ЦИКЛЫ ПРОМЫВКИ ДЛЯ СИСТЕМЫ ВПРЫСКА МОЧЕВИНЫ Российский патент 2016 года по МПК F01N9/00 F01N3/20 

По настоящей заявке испрашивается приоритет в соответствии с предварительной заявкой на выдачу патента США №61/526,102, поданной 22 августа 2011 г., которая включена в настоящий документ посредством ссылки.

Уровень техники

Системы селективного каталитического восстановления ("SCR") с последующей обработкой выхлопных газов играют важную роль в снижении концентрации выбросов NOx из двигателей внутреннего сгорания, например дизельных двигателей. Системы SCR в целом содержат источник раствора мочевины, насосный агрегат для нагнетания раствора мочевины, дозирующий агрегат для подачи регулируемого количества или на регулируемой скорости раствора мочевины на катализатор SCR, и впрыскиватель, подающий раствор мочевины в область разложения мочевины в пути потока выхлопных газов, расположенный выше по потоку от катализатора SCR.

Во многих системах SCR также используется газ под давлением, который способствует подаче потока раствора мочевины во впрыскиватель. Несмотря на существенное снижение концентрации выбросов NOx, системы SCR имеют ряд недостатков и проблем. Применение растворов мочевины в системах SCR может приводить к росту кристаллов мочевины или отложениям на различных компонентах системы, что может нарушать их работу. Из-за образования отложений мочевины при воздействии на раствор мочевины повышенных температур впрыскивающие форсунки могут засоряться. Также такие отложения могут образовываться на катализаторе SCR или других компонентах, расположенных в пути потока выхлопных газов или подвергаемых другим образом воздействию высоких температур. Утечки мочевины в окружающую среду способны наносит вред или повреждать другие компоненты системы. Необходимость в уменьшении этих и других недостатков, связанных с системами SCR, использующими раствор мочевины, давно назрела.

Раскрытие изобретения

Некоторые приведенные в качестве примера варианты осуществления представляют способы осуществления цикла промывки, предусматривающие управление системой впрыска мочевины для подачи раствора мочевины к первому впускному отверстию смесительной камеры, подачи сжатого газа ко второму впускному отверстию смесительной камеры, и выдачи комбинированного потока из сжатого газа и раствора мочевины из смесительной камеры. Давление комбинированного потока отслеживают в месте ниже по потоку от первого впускного отверстия и второго впускного отверстия. Цикл промывки осуществляют на основе отслеживаемого давления, при этом поток сжатого газа прекращают, и раствор мочевины подают в смесительную камеру. Приведенная в качестве примера система содержит контроллер, выполненный с возможностью регулирования системы впрыска мочевины для осуществления цикла промывки в соответствии с приведенным в качестве примера способом. Другие аспекты, варианты осуществления, формы, признаки, благоприятные эффекты, цели и преимущества станут более очевидными из подробного описания и фигур, представленных в настоящем документе.

Краткое описание чертежей

На Фиг. 1 представлен схематический вид приведенной в качестве примера пневматической система впрыска мочевины.

На Фиг. 2 представлен вид в разрезе части приведенной в качестве примера пневматической системы впрыска мочевины.

На Фиг. 3 представлен поэлементный вид в перспективе и в разрезе некоторых компонентов, показанных на Фиг. 2.

На Фиг. 4А-4D представлены сечения некоторых компонентов, показанных на Фиг. 2 и 3, выполненные в разный момент во время закрытия клапана.

На Фиг. 5-8 представлены блок-схемы процесса управления системой впрыска мочевины.

На Фиг. 9 представлен вид в разрезе сбоку приведенного в качестве примера насосного агрегата системы впрыска мочевины.

На Фиг. 10 представлен вид в разрезе сбоку приведенного в качестве примера пути потока выхлопных газов системы SCR с последующей обработкой.

На Фиг. 11 представлен вид в перспективе приведенного в качестве примера перемешивающего устройства системы SCR с последующей обработкой.

На Фиг. 12 представлен график, отображающий превращение процентного содержания NOx несколькими системами SCR с последующей обработкой с перемешивающими устройствами и без них.

Осуществление изобретения

Для предложения и раскрытия идей настоящего изобретения далее с использованием характерной терминологии будут описаны варианты осуществления, показанные на фигурах. Тем не менее, необходимо понимать, что показанные варианты осуществления не ограничивают объем настоящего изобретения и предусматривают внесение любых изменений и дополнительных модификаций в представленные варианты осуществления, а также любые дополнительные варианты применения представленных идей настоящего изобретения, понятных специалистам в области техники, к которой относится настоящее изобретение.

На Фиг. 1 показана приведенная в качестве примера система 100 впрыска раствора мочевины в систему SCR с последующей обработкой выхлопных газов. Система 100 может быть установлена на транспортном средстве с приводом от двигателя, такого как дизельный двигатель, или от двигателя, применяемого для других целей, например в системах генерирования электроэнергии или в насосных системах. Система 100 содержит насос 134, который отбирает раствор мочевины из бака 140 через сетчатый фильтр 138 и обратный клапан 136. Предпочтительным раствором мочевины является жидкость для систем выхлопа дизельных двигателей (DEF), которая содержит 32,5% раствора мочевины высокой степени очистки и 67,5% деминирализованной воды. Следует понимать, однако, что также можно использовать и другие растворы мочевины. В предпочтительном варианте насос 134 представляет собой мембранный насос, однако, следует понимать, что также можно использовать и другие типы насосов. Насос 134 выдает раствор мочевины под давлением при заданном давлении, который проходит через обратный клапан 130, компенсатор 122 пульсаций и фильтр 124, для подачи раствора мочевины под давлением на дозирующий клапан 118. Система 100 дополнительно содержит обводной клапан 128, открываемый и закрываемый для обеспечения или предотвращения протекания раствора мочевины по обводной линии 132 в область, расположенную ниже по потоку от сетчатого фильтра 138, где он может быть возвращен обратно в бак 140, например, во время стадии очистки.

Дозирующий клапан 118 выполнен с возможностью подачи раствора мочевины в смесительную камеру 112 на регулируемой скорости. Также в смесительную камеру 112 входит поток сжатого воздуха из источника 102 воздуха, а комбинированный поток из сжатого воздуха и раствора мочевины выходит через выпускное отверстие 116. Источник 102 воздуха может быть встроен в транспортное средство, встроен в двигатель или может представлять собой источник воздуха, предназначенный для системы 100. Необходимо понимать, что в дополнительных вариантах осуществления могут применяться сжатые газы, отличные от воздуха, например, сочетания одного или нескольких инертных газов.

Источник 102 воздуха обеспечивает подачу сжатого воздуха в воздушный регулятор 104. Из воздушного регулятора 104 сжатый воздух движется к воздушному запорному клапану 106, выполненному с возможностью селективного открытия с обеспечением протекания сжатого воздуха к обратному клапану 110 и закрывания для преграждения потока сжатого воздуха. Обратный клапан 110 открывается, когда давление воздуха на впуске клапана превышает пороговое давление, и закрывается, когда давление воздуха ниже порогового. Из обратного клапана 110 сжатый воздух проходит в смесительную камеру 112. Комбинированный поток водного раствора мочевины, захваченный сжатым воздухом, выходит через выпускное отверстие 116 смесительной камеры и подается в форсунку 113, выполненную с возможностью впрыска комбинированного потока в систему последующей обработки выхлопных газов, например трубку разложения мочевины или проточный канал выхлопных газов, ведущий к катализатору SCR.

Регулирование и контроль системы 100 можно осуществлять посредством контроллера 101, такого как модуль управления двигателя (ЕСМ) или модуль управления дозатора (DCM). Следует понимать, что контроллер или модуль управления может быть представлен в различных формах и конфигурациях, включая одно или несколько вычислительных устройств, содержащих долговременное запоминающее устройство для хранения выполняемых компьютером программ, аппаратуру передачи и обработки данных. Также необходимо понимать, что контроллером может быть одно устройство или распределительное устройство, и функции контроллера может выполнять аппаратное или программное обеспечение.

