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CN103827456A - 异物除去方法和选择还原催化系统 - Google Patents

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CN103827456A
CN103827456A CN201280046802.5A CN201280046802A CN103827456A CN 103827456 A CN103827456 A CN 103827456A CN 201280046802 A CN201280046802 A CN 201280046802A CN 103827456 A CN103827456 A CN 103827456A
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CN
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urea water
foreign matter
selective reduction
water pressure
control module
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Application number
CN201280046802.5A
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冈本泰雄
景山游大
作本弘司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
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Publication date
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Abstract

提供了一种异物除去方法和选择还原催化系统，除去作为堵塞供应模块或其周边的尿素水路径的原因的异物，从而消除尿素水路径的堵塞或者防患于未然，同时减轻驾驶者的负担。该异物除去方法：为了消除选择还原催化系统（100）中的尿素水路径的堵塞或者防患于未然，使尿素水路径中的尿素水压力变动，除去作为堵塞原因的异物，该选择还原催化系统（100）将尿素水供给至选择还原催化剂（103）而将排出气体中的NOx净化。

Description

异物除去方法和选择还原催化系统
技术领域
本发明涉及异物除去方法和选择还原催化系统，为了消除选择还原催化系统中的尿素水路径的堵塞或防患于未然，将作为堵塞原因的异物除去。
背景技术
作为用于净化柴油发动机排出气体中的NOx的排出气体净化系统，正在开发使用选择还原催化剂的选择还原催化系统。
该选择还原催化系统将贮存于尿素箱的尿素水供给至选择还原催化剂的排出气体上游，用排出气体的热生成氨，通过该氨用选择还原催化剂将NOx还原而净化（例如参照专利文献1）。尿素水从设于选择还原催化剂上游侧的定量阀（dosing valve）喷射，从而供给至选择还原催化剂的排出气体上游。
尿素水向定量阀的供给由具备供应模块泵（SM泵）或尿素水压力传感器等的供应模块（SM）完成。供应模块经由送液管道与尿素箱连接，将从尿素箱经由送液管道吸起的尿素水通过连接供应模块和定量阀的压送管道供给至定量阀。此时，进行反馈控制以使供应模块的尿素水压力传感器的测定值成为恒定，在尿素水压力成为恒定后开始尿素水的喷射。
在先技术文献
专利文献：
专利文献1：日本特开2000－303826号公报。
发明的概要
发明所要解决的课题
然而，由于结晶化的尿素水固体或混入尿素水的粉尘等异物而供应模块或其周边的尿素水路径被堵塞时，发生尿素水压力的异常上升等，不能进行尿素水压力的适当控制，不能开始尿素水的喷射。结果，不能适当地将排出气体中的NOx净化。
另外，在发生这种不良状况的情况下，点亮故障警告灯（MIL），使驾驶者了解异常的发生。由此，驾驶者意识到车辆的故障，基于故障警告灯的显示而将车辆的修理委托给制造商等。可是，尿素水路径的堵塞很少能够通过车辆侧的控制简单地消除，如果在发生尿素水路径的堵塞的情况下一律施以警告，则不论是否能够通过车辆侧的控制来简单地消除，驾驶者都必须委托车辆的修理，给驾驶者带来很大困扰。
发明内容
