CN110023604A - 用于将氮氧化物还原剂喷射到内燃发动机车辆的排气管线中的系统 - Google Patents

Abstract

用于将氮氧化物还原剂喷射到内燃发动机车辆的排气管线中的系统，所述系统包括：·泵，其用于从箱抽取还原剂并将还原剂引入到排气管线中；·喷射器，其用于将还原剂引入到排气管线中；·电子控制单元，其用于控制喷射器和泵两者；·还原剂供应管线，其将泵连接至喷射器；·用于加热所述供应管线的电气线缆；泵被布置在远离喷射器某距离处，且电子控制单元与泵被布置在模块中，且通过控制电气线缆连接至喷射器，控制电气线缆与用于为喷射器供应还原剂的管线相关联。

Description

用于将氮氧化物还原剂喷射到内燃发动机车辆的排气管线中 的系统

技术领域

本发明涉及一种系统，其用于将用于还原氮氧化物的剂（agent）喷射到内燃发动机车辆的排气管线中，所述系统包括：

泵，其用于从箱抽取还原剂，且将还原剂引入到排气管线中；

至少一个喷射器，其用于通过喷射将还原剂引入到排气管线中；

电子单元，其用于驱动所述至少一个喷射器和泵两者；

用于供应所述还原剂的管道，其用于将泵联结至所述至少一个喷射器；

电气线缆，其用于加热用于供应还原剂的管道，

泵被布置在远离所述至少一个喷射器一定距离处，并且用于驱动所述至少一个喷射器和泵两者的电子单元与泵被布置在模块中且经由控制电气线缆连接至所述至少一个喷射器。

背景技术

通常，在驾驶周期开始处，在开始喷射之前，当温度使得存在液体冻结的风险时，加热供应管道，然后在车辆运动时，以低功率维持温度以便防止液体冻结。

用于将用于还原氮氧化物的剂喷射到车辆中的系统的并入是复杂的，因为管道必须在泵模块与一个或多个喷射器之间延伸，该泵模块通常被放置在车辆的后部处在还原剂箱中或者还原剂箱附近，该喷射器被放置在发动机附近。此外，其必须与电气布线修改一起进行，以便允许一方面在用于驱动一个或多个喷射器的电子单元与泵之间的、以及另一方面在用于驱动一个或多个喷射器的电子单元与一个或多个喷射器之间的电气连接。

一个商业趋势是将电子驱动单元并入到泵模块中，且因此，用于驱动一个或多个喷射器的电气布线也必须从车辆的后部被布设至前部。以这种方式将其并入要求用于驱动一个或多个喷射器的电气布线延伸通过由于因为在催化转换器附近而导致的热量而非常敏感的区域。本发明允许克服这些问题，且还提供额外的优点。

文献DE 10 2006 051724公开了将两对导体（其主要功能是加热）与SCR导管相关联。

发明内容

更具体地，本发明涉及一种系统，其用于将用于还原氮氧化物的剂喷射到内燃发动机车辆的排气管线中，所述系统包括：

泵，其用于从箱抽取还原剂并且将还原剂引入到排气管线中；

至少一个喷射器，其用于通过喷射将还原剂引入到排气管线中；

电子单元，其用于驱动所述至少一个喷射器和泵两者；

用于供应所述还原剂的管道，其用于将泵联结至所述至少一个喷射器；

电气线缆，其用于加热用于供应还原剂的管道，

泵被布置在远离所述至少一个喷射器一定距离处，且用于驱动所述至少一个喷射器和泵两者的电子单元与泵被布置在模块中，且经由控制电气线缆连接至所述至少一个喷射器，其特征在于：控制电气线缆与用于为所述至少一个喷射器供应还原剂的所述管道相关联，控制电气线缆和加热电气线缆包括用于所述至少一个喷射器的加热和控制功能的第一单线和第二单线，喷射系统还在所述至少一个喷射器附近或者在所述至少一个喷射器本身中包括在第一和第二线之间的二极管器件，所述二极管器件与所述至少一个喷射器的促动器并联地连接，使得喷射系统包括用于反转控制极性的装置；

在二极管器件的反向中，电流流动通过所述至少一个喷射器的促动器；以及，

在二极管器件的正向中，电流使所述至少一个喷射器的促动器短路，同时提供加热线缆功能。

通过本发明提供的解决方案包括，将用于一个或多个喷射器的电力供应线缆与用于为喷射器供应还原剂的被加热的管道组合，以便仅必须将该管道布设至喷射器。

该解决方案允许降低并入用于驱动还原剂喷射器的布线的复杂度。被加热的管道必须被连接至控制模块，且因此，借助于本发明，在控制模块侧上不要求额外的连接器。控制电气布线能够受益于由在靠近发动机的区域中的管道提供的热保护。