Контроллер 101 функционально подключен к запоминающему устройству и выполнен с возможностью хранения в нем команд, считываемых и выполняемых контроллером 101 для управления мембранным насосом 134, воздушным запорным клапаном 106, дозирующим клапаном 118 и обводным клапаном 128. Контроллер 101 также функционально подключен к датчику 114 давления, датчику 120 давления и датчику 126 температуры и может принимать от них сигналы. Датчик 114 давления предназначен для предоставления сигнала, описывающего давление в смесительной камере 112 в месте, расположенном ниже по потоку от впускного отверстия мочевины и впускного отверстия сжатого воздуха. Давление в этом месте может быть давлением комбинированного потока из сжатого воздуха и мочевины, только давлением воздуха, только давлением мочевины или давлением при отсутствии мочевины и сжатого воздуха в зависимости от рабочего состояния дозирующего клапана 118 и воздушного запорного клапана 106. Датчик 126 температуры предназначен для передачи сигнала, описывающего температуру раствора мочевины в месте между мембранным насосом 134 и дозирующим клапаном 118, на контроллер 101. Датчик 120 давления предназначен для передачи сигнала, описывающего давление раствора мочевины выше по потоку от дозирующего клапана 118, на контроллер 101.

На Фиг. 2 показано приведенное в качестве примера смесительное устройство 200, предназначенное для выдачи комбинированного потока из раствора мочевины и сжатого воздуха.

Смесительное устройство 200 содержит дозирующий клапан 202 с выпускным отверстием 203, через который раствор мочевины попадает в смесительную камеру 204. Управление дозирующим клапаном для подачи раствора мочевины на регулируемой скорости в регулируемом количестве можно осуществлять контроллером 101. Также в смесительную камеру 204 поступает поток сжатого воздуха из воздушного канала 205, проходящего от выпускного отверстия 206 до посадочной поверхности 208. Поток сжатого воздуха через воздушный канал 205 регулируют для достижения характеристик скорости и потока, эффективных для обеспечения воздушной завесы, препятствующей образованию и перемещению кристаллов. Согласно показанному варианту смесительная камера 204 представляет собой, по существу, цилиндрический канал, выполненный таким образом, что мочевина, поступающая от дозирующего клапана 202, захватывается потоком сжатого воздуха, поступающего из воздушного канала 205, и комбинированный поток из сжатого воздуха и раствора мочевины подается на выпускной элемент 230, соединенный с впрыскивателем, выполненным с возможностью подачи комбинированного потока к системе последующей обработки выхлопных газов. Датчик 207 давления предназначен для измерения давления смешанного потока в месте ниже по потоку от выпускного отверстия 203 мочевины и воздуховыпускного отверстия 206.

Регулирование потока сжатого воздуха к воздушному каналу 205 осуществляют посредством работы обратного клапана 209 и расположенного выше по потоку воздушного запорного клапана. Обратный клапан 209 содержит закрывающий элемент 210, проходящий от гибкой мембраны 223 в направлении посадочной поверхности 208. На Фиг. 2 закрывающий элемент 210 показан в закрытом положении, в котором он соприкасается с посадочной поверхностью 208, образуя уплотнение и предотвращая прохождение потока от канала 222 подачи воздуха до канала 205 подачи воздуха. Смещающий элемент 214 прикладывает усилие к поршню 212, который прикладывает усилие к закрывающему элементу 210 для удержания обратного клапана 209 в закрытом положении. Смещающий элемент 214 показан в форме пружины, однако, можно применять другие различные смещающие элементы, способные прикладывать усилие к закрывающему элементу 210 в направлении посадочной поверхности 208. Крышка 216 клапана соприкасается со смещающим элементом 214 и удерживает его на месте относительно поршня 212. Крышка 216 клапана также соприкасается с мембраной 223 и прикрепляет ее к внутреннему элементу смесительного устройства 200.

Нижняя поверхность мембраны 223 контактирует с каналом 222 подачи воздуха, в который сжатый воздух поступает из воздуховпускного отверстия 220. Сжатый воздух в канале 222 подачи воздуха создает усилие, действующее на участки нижней поверхности мембраны 223 и закрывающий элемент 210, соприкасающийся с каналом 222 подачи воздуха. Это усилие противодействует усилию, прикладываемому к закрывающему элементу 210 поршнем 212 и смещающим элементом 214. Когда усилие, создаваемое сжатым воздухом в канале 222 подачи воздуха, превышает усилие, создаваемое смещающим элементом 214, обратный клапан 209 открывается, и сжатый воздух выходит из канала 222 подачи воздуха через обратный клапан 209 в воздушный канал 205. Пороговое давление открытия/закрытия устанавливается посредством предварительного нагружения смещающего элемента 214. Предварительное нагружение смещающего элемента 214 предпочтительно настраивают для обеспечения быстрого открытия обратного клапана 209 при давлении, равном или близком пороговому давлению. Пороговое давление предпочтительно выбирают равным или близким нормальному рабочему давлению воздуха во время впрыска мочевины, например 90% или от выше нормального рабочего давления воздуха. Таким образом обеспечивают открытие обратного клапана 209 только при достаточном давлении для впрыска.

Пороговое давление воздуха также предпочтительно выбирают таким образом, чтобы открытие обратного клапана 209 происходило только при давлении, равном пороговому давлению воздуха или выше него, что обеспечивает эффективные характеристики воздушного потока для предотвращения роста кристаллов мочевины в канале 205 подачи воздуха и перемещения кристаллов мочевины к закрывающему элементу 210. Авторы изобретения определили, что для представленного варианта осуществления эффективной для предотвращения роста кристаллов мочевины в канале 205 подачи воздуха является скорость воздушного потока в канале 205 подачи воздуха, равная по меньшей мере 47 м/с. Пороговое давление воздуха может быть выбрано с целью обеспечения предела отказа на минимальной скорости воздушного потока, например давление может быть выбрано с целью обеспечения скорости воздушного потока в канале 205 подачи воздуха, равной по меньшей мере 50-55 м/с.

Следует, однако, отметить, что пороговое давление воздуха не должно превышать величину, при которой оно создает нежелательные характеристики воздушного потока.

Следует понимать, что величина порогового давления воздуха и связанная скорость воздушного потока, эффективная для предотвращения роста кристаллов мочевины, может меняться в зависимости от характеристик канала 205 подачи воздуха, обратного клапана 209 и смесительной камеры 204. Согласно представленному варианту осуществления длина воздушного канала 205 составляет приблизительно 6 мм, а диаметр является практически постоянным и равен приблизительно 1 мм. Для такой конфигурации с целью обеспечения требуемых характеристик воздушного потока, эффективных для предотвращения роста кристаллов мочевины, было определено давление, равное 3,45 бар манометрического давления +/- 0,4 бар манометрического давления или выше. Дополнительные варианты осуществления включают каналы подачи воздуха с различными характеристиками и характеризуются различными пороговыми значениями давления воздуха и связанными скоростями воздушного потока, эффективными для предотвращения роста кристаллов мочевины.

На Фиг. 3 представлен поэлементный вид в разрезе некоторых компонентов, показанных на Фиг. 2. Гибкая мембрана 223 содержит складку 225, изгибаемую для перемещения закрывающего элемента 210 и обеспечивающую функцию выравнивания поршня 212. Гибкая мембрана дополнительно содержит периферийный выступ 224, который соприкасается с кожухом для удержания мембраны 223 на месте и обеспечивает функцию выравнивания кожуха 216 относительно мембраны 223. Поддерживающий зажим 226 входит в канавку 227 на поршне 214 для фиксации поршня и смещающего элемента на месте относительно кожуха 216. На Фиг. 3 показан закрывающий элемент 210 в виде шарообразного или сферического выступа, выходящего из мембраны 223. Необходимо понимать, что дополнительные варианты осуществления включают закрывающие элементы в различных конфигурациях, вариантах и формах.