于是，本发明的目的在于，提供异物除去方法和选择还原催化系统，能够将作为堵塞供应模块或其周边的尿素水路径的原因的异物除去，从而消除尿素水路径的堵塞或者防患于未然，同时减轻驾驶者的负担。
用于解决问题的技术方案
为了达成该目的而创造的本发明是使选择还原催化系统的尿素水路径中的尿素水压力变动的异物除去方法，该选择还原催化系统将尿素水供给至选择还原催化剂而将排出气体中的NOx净化。
也可以是，通过将所述尿素水路径中的尿素水压力的上升和下降重复规定次数，使所述尿素水路径中的尿素水压力变动。
也可以是，在点火装置（ignition）接通后，在使所述尿素水压力上升之前，使所述尿素水路径中的尿素水压力变动。
也可以是，在点火装置断开后，在从所述尿素水路径的压送管道抽取尿素水之前，使所述尿素水路径中的尿素水压力变动。
也可以是，在所述尿素水压力超过异常阈值时，使所述尿素水路径中的尿素水压力变动。
另外，本发明为一种选择还原催化系统，其具备：选择还原催化剂，连接至排气管；定量阀，在所述选择还原催化剂的上游侧喷射尿素水；供应模块，将尿素箱内的尿素水吸起而将尿素水供给至所述定量阀，并且使剩余的尿素水返回至所述尿素箱内；以及定量控制模块，控制所述定量阀和所述供应模块。其中，所述定量控制模块构成为执行异物除去模式，该异物除去模式使所述选择还原催化系统的尿素水路径中的尿素水压力变动。
所述定量控制模块也可以通过将所述尿素水路径中的尿素水压力的上升和下降重复规定次数，从而使所述尿素水路径中的尿素水压力变动。
所述定量控制模块也可以在点火装置接通后、在使所述尿素水压力上升之前执行所述异物除去模式。
所述定量控制模块也可以在点火装置断开后，在从所述尿素水路径的压送管道抽取尿素水之前执行所述异物除去模式。
所述定量控制模块也可以在所述尿素水压力超过异常阈值时执行所述异物除去模式。
发明的效果
依照本发明，能够将作为堵塞供应模块或其周边的尿素水路径的原因的异物除去，从而消除尿素水路径的堵塞或者防患于未然，同时减轻驾驶者的负担。
附图说明
图1是表示应用本发明的选择还原催化系统的一例的概略图。
图2是表示定量控制模块的输入输出构成的图。
图3是表示本发明的异物除去模式的动作流程的流程图。
图4是表示本发明的选择还原催化系统的动作流程的流程图。
图5是表示异物除去模式1中的时间与尿素水压力的关系的图。
图6是表示异物除去模式2中的时间与尿素水压力的关系的图。
图7是表示异物除去模式3中的时间与尿素水压力的关系的图。
具体实施方式
以下，基于附图说明本发明的优选实施方式。
首先，说明搭载于车辆的选择还原催化系统。
如图1所示，选择还原催化系统100具备：选择还原催化剂103，连接至发动机101的排气管102；定量阀104，在选择还原催化剂103的上游侧（排出气体的上游侧）喷射尿素水；尿素箱105，贮存尿素水；供应模块（SM）106，将尿素箱105内的尿素水吸起并将尿素水供给至定量阀104，并且使剩余的尿素水返回至尿素箱105内；以及定量控制模块（DCM）107，控制定量阀104或供应模块106等。
在发动机101的排气管102上，从排出气体的上游侧到下游侧，依次配置氧化催化剂（DOC）和柴油颗粒过滤器（DPF）108、选择还原催化剂103。氧化催化剂用于将从发动机101排出的排出气体中的NO氧化为NO2，控制排出气体中的NO与NO2的比率，提高选择还原催化剂103的脱硝效率。另外，柴油颗粒过滤器用于捕集排出气体中的粒子状物质（PM）。
定量阀104为以下构造：在充满高压尿素水的气缸上设置喷嘴，将堵塞该喷嘴的阀体安装于具有狭缝的筒状柱塞。通过对线圈通电而提升柱塞，能够使阀体从喷嘴分离而喷射尿素水。另外，由于在定量阀104的内部设有经由柱塞将阀体施力至常闭状态的弹簧，如果停止向线圈通电，则柱塞因该弹簧力下降而阀封堵喷嘴，所以尿素水的喷射停止。
在定量阀104的上游侧的排气管102上设有排气温度传感器109，测定选择还原催化剂103的入口处的排出气体的温度（选择还原催化剂入口温度）。另外，在选择还原催化剂103的上游侧（在此，排气温度传感器109的上游侧），设有检测选择还原催化剂103的上游侧的NOx浓度的上游侧NOx传感器110，在选择还原催化剂103的下游侧，设有检测选择还原催化剂103的下游侧的NOx浓度的下游侧NOx传感器111。
