CN114738092B - 一种尿素喷嘴的温度控制方法及实验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种尿素喷嘴的温度控制方法，在DPF再生模式下，包括以下步骤：S01、进行DPF再生，ECU控制发动机的喷油器按照第一预设油量进行喷油，当后处理器的温度达到第一预设温度时开始计时，保持第一时长后，ECU控制喷油器的喷油量调整为第二预设油量，并开始计时，达到第二时长时，进入步骤S02，第一预设油量高于第二预设油量。S02、ECU控制发动机调整为怠速状态，直至尿素喷嘴的温度达到第二预设温度，关闭发动机。S03、清空尿素喷嘴内的尿素液。本发明还提供了一种实验方法，用于对上述的尿素喷嘴的温度控制方法进行验证。

Description

一种尿素喷嘴的温度控制方法及实验方法

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种尿素喷嘴的温度控制方法及实验方法。

背景技术

现有的SCR(Selective Catalytic Reduction，选择性催化还原)技术的还原剂供给系统以尿素系统为绝对主流，即将标准车用尿素液(以下简称尿素液)喷射到发动机排气中，尿素液受热分解为氨气，在催化剂作用下将排气中的氮氧化物转化为无害的氮气。

国六柴油车后处理增加了DPF(Diesel Particulate Filter，柴油颗粒过滤器)，用于降低排气中颗粒物的排放量。DPF需要定期再生以清除内部的碳烟，再生时温度高达550℃以上，会造成尿素喷嘴局部温度较高，尿素喷嘴易出现内部结晶、过热烧蚀损坏等问题。

因此，亟需一种尿素喷嘴的温度控制方法及实验方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种尿素喷嘴的温度控制方法，能够DPF再生造成尿素喷嘴出现内部结晶、过热烧蚀损坏等问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种尿素喷嘴的温度控制方法，在DPF再生模式下，包括以下步骤：

S01、进行DPF再生，ECU控制发动机的喷油器按照第一预设油量进行喷油，当后处理器的温度达到第一预设温度时开始计时，保持第一时长后，ECU控制所述喷油器的喷油量调整为第二预设油量，并开始计时，达到第二时长时，进入步骤S02，所述第一预设油量高于所述第二预设油量；

S02、ECU控制所述发动机调整为怠速状态，直至尿素喷嘴的温度达到第二预设温度，关闭所述发动机；

S03、清空所述尿素喷嘴内的尿素液。

可选地，步骤S01中，当DPF是在驻车状态下再生时，步骤S02中所述发动机的怠速状态包括：

所述发动机先以第一转速运行，直至所述尿素喷嘴的温度开始下降；

所述发动机调整至以第二转速运行，直至所述尿素喷嘴的温度达到所述第二预设温度，其中，所述第一转速大于所述第二转速。

可选地，步骤S01中，当DPF是在行车状态下再生时，步骤S02包括，先在不关闭所述发动机的前提下停车，然后所述发动机调整为以第三转速怠速运行，直至所述尿素喷嘴的温度达到所述第二预设温度。

可选地，步骤S02还包括开启所述尿素喷嘴，并喷射所述尿素液，以对所述尿素喷嘴进行降温。

可选地，在步骤S02中，所述发动机调整至所述怠速状态的同时，开启所述尿素喷嘴以喷射所述尿素液。

可选地，在步骤S02中，汽车的控制仪表板上的再生状态灯保持点亮状态。

可选地，步骤S03包括以下步骤：

先关闭所述尿素喷嘴，利用气流将所述尿素喷嘴进液管路内的所述尿素液吹回尿素罐内，然后再打开所述尿素喷嘴，利用气流将所述尿素喷嘴内的所述尿素液排净。

可选地，所述第一转速的取值范围为1600rpm-1800rpm，所述第二转速的取值范围为700rpm-900rpm。

可选地，所述第三转速的取值范围为700rpm-900rpm。

可选地，在非再生模式下，汽车发动机关闭时，ECU检测环境温度，当所述环境温度小于等于第三预设温度时，先关闭所述尿素喷嘴，利用气流将所述尿素喷嘴进液管路内的所述尿素液吹回尿素罐内，然后再打开所述尿素喷嘴，利用气流将所述尿素喷嘴内的所述尿素液排净。

本发明的另一个目的在于提供一种实验方法，能够验证汽车使用上述的尿素喷嘴的温度控制方法时，是否能避免DPF再生造成的尿素喷嘴出现内部结晶、过热烧蚀损坏等问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种实验方法，用于对上述的尿素喷嘴的温度控制方法进行验证，所述实验方法包括以下步骤：