На Фиг. 4А-4D представлены подробные изображения закрывающего элемента 210 в различных положениях относительно посадочной поверхности 208, иллюстрирующие перемещение и деформацию закрывающего элемента 210 во время закрытия клапана 209. На Фиг. 4А показан закрывающий элемент 210 в открытом положении относительно посадочной поверхности 208. В открытом положении сжатый воздух может проходить из канала 222 подачи воздуха между закрывающим элементом 210 клапана и посадочной поверхностью 208 в воздушный канал 205. На Фиг. 4В показан закрывающий элемент 210 клапана в момент закрытия клапана, когда закрывающий элемент 210 клапана впервые соприкасается с посадочной поверхностью 208 в точке 228. На Фиг. 4С показан закрывающий элемент 210 клапана в более поздний момент во время закрытия клапана. В этот момент закрывающий элемент 210 клапана прошел по посадочной поверхности 208, вытирая область 229 посадочной поверхности 208. Во время закрытия клапана закрывающий элемент 210 скользит по посадочной поверхности 208 и упруго деформируется для соответствия форме посадочной поверхности 208.

На Фиг. 4D показан закрывающий элемент 210 клапана в полностью закрытом положении. Закрывающий элемент 210 клапана проскользнул и вытер дополнительную область 230 посадочной поверхности 208.

Взаимодействие закрывающего элемента 210 с посадочной поверхностью 208 обеспечивает эффект самоочистки обратного клапана 209. Скользящее и вытирающее движение закрывающего элемента 210 по посадочной поверхности 208 предпочтительно обеспечивает смещение и удаление кристаллов мочевины с посадочной поверхности 208. Участок закрывающего элемента 210, который соприкасается с посадочной поверхностью 208, предпочтительно имеет твердость по Шору А, равную 50-70, которая обеспечивает достаточную упругую деформацию и одновременно достаточную твердость для смещения и удаления кристаллов мочевины с поверхности 208. Необходимо понимать, что другие варианты осуществления включают закрывающие элементы с различными свойствами материала, которые обеспечивают скольжение и вытирание посадочной поверхности при достаточном усилии для смещения и удаления кристаллов мочевины с посадочной поверхности.

На Фиг. 5 показана блок-схема способа 240 выполнения цикла промывки системы впрыска мочевины. Выполнение способа 240 начинается с операции 241, на которой инициируют программу управления системой впрыска мочевины для системы SCR с последующей обработкой выхлопных газов. После операции 241 выполнение способа 240 продолжают выполнением операции 242, на которой интерпретируется событие запуска двигателя. Операция интерпретации события запуска двигателя может дополнительно или альтернативно предусматривать интерпретацию параметра соединения или другого параметра, указывающего на то, что работа впрыскивателя жидкости будет возобновлена после отключения или после периода бездействия заданной продолжительности, который может и не предусматривать полное отключение. Если событие запуска системы двигателя интерпретируется как истинное, выполнение способа 240 продолжается выполнением операции 243. Если событие запуска системы двигателя интерпретируется как ложное, операция 241 повторяется.

На операции 243 интерпретируется запрос подачи мочевины. Операция интерпретации запроса подачи мочевины предусматривает определение команды или запроса на впрыск мочевины для последующей обработки выхлопных газов или ожидаемой фактической эксплуатации впрыскивателя жидкости. Согласно некоторым вариантам осуществления команда на впрыск мочевины впрыскивателем жидкости выполняет функцию запроса подачи мочевины. Если запрос подачи мочевины определяется как такой, который больше нуля, выполнение способа 240 продолжается выполнением операции 244. Если запрос подачи мочевины определяется как такой, который не больше нуля, операция 243 повторяется.

На операции 244 подается команда закрытия воздушного запорного клапана. Запорным клапаном может быть, например, клапан 106, описанный выше и показанный для Фиг. 1. После операции 244 выполнение способа 240 предусматривает выполнение оценки таймера 245. Оценка таймера 245 выполнена с возможностью оценки того, истекло ли первое заданное время. Первое заданное время выбирают таким образом, чтобы обеспечить герметизацию канала воздушного потока для предотвращения протекания раствора мочевины через уплотнение. Согласно некоторым вариантам осуществления таймер 245 выполнен с возможностью вычисления времени, необходимого для закрытия обратного клапана, расположенного ниже по потоку от воздушного запорного клапана, как было описано выше для Фиг. 1-4. Если при оценке таймера 245 определяется, что первое заданное время не истекло, выполнение способа 240 продолжается выполнением операции 246, на которой происходит приращение таймера и возврат к оценке таймера 245. Если при оценке таймера 245 определяется, что первое заданное время истекло, выполнение способа 240 продолжается выполнением операции 247, на которой раствор мочевины подается на участок промываемой системы. Согласно некоторым вариантам осуществления мочевина подается в смесительную камеру, например смесительную камеру 204, показанную и описанную выше для Фиг. 2. Согласно некоторым вариантам осуществления мочевина подается на скорости, эффективной для заполнения по меньшей мере участка смесительной камеры, с целью растворения или отсоединения кристаллов мочевины, которые могли на нем образоваться. Согласно некоторым вариантам осуществления мочевина подается на скорости, эффективной для заполнения по меньшей мере участка канала подачи воздуха, гидравлически соединенного со смесительной камерой, например канала 205 подачи воздуха, показанного и описанного для Фиг. 2, с целью растворения кристаллов мочевины, которые могли на нем образоваться. Согласно некоторым вариантам осуществления раствор мочевины подается, по существу, для заполнения смесительной камеры и канала подачи воздуха.

После операции 247 выполнение способа 240 продолжается выполнением оценки таймера 248, в ходе которой оценивается, истекло ли второе заданное время. Второе заданное время предпочтительно является временем, в течение которого обеспечивается растворение или отделение кристаллов мочевины от участка системы, на который был подан раствор мочевины. Второе заданное время может быть определено эмпирически посредством выборки данных с помощью испытательного впрыскивателя жидкости. Согласно некоторым вариантам осуществления заданное время может зависеть от скорости потока мочевины во время очистки, температуры подаваемой мочевины, температуры впрыскивателя жидкости (например, от внешней температуры или другой оценки), и/или от скорости потока или числа Рейнольдса для мочевины, протекающей во впрыскивателе жидкости, содержащем смесительный канал с заданным поперечным сечением.

Если при оценке таймера 248 определяется, что второе заданное время не истекло, выполнение способа 240 продолжается выполнением операции 249, на которой происходит приращение таймера и возврат на операцию 247. Если при оценке таймера 248 определяется, что второе заданное время истекло, выполнение способа 240 продолжается выполнением операции 250, на которой завершается цикл промывки. Согласно некоторым вариантам осуществления выполнение способа 240 может повторяться только один раз во время цикла запуска. Согласно другим вариантам осуществления выполнение способа 240 может повторяться периодически или после истечения заданного времени. Согласно дополнительным вариантам осуществления выполнение способа 240 может повторяться при определении состояния засорения системы.

Определенные операции, описанные в настоящем документе, предусматривают операции интерпретации одного или нескольких параметров. Интерпретация, описываемая в настоящем документе, предусматривает получение значений любым известным в данном уровне техники способом, включая, по меньшей мере, получение значений по каналу передачи данных или сети передачи данных, получение электронного сигнала (например, напряжения, частоты, силы тока или ШИМ-сигнала), описывающего значение, получение параметра программного обеспечения, описывающего значение, считывание значения с ячейки памяти на машиночитаемом носителе, получение значения в качестве параметра периода выполнения известными в данном уровне техники средствами, и/или получением значения, с помощью которого можно рассчитать интерпретируемый параметр, и/или используя значение по умолчанию, интерпретируемое в качестве значения параметра.

На Фиг. 6 показана блок-схема способа 260 выполнения дополнительного приведенного в качестве примера цикла промывки системы впрыска мочевины. Выполнение способа 260 начинается с выполнения условного оператора 261, который оценивает одно или несколько условий инициализации. Согласно некоторым вариантам осуществления условия инициализации предусматривают оценку истинности значения запуска, истинности запроса подачи мочевины и истинности проверки давления прокачки насоса для мочевины. Если условный оператор 261 определяет, что условия инициализации ложны, он повторяет оценку одного или нескольких условий инициализации. Если условный оператор 261 определяет, что условия инициализации истинны, выполняется операция 262.