该解决方案提出，借助于二极管和极性逆变器，单对电气线为管道提供加热，且为喷射器提供控制，且因此通过使用相同的电气线用于两个功能而允许进一步优化连接的数目。用于控制喷射器所花费的时间通常但不排他地小于总时间的50%。例如，将明智地选择喷射器的静态流动速率，以便借助于优选地包括例如小于50%的确定的打开占空比（rapport cyclique d'ouverture）的PWM（脉冲宽度调制）控制，来实现所要求的最大的还原剂流动速率，从而允许通过使用来自PWM控制的可用时间（在该示例中超过50%）的在喷射器打开控制阶段之间的顺序（séquentiellement）加热。组合加热和控制模式两者允许顺序地加热和喷射。控制电气线缆和加热电气线缆遵循相同的路线。

根据一个有利的特征，控制电气线缆被并入在用于为所述至少一个喷射器供应还原剂的管道内。

根据上文的一个有利的特征，控制电气线缆被布置在还原剂所流动通过的供应管道的中空部内。

根据前述特征的一个替代方案，控制电气线缆被附连到用于为所述至少一个喷射器供应还原剂的管道的外表面。

在前述解决方案中，有必要向在泵侧上用于被加热的管道的连接器增加两个额外的连接销。

根据一个有利的特征，控制电气线缆和加热电气线缆共享公共的接地线。

连接的数目因此被优化。

根据一个有利的特征，促动器的电阻为用于所述至少一个喷射器的加热和控制功能的第一和第二单线的电阻的至少五倍大、优选地10倍大。

因此，相对于电气加热线的电阻，喷射器的促动器的电阻更大。因为这一点，在喷射器控制阶段中，在加热电阻器中耗散的能量将受到限制。

根据一个有利的特征，喷射器的静态流动速率被定大小成以便借助于PWM控制来实现所要求的还原剂的最大流动速率，PWM控制包括确定的打开占空比，优选地小于50%。

本发明还涉及一种方法，其用于借助于诸如上文中所限定的喷射系统将用于还原氮氧化物的剂喷射到内燃发动机车辆的排气管线中，其特征在于，该方法包括：

根据所述用于反转控制极性的装置的第一控制极性来在不控制喷射器的情况下加热用于供应还原剂的管道；

根据所述用于反转控制极性的装置的与第一控制极性相反的第二控制极性来控制所述至少一个喷射器。

根据上文的方法的一个有利特征：

借助于PWM控制来控制所述至少一个喷射器，所述PWM控制优选地包括确定的打开占空比，例如小于50%；

通过使用来自所述至少一个喷射器的PWM控制的可用时间在喷射器打开控制阶段之间顺序地加热用于供应还原剂的管道，所述PWM控制优选地包括确定的打开占空比，例如小于50%。

根据该特征，针对控制喷射器以及针对在当不控制喷射器时的信号时间期间加热管道两者，优化PWM控制信号的整体的使用。

附图说明

图1示出了根据现有技术的用于喷射用于还原氮氧化物的剂的系统的一个示例性实施例的局部和简化电路图。

图2示出了根据本发明的用于将用于还原氮氧化物的剂喷射到内燃发动机车辆的排气管线中的系统的第一示例性实施例的局部图。

图3A、图3B和图3C局部地且示意性地示出了根据本发明的用于将用于还原氮氧化物的剂喷射到内燃发动机车辆的排气管线中的系统的第二示例性实施例。

图4示出了根据本发明的用于将用于还原氮氧化物的剂喷射到内燃发动机车辆的排气管线中的系统的第三示例性实施例的局部和简化电路图。

具体实施方式

图1示出根据现有技术的喷射系统的局部电路图，其中，喷射系统被象征性地表示，其包括：

示意性电路板1，其用于控制喷射器2和管道3，喷射器2用于通过喷射将还原剂引入到排气管线（未示出）中，管道3用于供应还原剂，电子单元的部分（在图1中未示出）用于驱动喷射器2和用于从箱（未示出）抽取还原剂并将其引入到排气管线中的泵（未示出）两者；