S11、将尿素喷嘴安装在后处理器上，在所述尿素喷嘴的电气插接件处安装第一温度传感器，在所述尿素喷嘴上游的三通阀的第一管路的外壁处安装第二温度传感器，所述第一管路用于对接所述尿素喷嘴；

S12、分别进行驻车再生后怠速实验、驻车再生后热停机实验、行车再生后怠速实验和行车再生后热停机实验。

可选地，在步骤S12中，所述驻车再生后怠速实验包括以下步骤：

开启所述第一温度传感器和所述第二温度传感器采集温度数据，在驻车状态下进行DPF再生；

再生结束时，发动机调整至以第一转速怠速运行，直至所述尿素喷嘴的温度开始下降，所述发动机调整至以第二转速怠速运行，直至所述尿素喷嘴的温度达到第二预设温度，其中，所述第一转速大于所述第二转速；

当所述第一温度传感器和所述第二温度传感器的读数均低于第四预设温度，关闭所述第一温度传感器和所述第二温度传感器，所述第四预设温度低于所述第二预设温度。

可选地，在步骤S12中，所述驻车再生后热停机实验包括以下步骤：

开启所述第一温度传感器和所述第二温度传感器采集温度数据，在驻车状态下进行DPF再生；

再生结束时立即关闭发动机，当所述第一温度传感器和所述第二温度传感器的读数开始下降时，关闭所述第一温度传感器和所述第二温度传感器。

可选地，在步骤S12中，所述行车再生后怠速实验包括以下步骤：

开启所述第一温度传感器和所述第二温度传感器采集温度数据，在行车状态下进行DPF再生；

再生结束时，在不关闭发动机的前提下停车，同时将所述发动机调整为以第三转速怠速运行，直至所述尿素喷嘴的温度达到第二预设温度；

当所述第一温度传感器和所述第二温度传感器的读数均低于第四预设温度，关闭所述第一温度传感器和所述第二温度传感器，所述第四预设温度低于所述第二预设温度。

可选地，在步骤S12中，所述行车再生后热停机实验包括以下步骤：

开启所述第一温度传感器和所述第二温度传感器采集温度数据，在行车状态下进行DPF再生；

再生结束时立即关闭发动机，当所述第一温度传感器和所述第二温度传感器的读数开始下降时，关闭所述第一温度传感器和所述第二温度传感器。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种尿素喷嘴的温度控制方法，在DPF再生模式下，包括以下步骤：S01、进行DPF再生，ECU控制发动机的喷油器按照第一预设油量进行喷油，当后处理器的温度达到第一预设温度时开始计时，保持第一时长后，ECU控制喷油器的喷油量调整为第二预设油量，并开始计时，达到第二时长时，进入步骤S02，第一预设油量高于第二预设油量。S02、ECU控制发动机调整为怠速状态，直至尿素喷嘴的温度达到第二预设温度，关闭发动机。S03、清空尿素喷嘴内的尿素液。

该尿素喷嘴的温度控制方法通过控制喷油器先后以两种油量进行喷射，能够降低后处理器的最高温度，并将后处理器出现最高温度的时刻提前，从而使后续的降温更快。发动机怠速状态下，发动机的风扇带动气流流动，能够进一步加快后处理器和尿素喷嘴的降温。关闭发动机后，由于气流流动停止，尿素喷嘴的温度会有小幅上升，此时清空尿素喷嘴内的尿素液，能够进一步避免余温下发生结晶等问题。并且该尿素喷嘴的温度控制方法还具有节能的效果。

本发明还提供了实验方法，用于对上述的尿素喷嘴的温度控制方法进行验证，包括以下步骤：S11、将尿素喷嘴安装在后处理器上，在尿素喷嘴的电气插接件处安装第一温度传感器，在尿素喷嘴上游的三通阀的第一管路的外壁处安装第二温度传感器，第一管路用于对接尿素喷嘴。S12、分别进行驻车再生后怠速实验、驻车再生后热停机实验、行车再生后怠速实验和行车再生后热停机实验。该方法通过对比驻车再生后怠速、驻车再生后热停机、行车再生后怠速和行车再生后热停机的不同场景下尿素喷嘴的温度变化，可有效表征上述的尿素喷嘴的温度控制方法的有效性。

附图说明

图1是本发明实施例所提供的尿素喷嘴的温度控制方法的流程示意图；

图2是本发明实施例所提供的实验方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

尿素液的特性是在温度下降至-11℃时会结冰，结冰后体积膨胀约7％。当环境温度较低时，车辆熄火后，尿素系统中的尿素液会快速膨胀，如果不进行恰当设计，易造成胀坏问题。