На операции 262 подается команда закрытия воздушного запорного клапана. Воздушным запорным клапаном может быть, например, воздушный запорный клапан 106, показанный и описанный для Фиг. 1. После операции 262 выполнение способа 260 предусматривает выполнение условного оператора 263. Условный оператор 263 оценивает, является ли информация о давлении Р1 ниже порогового давления ТНР1. Согласно приведенному в качестве примера варианту осуществления информация о давлении Р1 предоставляется датчиком 207 давления, показанным и описанным для Фиг. 2. Согласно другим вариантам осуществления информация о давлении Р1 предоставляется одним или несколькими датчиками давления, расположенными в других местах ниже по потоку от воздуховпускного отверстия и впускного отверстия для мочевины до смесительной камеры. Пороговое ТНР1 представляет собой пороговое давление, указывающее на закрытие клапана для предотвращения потока сжатого воздуха по каналу подачи воздуха, ведущему в смесительную камеру. Согласно приведенному в качестве примера варианту осуществления пороговое ТНР1 выбрано для указания закрытия обратного клапана 209 на основе ожидаемого значения давления, например атмосферного давление или значения, превышающего атмосферное давление, с учетом давления на выходе из системы впрыска, например 130 кПа. Если условный оператор 263 ложный, оценка повторяется. Если условный оператор 263 истинный, выполняется операция 264.

На операции 264 происходит впрыск раствора мочевины для промывки в смесительную камеру, воздушный запорный клапан которой закрыт.Согласно некоторым вариантам осуществления мочевина подается в смесительную камеру, например смесительную камеру 204, показанную и описанную выше для Фиг. 2. Согласно некоторым вариантам осуществления мочевина подается на скорости, эффективной для заполнения по меньшей мере участка смесительной камеры, с целью растворения или отсоединения кристаллов мочевины, которые могли на нем образоваться. Согласно некоторым вариантам осуществления мочевина подается на скорости, эффективной для заполнения по меньшей мере участка канала подачи воздуха, гидравлически соединенного со смесительной камерой, например канала 205 подачи воздуха, показанного и описанного для Фиг. 2, с целью растворения кристаллов мочевины, которые могли на нем образоваться. Согласно некоторым вариантам осуществления раствор мочевины подается по существу для заполнения смесительной камеры и канала подачи воздуха.

После операции 264 выполнение способа 260 предусматривает выполнение условного оператора 265. Условный оператор 265 представляет собой таймер, который проверяет, превышает ли истекшее время t1 порог времени THt1. Порог времени THt1 выбран таким образом, чтобы обеспечивать растворение или отделение кристаллов мочевины от участка системы, на который был подан раствор мочевины. Порог времени THt1 может быть определен эмпирически посредством выборки данных с помощью испытательного впрыскивателя жидкости. Согласно некоторым вариантам осуществления порог времени THt1 может зависеть от скорости потока мочевины во время очистки, температуры подаваемой мочевины, температуры впрыскивателя жидкости (например, от внешней температуры или другой оценки), и/или от скорости потока или числа Рейнольдса для мочевины, протекающей во впрыскивателе жидкости, содержащем смесительный канал с заданным поперечным сечением. Если условный оператор 265 ложный, оценка повторяется. Если условный оператор 265 истинный, выполняется операция 266.

На операции 266 воздушный запорный клапан открывается, и регулирование дозирования мочевины снова выполняется управляющей программой, которая обеспечивает подачу раствора мочевины на скорости, необходимой для уменьшения катализатором SCR концентрации NOx, образуемых двигателем, которая может называться операцией нормального дозирования мочевины. После операции 266 выполнение способа 260 предусматривает выполнение условного оператора 267. Согласно некоторым вариантам осуществления условный оператор 267 проверяет, меньше ли давление Р2 порогового давления ТНР2. Согласно некоторым вариантам осуществления давление Р2 является давлением, измеренным датчиком 207 давления, который показан и описан для Фиг. 2, и пороговое давление ТНР2 является пороговым значением, которое указывает на засорение выше по потоку от датчика 207 давления, которое, например, может происходить за счет скопления или роста кристаллов мочевины в смесительной камере 204. Согласно некоторым вариантам осуществления условный оператор 267 также реализует таймер, который проверяет, превышает ли время t2 порог времени THt2, что указывает на минимальную задержку между последовательными циклами промывки. Согласно некоторым вариантам осуществления условный оператор 267 оценивает, находится ли давление Р2 ниже порогового давления ТНР2, или является ли время t2 выше порога времени THt2. Согласно некоторым вариантам осуществления условный оператор 267 оценивает, что и давление Р2 меньше порогового давления ТНР2, и время t2 выше порога времени THt2. Если условный оператор 267 ложный, оценка повторяется. Если условный оператор 267 истинный, выполняется операция 262.

На Фиг. 7А и 7В показана блок-схема способа 270 цикла промывки системы впрыска мочевины, которая может быть, например, системой, показанной и описанной для Фиг. 1-4, или другой системой. Выполнение способа 270 начинается выполнением условного оператора 271, который оценивает истинность условий инициализации. Согласно показанному варианту осуществления оценка условия инициализации предусматривает оценку истинности условия запуска, указывающей на то, что оператор повернул ключ зажигания транспортного средства, и оценку истинности условия завершения прокачки насоса для мочевины, указывающую на то, что насос для раствора мочевины был успешно прокачан для обеспечения давления раствора мочевины, превышающего рабочее пороговое значение, например, давление раствора мочевины выше 420 кПа. Если условия инициализации ложны, условный оператор 271 повторяется. Если условия инициализации истинны, выполнение способа 270 продолжается выполнением условного оператора 272.

Условный оператор 272 оценивает готовность системы SCR. Для оценки готовности системы SCR можно использовать целый ряд критериев. Согласно некоторым вариантам осуществления условный оператор 272 оценивает, находится ли температура катализатор SCR на впуске в заданном температурном диапазоне, например от 200°С до 600°С, оценивает, находится ли температура слоя катализатора SCR в заданном диапазоне, например от 180°С до 600°С, и оценивает, превышает ли массовый расход выхлопных газов заданное значение, например, превышает 30 грамм в секунду. Такие оценки эффективны для оценки того, что температура и условия потока выхлопных газов, зависящие от впрыскивающей форсунки, подающей раствор мочевины в путь потока выхлопных газов системы SCR, находятся в диапазоне, допустимом для избегания засорения форсунки из-за недостаточной температуры, избыточной температуры или недостаточного потока выхлопных газов. В дополнительных вариантах осуществления использованы другие критерии определения готовности системы SCR, включая, например, альтернативные температурные диапазоны, альтернативные скорости потока, измерения температуры в альтернативных местах, например в или возле впрыскивающей форсунки или трубопровода, в котором расположена впрыскивающая форсунка, измерения температуры выхлопных газов, измерения виртуальными датчиками вместо или дополнительно к физическим датчикам, а также другие критерии, относящиеся к состояниям катализатора SCR, работе двигателя и выбросов выхлопных газов от двигателя. Согласно некоторым вариантам осуществления оценку готовности системы SCR выполняют на основе получения команды дозирования мочевины, создаваемой только после определения отдельной программой готовности системы SCR и возможности выполнения дозирования.

Если условный оператор 272 определяет, что система SCR не готова, он повторяется. Если условный оператор 272 определяет, что система SCR готова, выполнение способа 270 продолжается выполнением операции 273, на которой осуществляется цикл промывки, показанный и описанный для Фиг. 8. Также на операции 273 могут осуществляться операции цикла промывки, например описанные для Фиг. 5 и 6. После операции 273 выполнение способа 270 продолжается выполнением операции 274, на которой запускается интеллектуальный таймер промывки и инициируется работа системы дозирования мочевины для подачи раствора мочевины на скорости, необходимой для уменьшения катализатором SCR концентрации NOx, создаваемых двигателем, которая может называться нормальной операцией дозирования мочевины.

