巴/秒)。

在步骤S170、S180之后，通过将压力平衡时间与第一预定时间ta进行比较而确定压力平衡阶段的完成，即步骤S190。

在步骤S190中，如果压力平衡时间小于第一预定时间ta，则继续进行压力平衡。

如果压力平衡时间大于第一预定时间ta，那么压力平衡阶段完成。然而，在压力平衡阶段完成之前，还要对尿素喷射嘴20是否被堵塞再次进行检查。

也就是说，将供应模块50中的压力与第二预定压力Pb进行比较，即步骤S200，并且当供应模块50中的压力高于第二预定压力Pb时，可以确定正常地进行了压力平衡阶段。这样，压力平衡阶段完成了，即步骤S210。

在这样的情况下，第二预定压力Pb可以例如为大约-100mmbar，这比第一预定压力Pa要高。

如果供应模块50中的压力与第二预定压力Pb相似，则可以确定后运行操作在压力平衡阶段中正常地进行，并没有发生尿素喷射嘴20的堵塞，因而后运行操作完成，即步骤S270。

当供应模块50中的压力低于第二预定压力Pb时，则进行额外的压力平衡。为此，将额外的压力平衡时间与第二预定时间tb进行比较，即步骤S220；并且如果额外的压力平衡时间大于第二预定时间tb，则压力平衡阶段完成，即步骤S210。

如果该压力平衡时间小于第二预定时间tb，则将供应模块50中的压力增加的速率与第二压力增加速率Pd进行比较，即步骤S230；当供应模块50中的压力增加的速率高于第二压力增加速率Pd时，则将尿素喷射嘴20控制为重复地打开和关闭，即步骤S250，从而避免尿素喷射嘴20堵塞。

然后，返回到步骤S200。

在这样的情况下，第二压力增加速率Pd可以例如为大约2.5mmbar/sec，这比第一压力增加速率Pc要低。

然而，如果在步骤S230中供应模块50中的压力增加的速率低于第二压力增加速率Pd，则将大气温度与预定温度进行比较，即步骤S240。

预定温度Tp可以表示为尿素冻结成冰的温度。

当大气温度低于预定温度Tp时，后运行操作完成，即步骤S270。

在这样的情况下，尿素可能会被冻结成冰，因而可以开启警告灯，以警告驾驶员，即步骤S260。

然而，在步骤S240中如果大气温度高于预定温度Tp，则可以确定压力平衡失败。从而将事件进行记录，即步骤S280，然而后运行操作完成，即步骤S270。

在下文中，根据本发明各个实施方式的用于防止尿素喷射嘴20发生堵塞的详细方法将被描述。

图1是显示了根据本发明各个实施方式的尿素喷射嘴的打开/关闭操作的曲线图。

参考图1所示，如果确定了尿素喷射嘴20被堵塞，那么尿素喷射嘴20被控制为以95％的打开/关闭比例进行打开和关闭。

也就是说，尿素喷射嘴20的打开持续时间和关闭持续时间以95∶5的比例进行。

以这样的控制方法，尿素喷射嘴20可以不被堵塞。

图2和图3是显示了根据本发明各个实施方式的在倒空阶段和压力平衡阶段的尿素管线中的压力变化的曲线图。

在图2、图3和图7中，“N”表示尿素喷嘴的打开/关闭比例，“L”表示供应模块50中的压力变化，“S”表示供应模块马达的转速。

在图7中，如果在后运行操作期间尿素喷射嘴20被堵塞，尿素管线30中的压力，即供应模块50中的压力降低到低于大约-400mmba，从而产生过度的负压。

为了防止这样的事情发生，如图2所示，当尿素管线30中的压力(供应模块50中的压力)在倒空阶段中达到大约-200mmbar时，尿素喷射嘴20被控制为以95％的打开/关闭比例进行打开和关闭，从而避免过度地降低尿素管线30中的压力。