国六柴油车后处理增加了DPF(Diesel Particulate Filter，柴油颗粒过滤器)，用于降低排气中颗粒物的排放量。DPF需要定期再生以清除内部的碳烟，再生时温度高达550℃以上，会造成尿素喷嘴局部温度较高，尿素喷嘴易出现内部结晶、过热烧蚀损坏等问题。

因此，本实施例提供了一种尿素喷嘴的温度控制方法，以解决上述的两个问题。

如图1所示，该尿素喷嘴的温度控制方法包括两种模式，一种是DPF再生模式，另一种是非再生模式。前者对应解决DPF再生时的高温环境造成的尿素喷嘴内部结晶、过热烧蚀损坏等问题，后者对应解决的是低温下尿素液结冰膨胀的问题。

当汽车进行DPF再生时，选择相应的再生模式，ECU即进入再生模式，具体的控制步骤如下：

S01、DPF再生阶段。

ECU控制发动机的喷油器按照第一预设油量进行喷油，当后处理器的温度达到第一预设温度时开始计时，保持第一时长后，ECU控制喷油器的喷油量调整为第二预设油量，并开始计时，达到第二时长时，进入步骤S02。其中，第一预设油量高于第二预设油量。可选地，第一预设温度为550℃。

如果始终以第一预设油量进行喷油，后处理器的温度会始终处于上升状态，且如果后续不使用任何的降温措施，后处理器的最高温度将出现在再生结束之后，这就给后续的散热带来更大挑战。

而本实施例所提出的控制喷油器先后以两种油量进行喷射，在再生过程的中途降低喷油量的方式，不仅能够降低后处理器的最高温度，还能将后处理器出现最高温度的时刻提前，从而使后续的降温更快更容易。后处理器与尿素喷嘴的距离很近，所以势必在再生时会存在大量的热辐射和热气流，使尿素喷嘴的温度随后处理器的温度升高而升高。所以后处理器最高温度的降低和降温速度的加快，必然有利于防止尿素喷嘴的内部结晶、过热烧蚀等现象的发生。

S02、降温阶段。

这一阶段的降温方式包括发动机怠速降温和尿素喷射降温。发动机怠速状态下，发动机的风扇带动气流流动，能够进一步加快后处理器和尿素喷嘴的降温。尿素喷射也能吸收尿素喷嘴上的大量热量，实现对尿素喷嘴的精准降温。同时，相较于添加复杂的换热管系统以对尿素喷嘴进行降温的方式，本实施例所提供的降温方式不需要添加复杂的结构，不仅能降低成本，也省去了后续对换热系统的维护。

总体而言，ECU控制发动机调整为怠速状态，直至尿素喷嘴的温度达到第二预设温度，关闭发动机。可选地，第二预设温度为80℃。

当DPF是在驻车状态下再生时，步骤S02中发动机的怠速状态分为两个阶段。首先发动机先以第一转速运行，直至尿素喷嘴的温度开始下降，然后发动机调整至以第二转速运行，直至尿素喷嘴的温度达到第二预设温度。其中，第一转速大于第二转速。可选地，第一转速的取值范围为1600rpm-1800rpm，第二转速的取值范围为700rpm-900rpm。

当DPF是在行车状态下再生时，步骤S02包括，先在不关闭发动机的前提下停车，然后发动机调整为以第三转速怠速运行，直至尿素喷嘴的温度达到第二预设温度。可选地，第三转速的取值范围为700rpm-900rpm。

发动机调整至怠速状态的同时，开启尿素喷嘴以喷射尿素液，以对尿素喷嘴进行降温。

为防止用户自行关闭发动机，可选地，在步骤S02的全过程中，汽车的控制仪表板上的再生状态灯始终保持点亮状态，直到步骤S02完成，即尿素喷嘴的温度达到第二预设温度，再生状态灯才熄灭。

S03、清空尿素喷嘴内的尿素液。

先关闭尿素喷嘴，利用气流将尿素喷嘴进液管路内的尿素液吹回尿素罐内，然后再打开尿素喷嘴，利用气流将尿素喷嘴内的尿素液排净。

在非再生模式下，为了避免低温环境下发生尿素液结冰膨胀，汽车发动机关闭时，ECU检测环境温度，当环境温度小于等于第三预设温度时，排空尿素喷嘴内的尿素液。可选地，先关闭尿素喷嘴，利用气流将尿素喷嘴进液管路内的尿素液吹回尿素罐内，然后再打开尿素喷嘴，利用气流将尿素喷嘴内的尿素液排净。可选地，第三预设温度的取值范围为0℃-5℃。