电气线缆4，其用于加热用于供应还原剂的管道3；

用于控制喷射器2的电气线缆5，在该示例中，线缆5借助于连接器6连接至喷射器2。

电阻器7象征性地表示用于加热用于供应还原剂的管道3的电气线缆4的电阻。

电感器8象征性地表示喷射器2的促动器，在该示例中表示螺线管，其允许喷射器经由用于控制喷射器2的电气线缆5打开或关闭。

如所示出的，用于控制喷射器2的电气线缆5和用于加热用于供应还原剂的管道3的电气线缆4是不同的且分离地布设的。

图2示出根据本发明的系统的一个特定示例性布置，该系统用于将用于还原氮氧化物的剂喷射到内燃发动机车辆的排气管线（这些未示出）中。可以看见与还原剂的箱11相关联的泵模块10。泵模块10包括泵12和电子单元14，泵12用于从箱11抽取还原剂并且经由用于通过喷射将还原剂引入到排气管线中的喷射器13而将还原剂引入到排气管线（未示出）中，电子单元14用于驱动泵12和喷射器13两者，该电子单元还设置有用于管理用于喷射还原剂的系统的所有已知的器件，特别是设置有用于加热在箱11中的还原剂的器件15、设置有用于测量在箱11中的还原剂的水平的水平计量器16等。

如在该图2中所示，用于供应还原剂的管道17经由泵模块10将泵12联结至喷射器13，在图2中示出的特定示例中，泵12布置在远离喷射器13一定距离处。用于加热用于供应还原剂的管道17的电气线缆18被容纳在所述管道17中。

在该示例中，用于驱动喷射器13和泵12两者的电子单元14被布置在泵模块10中，且经由控制电气线缆19连接至喷射器13。

根据本发明，如在图2中所示，控制电气线缆19与管道17相关联，管道17用于沿其将泵模块联结至喷射器13的延伸来为喷射器13供应还原剂。

根据图2的示例，替代性地根据本发明的多个不同的变型实施例，控制电气线缆19可以：

附连到用于为喷射器供应还原剂的管道17的外表面；或者

被并入在用于为喷射器13供应还原剂的管道17内，并且特别地布置在还原剂所流动通过的供应管道17的中空部内。

根据图2，控制电气线缆19经由第一连接器20连接至喷射器，且例如经由第二、四销连接器21连接至泵模块10：两个销用于控制电气线缆19，并且两个销用于加热电气线缆18。

在图2中，控制电气线缆19和加热电气线缆18遵循从泵模块10至喷射器13的相同路线。

根据图3A、图3B和图3C的示例示出管道30，其用于为喷射器单独地供应还原剂，未示出喷射器和泵模块。第一端31经由第一横向流体连接器33连接至喷射器，且与第一端相反的第二端32经由第二横向流体连接器34连接至泵模块。

图3B和图3C分别示出在两端31和32处沿着图3A中的线BB和CC贯穿供应管道30的横截面。沿着线BB和CC的横截面在流体连接器33和34之后形成，且本身不示出用于还原剂的管道30的中空部。

图3B和图3C示出例如用于加热供应管道30的电气线缆或线36、用于控制喷射器的电气线缆35或线以及公共的接地线或者电气线缆37，所有这三者都被并入在供应管道30内。

图3A还示意性示出：

第一电气连接器38，其用于将用于控制喷射器的电气线缆35或线以及公共的接地线37电气连接至喷射器，电气连接器38被定位在供应管道30的第一端31的轴向出口处；以及

第二电气连接器39，其用于将用于控制喷射器的电气线缆35或线、加热电气线缆或线36以及公共的接地线37电气连接至泵模块，电气连接器38被定位在供应管道30的第二端32的轴向出口处。

图4的图示出了根据本发明的喷射系统的象征性和局部电路图，其包括：

示意性电路板101，其用于控制喷射器102和管道103，喷射器102用于通过喷射将还原剂引入到排气管线（未示出）中，管道103用于供应还原剂，电子单元的部分（在图4中未示出）用于驱动喷射器102和泵（未示出）两者，用于从箱（未示出）抽取还原剂并将还原剂引入到排气管线中；

电气线缆110、111，其用于加热用于供应还原剂的管道3；

用于控制喷射器102的电气线缆110、111，在示例中，该线缆110、111借助于连接器106连接至喷射器2。

在根据图4的本发明的该第三实施例中，控制电气线缆和加热电气线缆包括用于加热管道103和控制喷射器102的功能的第一单线110和第二单线111，喷射系统还在喷射器102附近或者在喷射器102本身（例如其本体（未示出））中包括二极管器件112，该二极管器件与喷射器102的促动器108并联地连接在第一线110和第二线111之间，该二极管器件例如如所示出的那样在连接器106中，使得喷射系统包括例如布置在电路板101上的根据任何已知的器件（未示出）的用于反转控制极性的装置，在二极管112的反向中（即，在图4中从线110至线111）电流流动通过喷射器102的促动器108，且在二极管的正向中（即，在图4中从线111至线110）电流使喷射器102的促动器108短路，同时通过流动通过二极管112和电阻器107来提供用于加热管道103的线缆的功能。