也就是说，尿素管线30中的压力变化遵从由L表示的曲线而不是由L’表示的曲线。因此，在压力平衡阶段中压力会基本上达到大气压力，压力平衡完成，反向流动也不会发生。

并且，如果在压力平衡阶段中产生过量的负压，尿素喷射嘴20被控制为以95％的打开/关闭比例进行打开和关闭，从而如图3所示使尿素管线30(供应模块50)中的压力升高。因此，尿素管线30中的压力变化遵从由L表示的曲线，并且然后遵从由L’表示的曲线，从而可以增加尿素管线30中的负压。

在这样的情况下，尿素喷射嘴20的打开和关闭的控制可以在N’处开始，从而使得反向流动不会发生。

为了便于在所附权利要求中解释和精确定义，术语“前”等等用于参考在图中所示的示例性实施方式的特征的位置来对这些特征进行描述。

前面对本发明具体示例性实施方式所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方式并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方式及其各种选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等效形式所限定。

Claims

1.一种在选择性催化还原系统的后运行操作中防止尿素喷射嘴堵塞的方法，该选择性催化还原系统通过供应模块、尿素喷射嘴以及与该供应模块和该尿素喷射嘴相连接的尿素管线而将尿素罐中存储的尿素进行供应，该防止尿素喷射嘴堵塞的方法包括：

将所述供应模块中的供应压力和第一预定压力(Pa)进行比较；

当所述供应模块中的供应压力高于所述第一预定压力(Pa)时，将所述尿素喷射嘴控制为打开；或者当所述供应模块中的供应压力低于所述第一预定压力(Pa)时，将所述尿素喷射嘴控制为重复地打开/关闭；

执行压力平衡，其恢复所述供应模块中的压力；并且

当执行压力平衡完成时，停止所述后运行操作。

2.根据权利要求1所述的在选择性催化还原系统的后运行操作中防止尿素喷射嘴堵塞的方法，其中所述压力平衡包括：

将所述供应模块中的供应压力的增加速率与第一压力增加速率(Pc)进行比较；

当所述供应模块中的供应压力的增加速率高于所述第一压力增加速率(Pc)时，将所述尿素喷射嘴控制为打开；并且

当所述供应模块中的供应压力的增加速率低于所述第一压力增加速率(Pc)时，将所述尿素喷射嘴控制为重复地打开/关闭。

3.根据权利要求2所述的在选择性催化还原系统的后运行操作中防止尿素喷射嘴堵塞的方法，其中所述方法还包括：

在经过第一预定时间(ta)之后，将所述供应模块的供应压力与第二预定压力(Pb)进行比较；并且

当所述供应模块的供应压力高于所述第二预定压力(Pb)时，停止所述压力平衡。

4.根据权利要求3所述的在选择性催化还原系统的后运行操作中防止尿素喷射嘴堵塞的方法，其中所述方法还包括：

当所述供应模块的供应压力低于所述第二预定压力(Pb)时，确定是否经过了第二预定时间(tb)；并且

当经过了所述第二预定时间(tb)时，停止所述压力平衡。

5.根据权利要求4所述的在选择性催化还原系统的后运行操作中防止尿素喷射嘴堵塞的方法，其中所述方法还包括：

当压力平衡时间小于所述第二预定时间(tb)时，将所述供应模块中的供应压力的增加速率与第二压力增加速率(Pd)进行比较；并且

当所述供应模块中的供应压力的增加速率高于所述第二压力增加速率(Pd)时，将所述尿素喷射嘴控制为重复地打开/关闭。

6.根据权利要求5所述的在选择性催化还原系统的后运行操作中防止尿素喷射嘴堵塞的方法，其中所述方法还包括：

当所述供应模块中的供应压力的增加速率低于所述第二压力增加速率(Pd)时，将大气温度与预定温度(Tp)进行比较；并且

当所述大气温度高于所述预定温度(Tp)时，停止所述压力平衡。

7.根据权利要求5所述的在选择性催化还原系统的后运行操作中防止尿素喷射嘴堵塞的方法，其中所述方法还包括：

当所述大气温度低于所述预定温度(Tp)时，停止所述后运行操作。

8.根据权利要求7所述的在选择性催化还原系统的后运行操作中防止尿素喷射嘴堵塞的方法，其中所述方法还包括：

在该停止所述后运行操作之前，开启警告灯。