为了进一步验证上述的尿素喷嘴的温度控制方法是否能避免DPF再生造成的尿素喷嘴出现内部结晶、过热烧蚀损坏等问题，本实施例还提供了实验方法，用于对上述的尿素喷嘴的温度控制方法进行验证。该实验方法包括以下步骤：

S11、将尿素喷嘴安装在后处理器上，在尿素喷嘴的电气插接件处安装第一温度传感器，在尿素喷嘴上游的三通阀的第一管路的外壁处安装第二温度传感器，第一管路用于对接尿素喷嘴。即对尿素喷嘴本身和其上游三通阀处进行温度检测，以了解尿素喷嘴本身的温度变化，以及喷尿素状态下内部尿素液的温度变化。

S12、分别进行驻车再生后怠速实验、驻车再生后热停机实验、行车再生后怠速实验和行车再生后热停机实验。通过对比驻车再生后怠速、驻车再生后热停机、行车再生后怠速和行车再生后热停机的不同场景下尿素喷嘴的温度变化，可有效表征上述的尿素喷嘴的温度控制方法的有效性。

可选地，驻车再生后怠速实验包括以下步骤：

开启第一温度传感器和第二温度传感器采集温度数据，在驻车状态下进行DPF再生。

再生结束时，发动机调整至以第一转速怠速运行，直至尿素喷嘴的温度开始下降，发动机调整至以第二转速怠速运行，直至尿素喷嘴的温度达到第二预设温度。其中，第一转速大于第二转速。可选地，第一转速的取值范围为1600rpm-1800rpm，第二转速的取值范围为700rpm-900rpm。

当第一温度传感器和第二温度传感器的读数均低于第四预设温度时，关闭第一温度传感器和第二温度传感器，第四预设温度低于第二预设温度。

可选地，在怠速降温的同时，还可开启尿素喷射，以对尿素喷嘴进行精准降温。通过调整尿素喷射的流量，还能找到最优值，以平衡降温效率和能源效率。

可选地，驻车再生后热停机实验包括以下步骤：

开启第一温度传感器和第二温度传感器采集温度数据，在驻车状态下进行DPF再生。

再生结束时立即关闭发动机，当第一温度传感器和第二温度传感器的读数开始下降时，关闭第一温度传感器和第二温度传感器。

以上两组实验即可对比驻车状态下进行DPF再生后，怠速降温和热停机两种方式下，尿素喷嘴的温度变化，即可直观对比出怠速降温的效果，同时还有助于探索第一转速和第二转速的最优取值，以平衡降温速度、经济成本和能源效率。

可选地，行车再生后怠速实验包括以下步骤：

开启第一温度传感器和第二温度传感器采集温度数据，在行车状态下进行DPF再生。

再生结束时，在不关闭发动机的前提下停车，同时将发动机调整为以第三转速怠速运行，直至尿素喷嘴的温度达到第二预设温度。可选地，第三转速的取值范围为700rpm-900rpm。

当第一温度传感器和第二温度传感器的读数均低于第四预设温度，关闭第一温度传感器和第二温度传感器，第四预设温度低于第二预设温度。

可选地，行车再生后热停机实验包括以下步骤：

开启第一温度传感器和第二温度传感器采集温度数据，在行车状态下进行DPF再生。

再生结束时立即关闭发动机，当第一温度传感器和第二温度传感器的读数开始下降时，关闭第一温度传感器和第二温度传感器。

相类似地是，以上两组实验即可对比行车状态下进行DPF再生后，怠速降温和热停机两种方式下，尿素喷嘴的温度变化，同样可直观对比出行车再生后怠速降温的效果，同时还有助于探索行车再生后怠速降温时第三转速的最优取值，以平衡降温速度、经济成本和能源效率。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种尿素喷嘴的温度控制方法，其特征在于，在DPF再生模式下，包括以下步骤：

S01、进行DPF再生，ECU控制发动机的喷油器按照第一预设油量进行喷油，当后处理器的温度达到第一预设温度时开始计时，保持第一时长后，ECU控制所述喷油器的喷油量调整为第二预设油量，并开始计时，达到第二时长时，进入步骤S02，所述第一预设油量高于所述第二预设油量；

S02、ECU控制所述发动机调整为怠速状态，直至尿素喷嘴的温度达到第二预设温度，关闭所述发动机；

S03、清空所述尿素喷嘴内的尿素液；

所述的尿素喷嘴的温度控制方法在非再生模式下，汽车发动机关闭时，ECU检测环境温度，当所述环境温度小于等于第三预设温度时，先关闭所述尿素喷嘴，利用气流将所述尿素喷嘴进液管路内的所述尿素液吹回尿素罐内，然后再打开所述尿素喷嘴，利用气流将所述尿素喷嘴内的所述尿素液排净；