在图4的示例中，象征性地示出的喷射器102是利用螺线管操作的喷射器，且促动器108因此是自感线圈。

现在将描述用于借助于根据图4的喷射系统将用于还原氮氧化物的剂喷射到内燃发动机车辆的排气管线中的方法。

该方法特别地包括：

根据用于反转控制极性的所述装置（在图4中未示出）的第一控制极性，在不控制喷射器102的情况下加热用于供应还原剂的管道103；

根据用于反转控制极性的装置的与第一控制极性相反的第二控制极性来控制所述至少一个喷射器102。

例如，将明智地选择喷射器的静态流动速率以便实现所要求的还原剂的最大流动速率，优选地以如下方式：

借助于PWM控制来控制喷射器102，PWM控制包括确定的打开占空比，优选地小于50%；

通过使用来自喷射器102的PWM控制的可用时间在喷射器打开控制阶段之间顺序地加热用于供应还原剂的管道103，PWM控制优选地包括确定的打开占空比，优选地小于50%。

Claims (9)

1.一种用于将用于还原氮氧化物的剂喷射到内燃发动机车辆的排气管线中的系统，所述系统包括：

·泵（12），所述泵用于从箱抽取还原剂并将所述还原剂引入到所述排气管线中；

·至少一个喷射器(13、102) ，所述至少一个喷射器用于通过喷射将所述还原剂引入到所述排气管线中；

·电子单元（14），所述电子单元用于驱动所述至少一个喷射器和所述泵两者；

·用于供应所述还原剂的管道（17、30、103），所述管道将所述泵联结至所述至少一个喷射器；

·电气线缆（18），所述电气线缆用于加热用于供应所述还原剂的管道，

所述泵被布置在远离所述至少一个喷射器一定距离处，且用于驱动所述至少一个喷射器和所述泵两者的所述电子单元与所述泵被布置在模块（10）中，且经由控制电气线缆（19）连接至所述至少一个喷射器，其特征在于：所述控制电气线缆（19、35、110）与用于为所述至少一个喷射器供应还原剂的所述管道相关联，所述控制电气线缆和所述加热电气线缆包括用于所述至少一个喷射器（102）的加热和控制功能的第一单线（110）和第二单线（111），所述喷射系统还在所述至少一个喷射器附近或者在所述至少一个喷射器本身中包括在所述第一线（110）与第二线（111）线之间的二极管器件（112），所述二极管器件与所述至少一个喷射器的促动器（108）并联地连接，使得所述喷射系统包括用于反转所述控制极性的装置；

·在所述二极管器件（112）的反向中，电流流动通过所述至少一个喷射器（102）的促动器（108）；并且

·在所述二极管器件（112）的正向中，所述电流使所述至少一个喷射器（102）的促动器（108）短路，同时提供加热线缆功能。

2.根据权利要求1所述的喷射系统，其中，所述控制电气线缆（19、35）被并入在用于为所述至少一个喷射器供应还原剂的管道（17、30）内。

3.根据权利要求2所述的喷射系统，其中，所述控制电气线缆（19、35）被布置在所述还原剂所流动通过的所述供应管道（17、30）的中空部内。

4.根据权利要求1所述的喷射系统，其中，所述控制电气线缆（19、35）附连到用于为所述至少一个喷射器供应还原剂的管道（17、30）的外表面。

5.根据权利要求1到4中的任一项所述的喷射系统，其中，所述控制电气线缆（35）和所述加热电气线缆（36）共享公共的接地线（37）。

6.根据权利要求1到5中的任一项所述的喷射系统，其中，所述促动器（108）的电阻为用于所述至少一个喷射器（102）的加热和控制功能的第一（110）和第二（111）单线的电阻（107）的至少五倍大、优选地10倍大。

7.根据权利要求1到6中的任一项所述的喷射系统，其中，所述喷射器的静态流动速率被定大小成以便借助于PWM控制来实现所要求的还原剂的最大流动速率，所述PWM控制包括确定的打开占空比，优选地小于50%。

8.一种用于借助于根据权利要求1至7中的任一项所述的喷射系统将用于还原氮氧化物的剂喷射到内燃发动机车辆的排气管线中的方法，其特征在于，所述方法包括：

·根据所述用于反转控制极性的装置的第一控制极性，在不控制所述喷射器（102）的情况下，加热用于供应所述还原剂的管道（103）；

·根据所述用于反转控制极性的装置的与所述第一控制极性相反的第二控制极性，来控制所述至少一个喷射器（102）。

9.根据权利要求8所述的喷射方法，其中：

·借助于PWM控制来控制所述至少一个喷射器（102），所述PWM控制优选地包括确定的打开占空比，例如小于50%；

·通过使用来自所述至少一个喷射器（102）的PWM控制的可用时间在喷射器打开控制阶段之间顺序地加热用于供应所述还原剂的管道（103），所述PWM控制优选地包括确定的打开占空比，例如小于50%。