После операции 274 выполнение способа 270 продолжается выполнением условного оператора 275, который оценивает, находится ли давление комбинированного потока из сжатого газа и мочевины ниже пороговое значения цикла промывки в течение заданного времени, например меньше 310 кПа в течение 10 секунд. Если условный оператор 275 определяет, что давление комбинированного потока ниже порогового значения цикла промывки, он повторяется. Если условный оператор 275 определяет, что давление комбинированного потока ниже порогового значения цикла промывки в течение заданного времени, выполнение способа 270 переходит к условному оператору 276. Альтернативно согласно некоторым вариантам осуществления, если условный оператор 275 определяет, что давление комбинированного потока ниже порогового значения цикла промывки в течение заданного времени, выполнение способа 270 оценивает, находится ли температура катализатора SCR ниже порогового значения, например 400°С. Если температура соответствует или ниже порогового значения, выполнение способа 270 переходит к условному оператору 276. Если температура выше порогового значения, выполнение способа 270 переходит к условному оператору 281.

Условный оператор 276 оценивает, достиг ли интеллектуальный таймер заданного временного предела. Заданное время выбирают таким образом, чтобы обеспечить не слишком частое осуществление цикла промывки, отрицательно влияющее на эффективность превращения NOx до нежелательной или недопустимой степени или создающее нежелательное или недопустимое повышение опасности засорения впрыскивающей форсунки отложениями мочевины. Если условный оператор 276 определяет, что временной предел не был достигнут, он повторяется. Если условный оператор 276 определяет, что временной предел был достигнут, выполнение способа 270 переходит к условному оператору 281.

Условный оператор 281 оценивает, находится ли давление комбинированного потока из сжатого газа и мочевины ниже порогового значения концентрации, отслеживаемое бортовой системой диагностики (OBD), в течение заданного времени, например ниже 300 кПа в течение 10 секунд. Если условный оператор 281 определяет, что давление комбинированного потока не ниже диагностического порогового значения в течение заданного времени, выполнение способа 270 возвращается к условному оператору 275. Если условный оператор 281 определяет, что давление комбинированного потока выше диагностического порогового значения в течение заданного времени, выполнение способа 270 продолжается выполнением условного оператора 282.

Условный оператор 282 оценивает готовность системы SCR, например, посредством критериев, описанных выше для условного оператора 272, или других критериев, описывающих свойства или действие катализатора SCR. Если условный оператор 282 определяет, что система SCR не готова для работы, выполнение способа 270 возвращается к условному оператору 275. Если условный оператор 282 определяет, что система SCR готова для работы, выполнение способа 270 продолжается выполнением операции 283, на которой устанавливается код отказа при низком давлении, который может указывать на любой из нескольких видов отказа, включая недостаточное давление в баке подачи воздуха из-за утечек или неисправности компрессора, неисправности воздушного запорного клапана, препятствующей открытию клапана, засорения или протекания линии подачи воздуха, закупоривания в результате кристаллизации мочевины или утечек воздуха или других утечек, засорений, или неисправности компонентов, связанных с системой подачи воздуха. Согласно некоторым вариантам осуществления условный оператор 282 может опускаться, и после выполнения условного оператора 281 выполняется операция 283.

Если условный оператор 276 определяет, что интеллектуальный таймер промывки достиг заданного порога времени, выполнение способа 270 продолжается выполнением операции 277, на которой оценивается готовность системы SCR для работы, например, как описано для условного оператора 272, или оцениваются критерии, указывающие готовность системы SCR с последующей обработкой для работы. Если условный оператор 277 определяет, что система SCR не готова, он повторяется. Если условный оператор 277 определяет, что система SCR готова для работы, выполнение способа 270 продолжается выполнением операции 278.

На операции 278 происходит выполнение цикла промывки, который показан и описан для Фиг. 8. Также на операции 273 могут осуществляться операции цикла промывки, например описанные для Фиг. 5 и 6. После операции 278 выполнение способа 270 продолжается выполнением операции 279. На операции 279 возобновляется нормальная операция дозирования системы впрыска мочевины. После операции 279 выполнение способа 270 продолжается выполнением условного оператора 280, который оценивает, находится ли давление комбинированного потока из раствора мочевины и сжатого газа ниже порогового значения цикла промывки в течение заданного времени, например, меньше 300 кПа в течение 20 секунд, меньше 310 кПа в течение 20 секунд, или в течение другого заданного времени или значения давления. Если условный оператор 280 определяет, что давление комбинированного потока не ниже заданного давления в течение заданного времени, выполнение способа 270 продолжается выполнением операции 274, если условный оператор 280 определяет, что давление комбинированного потока ниже заданного давления в течение заданного времени, выполнение способа 270 продолжается выполнением условного оператора 276.

На Фиг. 8 показана блок-схема приведенного в качестве примера цикла 273 промывки. Цикл 273 промывки начинается с выполнения операции 291, на которой закрывается воздушный запорный клапан, и нормальная операция дозирования прерывается для прекращения подачи раствора мочевины. После операции 291 цикл 273 промывки продолжается выполнением условного оператора 292. Условный оператор 292 оценивает, находится ли среднее давление потока сжатого газа ниже заданного давления, например 130 кПа или другого заданного давления, и таймер меньше заданного времени, например меньше 6 секунд или другого заданного времени. Если условный оператор 292 определяет, что давление комбинированного потока ниже заданного порогового значения, и таймер меньше порога времени, цикл 273 промывки продолжается выполнением операции 292, на которой раствор мочевины подается в компонент системы дозирования, например смесительную камеру, на заданной скорости в течение заданного времени, например, 0,8 мл в секунду в течение 3 секунд, 0,6 мл в секунду в течение 4 секунд, или на другой скорости в течение другого времени, эффективной для растворения или отделения кристаллов мочевины от смесительной камеры или других участков системы впрыска раствора мочевины.

Если условный оператор 292 определяет, что давление комбинированного потока не ниже заданного давления, или таймер не меньше заданного времени, или и то, и другое одновременно, цикл 273 промывки продолжается выполнением операции 294, на которой устанавливается код отказа, указывающий на засорение впрыскивающей форсунки. Согласно некоторым вариантам осуществления, если условный оператор 292 определяет, что давление комбинированного потока не ниже заданного давления, или таймер не меньше заданного времени, или и то, и другое одновременно, цикл 273 промывки переходит в режим ожидания на заданное время, например 6 секунд, а затем продолжается выполнением условного оператора, который оценивает, находится ли среднее давление потока сжатого газа ниже второго заданного порогового давления, которое может быть таким же или отличаться от заданного давления согласно условному оператору 292, например 130 кПа, 150 кПа, или другого заданного давления. Если определено, что давление равно или ниже второго порогового значения, цикл 273 промывки продолжается выполнением операции 292. Если определено, что давление выше давления второго порогового значения, цикл 273 промывки продолжается выполнением операции 294.

Согласно некоторым вариантам осуществления на операции 292 мочевина подается в смесительную камеру, например смесительную камеру 204, показанную и описанную для Фиг. 2. Согласно некоторым вариантам осуществления мочевина подается на скорости, эффективной для заполнения по меньшей мере участка смесительной камеры, с целью растворения или отсоединения кристаллов мочевины, которые могли на нем образоваться. Согласно некоторым вариантам осуществления мочевина подается на скорости, эффективной для заполнения по меньшей мере участка канала подачи воздуха, гидравлически соединенного со смесительной камерой, например канала 205 подачи воздуха, показанного и описанного для Фиг. 2, с целью растворения кристаллов мочевины, которые могли на нем образоваться. Согласно некоторым вариантам осуществления раствор мочевины подается, по существу, для заполнения смесительной камеры и канала подачи воздуха.

Согласно некоторым вариантам осуществления в цикле 273 промывки также может осуществляться диагностика засорения дозирующего клапана на операции 292. Во время операции 292 отслеживается давление мочевины выше по потоку от дозирующего клапана мочевины. Если заданное падение давления не наблюдается, код отказа указывает на засорение дозирующего клапана. В противном случае цикл 273 промывки выполняется в соответствии с приведенным выше описанием. Диагностика засорения дозирующего клапана может происходить во время каждого цикла промывки или только во время первого цикла промывки, инициируемого после события запуска.