供应模块106具备：供应模块泵（SM泵）112，压送尿素水；供应模块温度传感器（SM温度传感器）113，测定供应模块106的温度（流经供应模块106的尿素水的温度）；尿素水压力传感器114，测定供应模块106内的尿素水的压力（供应模块泵112的吐出侧的压力）；可逆阀115，通过切换尿素水的流路，切换将来自尿素箱105的尿素水供给至定量阀104或者使定量阀104内的尿素水返回至尿素箱105。在此，在可逆阀115断开时，将来自尿素箱105的尿素水供给至定量阀104，在可逆阀115接通时，使定量阀104内的尿素水返回至尿素箱105。
在将可逆阀115切换为将尿素水供给至定量阀104的情况下，供应模块106通过该供应模块泵112将尿素箱105内的尿素水经由送液管道（suction line）116吸起，经由压送管道（pressure line）117供给至定量阀104，使剩余的尿素水通过回收管道（尾管，after line）118返回至尿素箱105。
在尿素箱105上设有选择还原催化剂传感器119。选择还原催化剂传感器119具备：水位传感器120，测定尿素箱105内的尿素水的水位；温度传感器121，测定尿素箱105内的尿素水的温度；以及品质传感器122，测定尿素箱105内的尿素水的品质。品质传感器122例如根据超声波的传播速度或导电性来检测尿素水的浓度或异种混合物是否混合于尿素水，检测尿素箱105内的尿素水的品质。
用于冷却发动机101的冷却水循环的冷却管道123连接至尿素箱105和供应模块106。冷却管道123穿过尿素箱105内，在流经冷却管道123的冷却水与尿素箱105内的尿素水之间进行热交换。同样，冷却管道123穿过供应模块106内，在流经冷却管道123的冷却水与供应模块106内的尿素水之间进行热交换。
在冷却管道123上设有箱加热器阀（冷却剂阀）124，切换是否将冷却水供给至尿素箱105和供应模块106。此外，虽然冷却管道123也连接至定量阀104，但是定量阀104构成为不论箱加热器阀124是否开闭均被供给冷却水。此外，虽然在图1中将图简化示出，但冷却管道123配置成沿着尿素水所通过的送液管道116、压送管道117和回收管道118。
接着，说明定量控制模块107的输入输出构成。
如图2所示，在定量控制模块107上，连接有来自以下部件的输入信号线：上游侧NOx传感器110、下游侧NOx传感器111、选择还原催化剂传感器119（水位传感器120、温度传感器121和品质传感器122）、排气温度传感器109、供应模块106的供应模块温度传感器113和尿素水压力传感器114、以及控制发动机101的发动机控制模块（ECM）125。从发动机控制模块125输入外部气温、发动机参数（发动机转速等）的信号。
另外，在定量控制模块107上，连接有通往以下部件的输出信号线：箱加热器阀124、供应模块106的供应模块泵112和可逆阀115、定量阀104、上游侧NOx传感器110的加热器、以及下游侧NOx传感器111的加热器。此外，关于定量控制模块107与各机器的信号的输入输出，可以是经由个别信号线的输入输出、经由控制器局域网络（CAN）的输入输出中的任一种。
定量控制模块107构成为：基于来自发动机控制模块125的发动机参数的信号和来自排气温度传感器109的排出气体温度，推定排出气体中的NOx量，并且基于推定的排出气体中的NOx量而确定从定量阀104喷射的尿素水量，进而在通过定量阀104以确定的尿素水量喷射时，基于上游侧NOx传感器110的检测值来控制定量阀104，从而调整从定量阀104喷射的尿素水量。
在本实施方式的选择还原催化系统100中，为了消除选择还原催化系统100中的尿素水路径的堵塞或者防患于未然，采用以下异物除去方法：使尿素水路径中的尿素水压力（尿素水压力传感器114的测定值）变动，除去作为堵塞原因的异物。此外，该选择还原催化系统100将尿素水供给至选择还原催化剂103而将排出气体中的NOx净化。
此外，尿素水路径是指例如供应模块106或其周边的尿素水所流经的路径，但并不限于此，还包含尿素水所流经的其它路径。
该异物除去方法通过安装于定量控制模块107的模式之一的异物除去模式来实现。因此，本实施方式中的定量控制模块107为了消除供应模块106内的尿素水路径的堵塞或者防患于未然，构成为执行以下异物除去模式：控制供应模块106而使尿素水路径中的尿素水压力变动，除去作为堵塞原因的异物。
如图3所示，异物除去模式由以下步骤构成：步骤S101，使尿素水压力下降；步骤S102，判断尿素水压力是否在预先设定的下限阈值以下；步骤S103，使尿素水压力上升；步骤S104，判断尿素水压力是否在预先设定的上限阈值以上；步骤S105，使尿素水压力下降；步骤S106，判断尿素水压力是否在预先设定的下限阈值以下；步骤S107，将重复次数加1；以及步骤S108，判断重复次数是否在预先设定的规定次数以上。