步骤S01中，当DPF是在驻车状态下再生时，步骤S02中所述发动机的怠速状态包括：

所述发动机先以第一转速运行，直至所述尿素喷嘴的温度开始下降；

所述发动机调整至以第二转速运行，直至所述尿素喷嘴的温度达到所述第二预设温度，其中，所述第一转速大于所述第二转速；

步骤S01中，当DPF是在行车状态下再生时，步骤S02包括，先在不关闭所述发动机的前提下停车，然后所述发动机调整为以第三转速怠速运行，直至所述尿素喷嘴的温度达到所述第二预设温度。

2.根据权利要求1所述的尿素喷嘴的温度控制方法，其特征在于，步骤S02还包括开启所述尿素喷嘴，并喷射所述尿素液，以对所述尿素喷嘴进行降温。

3.根据权利要求2所述的尿素喷嘴的温度控制方法，其特征在于，在步骤S02中，所述发动机调整至所述怠速状态的同时，开启所述尿素喷嘴以喷射所述尿素液。

4.根据权利要求1所述的尿素喷嘴的温度控制方法，其特征在于，在步骤S02中，汽车的控制仪表板上的再生状态灯保持点亮状态。

5.根据权利要求1所述的尿素喷嘴的温度控制方法，其特征在于，步骤S03包括以下步骤：

先关闭所述尿素喷嘴，利用气流将所述尿素喷嘴进液管路内的所述尿素液吹回尿素罐内，然后再打开所述尿素喷嘴，利用气流将所述尿素喷嘴内的所述尿素液排净。

6.根据权利要求1所述的尿素喷嘴的温度控制方法，其特征在于，所述第一转速的取值范围为1600rpm-1800rpm，所述第二转速的取值范围为700rpm-900rpm。

7.根据权利要求1所述的尿素喷嘴的温度控制方法，其特征在于，所述第三转速的取值范围为700rpm-900rpm。

8.一种实验方法，其特征在于，用于对如权利要求1-7任一项所述的尿素喷嘴的温度控制方法进行验证，所述实验方法包括以下步骤：

S11、将尿素喷嘴安装在后处理器上，在所述尿素喷嘴的电气插接件处安装第一温度传感器，在所述尿素喷嘴上游的三通阀的第一管路的外壁处安装第二温度传感器，所述第一管路用于对接所述尿素喷嘴；

S12、分别进行驻车再生后怠速实验、驻车再生后热停机实验、行车再生后怠速实验和行车再生后热停机实验；

在步骤S12中，所述驻车再生后怠速实验包括以下步骤：

开启所述第一温度传感器和所述第二温度传感器采集温度数据，在驻车状态下进行DPF再生；

再生结束时，发动机调整至以第一转速怠速运行，直至所述尿素喷嘴的温度开始下降，所述发动机调整至以第二转速怠速运行，直至所述尿素喷嘴的温度达到第二预设温度，其中，所述第一转速大于所述第二转速；

当所述第一温度传感器和所述第二温度传感器的读数均低于第四预设温度，关闭所述第一温度传感器和所述第二温度传感器，所述第四预设温度低于所述第二预设温度；

在步骤S12中，所述驻车再生后热停机实验包括以下步骤：

开启所述第一温度传感器和所述第二温度传感器采集温度数据，在驻车状态下进行DPF再生；

再生结束时立即关闭发动机，当所述第一温度传感器和所述第二温度传感器的读数开始下降时，关闭所述第一温度传感器和所述第二温度传感器；

在步骤S12中，所述行车再生后怠速实验包括以下步骤：

开启所述第一温度传感器和所述第二温度传感器采集温度数据，在行车状态下进行DPF再生；

再生结束时，在不关闭发动机的前提下停车，同时将所述发动机调整为以第三转速怠速运行，直至所述尿素喷嘴的温度达到第二预设温度；

当所述第一温度传感器和所述第二温度传感器的读数均低于第四预设温度，关闭所述第一温度传感器和所述第二温度传感器，所述第四预设温度低于所述第二预设温度；

在步骤S12中，所述行车再生后热停机实验包括以下步骤：

开启所述第一温度传感器和所述第二温度传感器采集温度数据，在行车状态下进行DPF再生；

再生结束时立即关闭发动机，当所述第一温度传感器和所述第二温度传感器的读数开始下降时，关闭所述第一温度传感器和所述第二温度传感器。

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