На Фиг. 9 показан приведенный в качестве примера насос 300 для системы впрыска мочевины с последующей обработкой выхлопных газов. Насос 300 содержит корпус 302 насоса, крышку 304 насоса и головку 306 насоса, соединенные резьбовыми крепежными элементами 308. Гибкая мембрана зажата между крышкой 304 насоса и корпусом 302 насоса в периферийной области мембраны 310. Поверхность мембраны 310 покрывает и образует границу камеры 314 сжатия. Уплотнение образовано в периферийной области, в которой мембрана 310 зажата между крышкой 304 насоса и корпусом 302 насоса. Кромка 316 мембраны, расположенная на периферийной области мембраны 310, способствует образованию уплотнения. Кольцевая камера 318 сбора находится вокруг уплотнения, образованного в месте зажатия мембраны 310 крышкой 304 насоса и корпусом 302 насоса. Камера 318 сбора герметизирована от окружающей среды посредством уплотнительного элемента 320, которым в показанном варианте осуществления является уплотнительное кольцо, расположенное и зажатое между крышкой 304 насоса и корпусом 302 насоса, расположенное вокруг камеры 318 сбора. Исполнительный механизм 312 соединен с мембраной 310 и выполнен с возможностью перемещения мембраны 310 с целью изменения объема камеры 314 сжатия.

Во время работы насоса 300 исполнительный механизм 312 приводит в действие мембрану 310 для попеременного увеличения и уменьшения объема камеры 314 сжатия. В ходе такой операции на впуске насоса создается всасывающая сила, которая втягивает раствор мочевины из источника подачи мочевины в направлениях, указанных стрелками 331, 332 и 334, через впускной путь 330 потока.

Раствор мочевины проходит через обратный клапан 333, пропускающий поток из пути 330 потока в камеру 314, но предотвращающий его протекание в обратном направлении. Хоть это и не показано, следует понимать, что насос 300 также содержит выпускной путь потока, гидравлически соединенный с камерой 314, и второй обратный клапан, пропускающий поток раствора мочевины под давлением из камеры 314 в выпускной путь потока, но предотвращающий его протекание в обратном направлении. Во время работы насоса 300 раствор мочевины под давлением подается на выпуск насоса.

Во время такта сжатия исполнительный механизм 312 перемещает мембрану 310 для уменьшения объема камеры 314. Во время такта сжатия давление раствора мочевины в камере 314 может быть достаточно высоким, вызывая утечки через уплотнение, образованное крышкой 304 насоса и корпусом 302 насоса, зажимающими мембрану 310. Раствор, протекающий через уплотнение, собирается в камере 316 сбора. За счет всасывающего действия, создаваемого во время работы насоса 300, раствор мочевины, протекающий в камеру 318 сбора, проходит через перепускной канал 322 во впускной канал 330, где он возвращается к впускному отверстию камеры 314. Во время работы насоса 300 камера 314 и перепускной канал 322 подвержены, по существу, непрерывному всасывающему действию. Таким образом, даже если эффективность уплотнения, образованного уплотнительным элементом 320, снижена, всасывающее действие, создаваемое во время работы насоса 300, втягивает воздух из окружающей среды на впуск насоса и предотвращает утечку раствора мочевины в окружающую среду.

На Фиг. 10 показан приведенный в качестве примера путь 700 потока выхлопных газов для системы SCR с последующей обработкой. Путь 700 потока выхлопных газов содержит источник 702 выхлопных газов, которым может быть, например, дизельный двигатель. Источник 702 выхлопных газов подает поток выхлопных газов через трубопровод 730. Перемешивающее устройство 720 расположено в трубопроводе 730. Впрыскивающая форсунка 710 расположена ниже по потоку от перемешивающего устройства 720 на центральной линии трубопровода 730 или рядом с ней. Впрыскивающая форсунка 710 осуществляет впрыск мочевины в направлении потока выхлопных газов, что показано струей 712 и стрелкой. Струя 712 распределяется в целом равномерно в центральной области пути 730 потока, и не равномерно в периферийной области пути 730 потока. Перемешивающее устройство 720 создает завихрение выхлопных газов, проходящих по периферийной области трубопровода 730, одновременно обеспечивая нормальное прохождение потока по центральному участоку трубопровода 730. Таким образом противодавление выхлопных газов снижается за счет упрощения получения завихрения выхлопных газов только в требуемом месте. Струя 712 раствора мочевины, введенная в трубопровод 730, раскладывается по длине трубопровода 730 ниже по потоку от впрыскивающей форсунки 710 с образованием аммиака. Аммиак подается от выпускного отверстия 742 к катализатору 750 SCR катализаторного блока 740, предназначенного для снижения концентрации выбросов NOx в выхлопных газах.

На Фиг. 11 показан подробный вид в перспективе перемешивающего устройства 720. Перемешивающее устройство 720 содержит основной участок 729, который может быть прикреплен к внутренней поверхности трубопровода 730, и несколько изогнутых лопаток 720-728. Центральная область перемешивающего устройства открыта для пропускания потока через перемешивающее устройство и не содержит встречных лопаток, создающих завихрение. Перемешивающее устройство 720 может быть выполнено из готового листа металла, вырезанного, изогнутого и профилированного для получения требуемого диаметра, подходящего для разных диаметров трубопровода выхлопных газов. Завихрение, создаваемое перемешивающим устройством 740, также может иметь разные размеры для данного диаметра трубопровода выхлопных газов за счет изменения количества лопаток для завихрения и их геометрических параметров, тем самым снижая или повышая перепад давлений, связанный с добавлением перемешивающего устройства 740, в зависимости от требуемого снижения концентрации NOx.

На Фиг. 12 показан график превращения процентного содержания NOx при разных условиях работы двигателя для двух разных дозаторов мочевины с перемешивающим устройством и без него, а также основные данные для традиционной системы. Данные, представленные на Фиг. 12, иллюстрируют, что постепенные улучшения в превращении NOx наблюдаются в каждой рабочей точке с применением перемешивающего устройства. Также данные, представленные на Фиг. 12, показывают, что значительные улучшения наблюдаются в высоких значениях объемной скорости для системы последующей обработки, применяемой при испытаниях.

Далее будут описаны несколько приведенных в качестве примера вариантов осуществления. Некоторые приведенные в качестве примера варианты осуществления предусматривают системы для дозирования мочевины системы последующей обработки выхлопных газов. Приведенные в качестве примера системы содержат смесительную камеру, содержащую впускное отверстие для мочевины, впускное отверстие для газа и выпускное отверстие, клапан для мочевины, выполненный с возможностью подачи раствора мочевины к впускному отверстию для мочевины, канал потока газа, проходящий от впускного отверстия для газа, газовый клапан, выполненный с возможностью регулирования потока сжатого газа в канал потока газа и впускное отверстие для газа, датчик давления, выполненный с возможностью измерения давления в месте ниже по потоку от впускного отверстия для газа и впускного отверстия для мочевины, и контроллер, функционально соединенный с датчиком давления, клапаном для мочевины и газовым клапаном. Контроллер выполнен с возможностью приведения в действие клапана для мочевины и газового клапана для подачи комбинированного потока раствора мочевины и воздуха к выпускному отверстию смесительной камеры, оценки информации о давлении от датчика давления, описывающей давление комбинированного потока, закрытия газового клапана на основе сравнения информации о давлении с пороговым давлением, приведения в действие клапана для мочевины для заполнения по меньшей мере участка смесительной камеры раствором мочевины, когда информация о давлении ниже второго порогового значения, и открытия газового клапана для вытеснения раствора мочевины из смесительной камеры. Согласно некоторым вариантам смесительная камера является цилиндрической, при этом впускное отверстие для мочевины расположено на первом конце смесительной камеры, выпускное отверстие расположено на втором конце смесительной камеры, и впускное отверстие для газа расположено сбоку смесительной камеры. Согласно некоторым вариантам смесительная камера имеет ось, проходящую от первого конца ко второму концу, и впускное отверстие для газа проходит в направлении, перпендикулярном оси. В некоторых вариантах предусмотрен обратный клапан, расположенный между газовым клапаном и впускным отверстием для газа, и выполненный с возможностью закрытия отверстия, ведущего к газовому каналу, когда давление газа выше по потоку от обратного клапана ниже заданного давления газа. Согласно некоторым вариантам контроллер выполнен с возможностью закрытия газового клапана на основе оценки истекшего времени совместно со сравнением информации о давлении с пороговым давлением. Согласно некоторым вариантам контроллер выполнен с возможностью приведения в действие клапана для мочевины, когда информация о давлении ниже второго порогового значения, для заполнения по меньшей мере участка смесительной камеры и газового канала раствором мочевины. Согласно некоторым вариантам контроллер выполнен с возможностью приведения в действие клапана для мочевины для подачи раствора мочевины в течение заданного времени, когда информация о давлении ниже второго порогового значения. Согласно некоторым вариантам заданное время для удаления кристаллов мочевины из смесительной камеры и газового канала определяют эмпирически. Согласно некоторым вариантам контроллер выполнен с возможностью приведения в действие клапана для мочевины для подачи заданного количества раствора мочевины, когда информация о давлении ниже второго порогового значения. Согласно некоторым вариантам заданное количество для удаления кристаллов мочевины из смесительной камеры и газового канала определяют эмпирически.