在步骤S101中，定量控制模块107控制供应模块106而使尿素水路径中的尿素水压力下降。该步骤S101重复，直到在步骤S102中判断尿素水压力为预先设定的下限阈值以下。
在步骤S103中，定量控制模块107控制供应模块106而使尿素水路径中的尿素水压力上升。重复该步骤S103，直到在步骤S104中判断为尿素水压力成为预先设定的上限阈值以上。
在步骤S105中，定量控制模块107控制供应模块106而使尿素水路径中的尿素水压力下降。重复该步骤S105，直到在步骤S106中判断为尿素水压力成为预先设定的下限阈值以下。
在步骤S107和步骤S108中，对进行了到此为止的一系列动作的重复次数进行计数，重复步骤S101～108，直到该重复次数成为预先设定的规定次数。
这样，定量控制模块107在异物除去模式中，控制供应模块106而将尿素水路径中的尿素水压力的上升和下降重复规定次数，从而使尿素水路径中的尿素水压力变动而除去异物。
定量控制模块107执行异物除去模式的时机并未特别限定，但是考虑如下时机。
（1）定量控制模块107控制供应模块106，在用尿素水充满了连接供应模块106和定量阀104的压送管道117之后、在使尿素水压力上升之前执行异物除去模式。
（2）定量控制模块107在点火装置刚断开后执行异物除去模式。
（3）定量控制模块107在为了使尿素水压力恒定而对供应模块106进行反馈控制时，在尿素水压力超过异常阈值时执行异物除去模式。在此，异常阈值是指成为用于供定量控制模块107基于尿素水压力的异常上升而判断产生了何种异常的基准的阈值。
这些方案可以单独执行，也可以结合执行。以下，将在（1）～（3）的时机执行的异物除去模式分别称为异物除去模式1～3。
如图4所示，选择还原催化系统100的通常动作模式由以下步骤构成：步骤S201，驾驶者接通点火装置；步骤S202，判断排气温度是否在预先设定的阈值以上；步骤S203，启动选择还原催化剂控制系统；步骤S204，启动供应模块泵112；步骤S205，用尿素水充满压送管道117；步骤S206，使尿素水压力上升；步骤S207，判断是否已将尿素水压力控制为恒定；步骤S208，开始尿素水的喷射；步骤S209，驾驶者断开点火装置；步骤S210，从压送管道117抽取尿素水；步骤S211，关闭（shut down）选择还原催化剂控制系统；步骤S212，确定尿素水压力的异常；步骤S213，从压送管道117抽取尿素水；步骤S214，关闭选择还原催化剂控制系统；步骤S215，驾驶者断开点火装置。
在步骤S202中，在步骤S201中接通点火装置后待机，直到排气温度成为预先设定的阈值以上。
在步骤S203中，发动机控制模块125控制定量控制模块107，启动选择还原催化剂控制系统。
在步骤S204、步骤S205中，定量控制模块107控制供应模块106，启动供应模块泵112，并用尿素水充满压送管道117。
在步骤S206中，定量控制模块107控制供应模块106而使尿素水压力上升，并且以尿素水压力在规定值成为恒定的方式反馈控制供应模块106。
在步骤S207中，判断尿素水压力是否在规定值成为恒定，如果尿素水压力在规定值成为恒定，则前往步骤S208，如果不是，则前往步骤S212。
在步骤S208中，定量控制模块107控制定量阀104和供应模块106，开始尿素水的喷射。
在步骤S210中，在步骤S209中运转结束而点火装置断开之后，定量控制模块107控制供应模块106而从压送管道117抽取尿素水。
在步骤S211中，发动机控制模块125控制定量控制模块107而关闭选择还原催化剂控制系统。
另一方面，在步骤S212中，检测在尿素水压力超过异常阈值时发生了何种异常，确定尿素水压力的异常。
在步骤S213中，定量控制模块107控制供应模块106，从压送管道117抽取尿素水。
在步骤S214中，发动机控制模块125控制定量控制模块107而关闭选择还原催化剂控制系统并待机，直到在步骤S215中运转结束而点火装置断开。
由这些步骤S201～S215构成通常动作模式的一个驾驶循环。
在这一个驾驶循环中，异物除去模式1在步骤S205之后执行。此时的尿素水压力的转变如图5所示，在用尿素水充满压送管道117之后使尿素水压力下降，并且重复尿素水压力的上升和下降，此后，转移至将尿素水压力在规定值控制为恒定的通常动作。
另外，异物除去模式2在步骤S209之后执行。此时的尿素水压力的转变如图6所示，从尿素水压力在规定值被控制为恒定的状态起，使尿素水压力下降，并且重复尿素水压力的上升和下降，此后，从压送管道117抽取尿素水，关闭选择还原催化剂控制系统。