Согласно приведенным в качестве примера вариантам осуществления представлены способы, предусматривающие предоставление системы, выполненной с возможностью селективной подачи раствора мочевины к первому впускному отверстию смесительной камеры и селективной подачи сжатого газа ко второму впускному отверстию смесительной камеры, управление системой для подачи раствора мочевины к первому впускному отверстию, подачи газа ко второму впускному отверстию и выдачи комбинированного потока из сжатого газа и раствора мочевины из смесительной камеры, отслеживание давления комбинированного потока в месте ниже по потоку от первого впускного отверстия и второго впускного отверстия, прекращение потока газа, когда отслеживаемое давление ниже первого значения, подачу раствора мочевины к первому впускному отверстию при прекращенном потоке газа, когда отслеживаемое давление ниже второго значения, обеспечивающего заполнение по меньшей мере участка смесительной камеры раствором мочевины, и возобновление потока газа для вытеснения раствора мочевины из смесительной камеры. Согласно некоторым вариантам прекращение потока газа, когда отслеживаемое давление ниже первого значения, предусматривает подачу команды закрытия на управляющий клапан для закрытия обратного клапана, расположенного ниже по потоку от управляющего клапана. Согласно некоторым вариантам второе значение выбирают таким образом, чтобы обеспечить закрытие обратного клапана. Согласно некоторым вариантам подача раствора мочевины к первому впускному отверстию при прекращенном потоке газа откалибрована для осуществления растворения или отделения кристаллов мочевины от поверхности смесительной камеры. Согласно некоторым вариантам прекращение потока газа дополнительно основано на истекшем заданном времени. Согласно некоторым вариантам подача раствора мочевины к первому впускному отверстию при прекращенном потоке газа обеспечивает заполнение по меньшей мере участка канала потока газа, гидравлически соединенного со смесительной камерой, раствором мочевины. Согласно некоторым вариантам подача раствора мочевины к первому впускному отверстию при прекращенном потоке газа откалибрована для осуществления растворения или отделения кристаллов мочевины от канала потока газа. Согласно некоторым вариантам дополнительно предусмотрена, перед управлением системой, во-первых, подача раствора мочевины к первому впускному отверстию при прекращенном потоке газа и, во-вторых, возобновление потока газа для вытеснения раствора мочевины из смесительной камеры. Согласно некоторым вариантам прекращение потока газа дополнительно основано на заданном временном интервале. Согласно некоторым вариантам первое значение выбирают на основе давления, указывающего на закупоривание смесительной камеры.

Согласно некоторым вариантам осуществления представлены способы, предусматривающие предоставление SCR системы впрыска мочевины, выполненной с возможностью подачи раствора мочевины к первому впускному отверстию смесительной камеры и подачи сжатого газа ко второму впускному отверстию смесительной камеры, управление системой для подачи раствора мочевины к первому впускному отверстию, подачу газа ко второму впускному отверстию, и подачи комбинированного потока из сжатого газа и раствора мочевины из смесительной камеры на катализатор SCR, инициирование цикла промывки на основе давления комбинированного потока, соответствующего критерию заданного давления, и таймера, соответствующего критерию заданного времени, при этом цикл промывки предусматривает подачу раствора мочевины к первому впускному отверстию при прекращенном потоке газа, и возобновление потока газа для вытеснения раствора мочевины из смесительной камеры, и возобновление управления системой для подачи раствора мочевины к первому впускному отверстию, подачи газа ко второму впускному отверстию и подачи комбинированного потока из сжатого газа и раствора мочевины из смесительной камеры на катализатор SCR. Согласно некоторым вариантам цикл промывки предусматривает закрытие воздушного запорного клапана, измерение давления в месте ниже по потоку от первого впускного отверстия и второго впускного отверстия, установку кода отказа, если условие заданного давления не измерено в течение заданного времени, и подачу раствора мочевины к первому впускному отверстию при прекращенном потоке газа, если условие заданного давления не измерено в течение заданного времени. Согласно некоторым вариантам условие заданного давления представляет собой пороговое давление, превышение которого указывает на засорение впрыскивающей форсунки. Согласно некоторым вариантам дополнительно предусмотрено, перед управлением системой, инициирование цикла промывки на основе условия инициализации, при этом цикл промывки предусматривает подачу раствора мочевины к первому впускному отверстию при прекращенном потоке газа и возобновление потока газа для вытеснения раствора мочевины из смесительной камеры. Согласно некоторым вариантам условие инициализации предусматривает условие запуска, условие прокачки системы и условие готовности SCR. Согласно некоторым вариантам критерием давления является пороговое давление, указывающее на скопление кристаллов мочевины выше по потоку от впрыскивающей форсунки. Некоторые варианты дополнительно предусматривают установку кода отказа на основе выполненного критерия давления и не выполненного критерия заданного времени.

Настоящее изобретение было подробно показано и описано на фигурах и в приведенном выше описании исключительно в качестве примера без ограничительного характера, также следует понимать, что были описаны и показаны только некоторые приведенные в качестве примера варианты осуществления, и что все изменения и модификации также подпадают под объем правовой охраны настоящего изобретения. Следует понимать, что использование в приведенном выше описании таких выражений, как предпочитаемый, предпочтительно, предпочтительный или более предпочтительный, указывает на то, что признак, описанный такими выражениями, может являться более желательным, однако, может не являться необходимым, а варианты осуществления, не описанные с применением таких выражений, подпадают под объем настоящего изобретения, определяемого формулой изобретения. Использование в формуле изобретения форм единственного числа, а также выражений "по меньшей мере один" или "по меньшей мере один участок" не ограничивает объем формулы изобретения только одним объектом, если другое явно не указано формуле изобретения. Использование выражения "по меньшей мере участок" и/или "участок" означает, что элемент может содержать часть и/или весь элемент, если явно не указано другое.

Изобретение относится к управлению системой впрыска мочевины. Система дозирования мочевины системы последующей обработки выхлопных газов, при этом система содержит: смесительную камеру, содержащую впускное отверстие для мочевины, впускное отверстие для газа и выпускное отверстие; клапан для мочевины, выполненный с возможностью подачи раствора мочевины к впускному отверстию для мочевины; канал потока газа, проходящий от впускного отверстия для газа; газовый клапан, выполненный с возможностью регулирования потока сжатого газа к каналу потока газа и впускному отверстию для газа; датчик давления, выполненный с возможностью измерения давления в месте ниже по потоку от впускного отверстия для газа и впускного отверстия для мочевины; контроллер, функционально соединенный с датчиком давления, клапаном для мочевины и газовым клапаном. Контроллер выполнен с возможностью приведения в действие клапана для мочевины и газового клапана для подачи комбинированного потока из раствора мочевины и воздуха к выпускному отверстию смесительной камеры, оценки информации о давлении от датчика давления, описывающей давление комбинированного потока, закрытия газового клапана на основе сравнения информации о давлении с пороговым давлением, приведения в действие клапана для мочевины для заполнения по меньшей мере участка смесительной камеры раствором мочевины, когда информация о давлении ниже второго порогового значения, и открытия газового клапана для вытеснения раствора мочевины из смесительной камеры. Также раскрыты способы управление системой для подачи раствора мочевины. Техническим результатом изобретения является снижение роста кристаллов мочевины или отложений на компонентах системы и утечки мочевины. 3 н. и 24 з.п. ф-лы, 16 ил.