这些异物除去模式1和异物除去模式2以如下目的而执行：不管是否发生尿素水路径的堵塞，均消除尿素水路径的堵塞或者防患于未然。
另一方面，异物除去模式3在步骤S212之后执行。此时的尿素水压力的转变如图7所示，在尿素水压力异常上升而成为异常阈值以上时，使尿素水压力下降，并且重复尿素水压力的上升和下降，此后，从压送管道117抽取尿素水，关闭选择还原催化剂控制系统。此外，图7中的测定界限值是指能够用尿素水压力传感器114测定的尿素水压力的界限值，不能由尿素水压力传感器114测定在此以上的值。
该异物除去模式3实际上以在尿素水路径的堵塞发生后消除尿素水路径的堵塞作为目的。在即使若干次重复点火装置接通和点火装置断开而数次执行异物除去模式3，尿素水路径的堵塞也不消除的情况下，点亮故障警告灯而使驾驶者了解异常即可。由此，能够判断是否为通过车辆侧的控制能够简单地消除的不良状况，能够防止以下情形：不管是否为能够消除的不良状况均向驾驶者警告故障，对驾驶者强加过度的负担。
如以上说明的那样，依照本发明，能够除去作为将供应模块或其周边的尿素水路径堵塞的原因的异物，消除尿素水路径的堵塞或者防患于未然，同时减轻驾驶者的负担。
此外，所述实施方式不过是用于实现本发明的一种方案，而并非旨在限定异物除去模式的动作流程或选择还原催化系统的动作流程。即，在能够实现本发明的思想的范围内，能够进行各种各样的设计变更。
符号说明
100 选择还原催化系统
101 发动机
102 排气管
103 选择还原催化剂
104 定量阀
105 尿素箱
106 供应模块
109 排气温度传感器
110 上游侧NOx传感器
111 下游侧NOx传感器
112 供应模块泵
113 供应模块温度传感器
114 尿素水压力传感器
115 可逆阀
116 送液管道
117 压送管道
118 回收管道
119 选择还原催化剂传感器
120 水位传感器
121 温度传感器
122 品质传感器
123 冷却管道
124 箱加热器阀
125 发动机控制模块

Claims (10)

1.一种异物除去方法，其特征在于，
使选择还原催化系统的尿素水路径中的尿素水压力变动，该选择还原催化系统将尿素水供给至选择还原催化剂而将排出气体中的NOx净化。
2.根据权利要求1所述的异物除去方法，其特征在于，
通过将所述尿素水路径中的尿素水压力的上升和下降重复规定次数，使所述尿素水路径中的尿素水压力变动。
3.根据权利要求1或2所述的异物除去方法，其特征在于，
在点火装置接通后，在使所述尿素水压力上升之前使所述尿素水路径中的尿素水压力变动。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的异物除去方法，其特征在于，
在点火装置断开后，在从所述尿素水路径的压送管道抽取尿素水之前使所述尿素水路径中的尿素水压力变动。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的异物除去方法，其特征在于，
当所述尿素水压力超过异常阈值时，使所述尿素水路径中的尿素水压力变动。
6.一种选择还原催化系统，具备：
选择还原催化剂，连接至排气管；
定量阀，在所述选择还原催化剂的上游侧喷射尿素水；
供应模块，将尿素箱内的尿素水吸起并供给至所述定量阀，并且使剩余的尿素水返回至所述尿素箱内；以及
定量控制模块，控制所述定量阀和所述供应模块，
该选择还原催化系统的特征在于，
所述定量控制模块构成为执行异物除去模式，该异物除去模式使所述选择还原催化系统的尿素水路径中的尿素水压力变动。
7.根据权利要求6所述的选择还原催化系统，其特征在于，
所述定量控制模块通过将所述尿素水路径中的尿素水压力的上升和下降重复规定次数，使所述尿素水路径中的尿素水压力变动。
8.根据权利要求6或7所述的选择还原催化系统，其特征在于，
所述定量控制模块在点火装置接通后，在使所述尿素水压力上升之前执行所述异物除去模式。
9.根据权利要求6～8中任一项所述的选择还原催化系统，其特征在于，
所述定量控制模块在点火装置断开后，在从所述尿素水路径的压送管道抽取尿素水之前执行所述异物除去模式。
10.根据权利要求6～9中任一项所述的选择还原催化系统，其特征在于，
所述定量控制模块在所述尿素水压力超过异常阈值时执行所述异物除去模式。
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