1. Система дозирования мочевины системы последующей обработки выхлопных газов, при этом система содержит:
смесительную камеру, содержащую впускное отверстие для мочевины, впускное отверстие для газа и выпускное отверстие;
клапан для мочевины, выполненный с возможностью подачи раствора мочевины к впускному отверстию для мочевины;
канал потока газа, проходящий от впускного отверстия для газа;
газовый клапан, выполненный с возможностью регулирования потока сжатого газа к каналу потока газа и впускному отверстию для газа;
датчик давления, выполненный с возможностью измерения давления в месте ниже по потоку от впускного отверстия для газа и впускного отверстия для мочевины; и
контроллер, функционально соединенный с датчиком давления, клапаном для мочевины и газовым клапаном;
в которой контроллер выполнен с возможностью приведения в действие клапана для мочевины и газового клапана для подачи комбинированного потока из раствора мочевины и воздуха к выпускному отверстию смесительной камеры, оценки информации о давлении от датчика давления, описывающей давление комбинированного потока, закрытия газового клапана на основе сравнения информации о давлении с пороговым давлением, приведения в действие клапана для мочевины для заполнения по меньшей мере участка смесительной камеры раствором мочевины, когда информация о давлении ниже второго порогового значения, и открытия газового клапана для вытеснения раствора мочевины из смесительной камеры.

2. Система по п. 1, в которой смесительная камера является цилиндрической, при этом впускное отверстие для мочевины расположено на первом конце смесительной камеры, выпускное отверстие расположено на втором конце смесительной камеры, и впускное отверстие для газа расположено сбоку смесительной камеры.

3. Система по п. 2, в которой смесительная камера содержит ось, проходящую от первого конца ко второму концу, и впускное отверстие для газа проходит в направлении, перпендикулярном оси.

4. Система по п. 1, дополнительно содержащая обратный клапан, расположенный между газовым клапаном и впускным отверстием для газа и выполненный с возможностью закрытия отверстия, ведущего к газовому каналу, когда давление газа выше по потоку от обратного клапана ниже заданного давления газа.

5. Система по п. 1, в которой контроллер выполнен с возможностью закрытия газового клапана на основе оценки истекшего времени совместно со сравнением информации о давлении с пороговым давлением.

6. Система по п. 1, в которой контроллер выполнен с возможностью приведения в действие клапана для мочевины, когда информация о давлении ниже второго порогового значения, для заполнения по меньшей мере участка смесительной камеры и газового канала раствором мочевины.

7. Система по п. 1, в которой контроллер выполнен с возможностью приведения в действие клапана для мочевины для подачи раствора мочевины в течение заданного времени, когда информация о давлении ниже второго порогового значения.

8. Система по п. 7, в которой заданное время для удаления кристаллов мочевины из смесительной камеры и газового канала определено эмпирически.

9. Система по п. 1, в которой контроллер выполнен с возможностью приведения в действие клапана для мочевины для подачи заданного количества раствора мочевины, когда информации о давлении ниже второго порогового значения.

10. Система по п. 9, в которой заданное количество для удаления кристаллов мочевины из смесительной камеры и газового канала определено эмпирически.

11. Способ, предусматривающий:
предоставление системы, выполненной с возможностью селективной подачи раствора мочевины к первому впускному отверстию смесительной камеры и селективной подачи сжатого газа ко второму впускному отверстию смесительной камеры;
управление системой для подачи раствора мочевины к первому впускному отверстию, подачи газа ко второму впускному отверстию и выдачи комбинированного потока из сжатого газа и раствора мочевины из смесительной камеры;
отслеживание давления комбинированного потока в месте ниже по потоку от первого впускного отверстия и второго впускного отверстия;
прекращение потока газа, когда отслеживаемое давление ниже первого значения;
подачу раствора мочевины к первому впускному отверстию при прекращенном потоке газа, когда отслеживаемое давление ниже второго значения, обеспечивающего заполнение по меньшей мере участка смесительной камеры раствором мочевины; и
возобновление потока газа для вытеснения раствора мочевины из смесительной камеры.

12. Способ по п. 11, в котором прекращение потока газа, когда отслеживаемое давление ниже первого значения, предусматривает подачу команды закрытия на управляющий клапан для закрытия обратного клапана, расположенного ниже по потоку от управляющего клапана.

13. Способ по п. 12, в котором второе значение выбирают таким образом, чтобы обеспечивать закрытие обратного клапана.

14. Способ по п. 11, в котором подачу раствора мочевины к первому впускному отверстию при прекращенном потоке газа калибруют для осуществления растворения или отделения кристаллов мочевины от поверхности смесительной камеры.

15. Способ по п. 11, в котором прекращение потока газа дополнительно основано на истекшем заданном времени.

16. Способ по п. 11, в котором подача раствора мочевины к первому впускному отверстию при прекращенном потоке газа обеспечивает заполнение по меньшей мере участка канала потока газа, гидравлически соединенного со смесительной камерой, раствором мочевины.

17. Способ по п. 16, в котором подачу раствора мочевины к первому впускному отверстию при прекращенном потоке газа калибруют для осуществления растворения или отделения кристаллов мочевины от канала потока газа.

18. Способ по п. 11, дополнительно предусматривающий, перед управлением системой, во-первых, подачу раствора мочевины к первому впускному отверстию при прекращенном потоке газа и, во-вторых, возобновление потока газа для вытеснения раствора мочевины из смесительной камеры.

19. Способ по п. 11, в котором прекращение потока газа дополнительно основано на заданном интервале времени.

20. Способ по п. 11, в котором первое значение выбирают на основе давления, указывающего на закупоривание смесительной камеры.

21. Способ, предусматривающий:
предоставление системы селективного каталитического восстановления (SCR) системы впрыска мочевины, выполненной с возможностью подачи раствора мочевины к первому впускному отверстию смесительной камеры и подачи сжатого газа ко второму впускному отверстию смесительной камеры;
управление системой для подачи раствора мочевины к первому впускному отверстию, подачи сжатого газа ко второму впускному отверстию и подачи комбинированного потока из сжатого газа и раствора мочевины из смесительной камеры на катализатор системы селективного каталитического восстановления (SCR);
инициирование цикла промывки на основе давления комбинированного потока, соответствующего критерию заданного давления, и таймера, соответствующего критерию заданного времени, при этом цикл промывки предусматривает подачу раствора мочевины к первому впускному отверстию при прекращенном потоке газа, и возобновление потока газа для вытеснения раствора мочевины из смесительной камеры; и
возобновление управления системой для подачи раствора мочевины к первому впускному отверстию, подачи газа ко второму впускному отверстию и подачи комбинированного потока из сжатого газа и раствора мочевины из смесительной камеры на катализатор системы селективного каталитического восстановления (SCR).

22. Способ по п. 21, в котором цикл промывки предусматривает закрытие воздушного запорного клапана, измерение давления в месте ниже по потоку от первого впускного отверстия и второго впускного отверстия, установку кода отказа, если условие заданного давления не измерено в течение заданного времени, и подачу раствора мочевины к первому впускному отверстию при прекращенном потоке газа, если условие заданного давления не измерено в течение заданного времени.

23. Способ по п. 22, в котором условие заданного давления представляет собой пороговое давление, превышение которого указывает на засорение впрыскивающей форсунки.

24. Способ по п. 21, дополнительно предусматривающий, перед управлением системой, инициирование цикла промывки на основе условия инициализации, при этом цикл промывки предусматривает подачу раствора мочевины к первому впускному отверстию при прекращенном потоке газа и возобновление потока газа для вытеснения раствора мочевины из смесительной камеры.

25. Способ по п. 24, в котором условие инициализации предусматривает условие запуска, условие прокачки системы и условие готовности системы селективного каталитического восстановления (SCR).

26. Способ по п. 21, в котором критерием давления является пороговое давление, указывающее на скопление кристаллов мочевины выше по потоку от впрыскивающей форсунки.

27. Способ по п. 21, дополнительно предусматривающий установку кода отказа на основе выполненного критерия давления и не выполненного критерия заданного времени.