СИСТЕМА И СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ДОЗАТОРА РЕАГЕНТА Российский патент 2018 года по МПК F01N3/20 F01N11/00 

Уровень техники

Системы для дополнительной очистки выхлопов на основе селективного каталитического восстановления («СКВ») играют важную роль в снижении выбросов NO_x двигателей внутреннего сгорания, таких как дизельные двигатели. СКВ-системы обычно содержат источник реагента, такого как раствор мочевины, систему дозирования для нагнетания раствора мочевины и для обеспечения подачи регулируемого количества или на регулируемой скорости раствора мочевины на катализатор СКВ и распылитель, который подает раствор мочевины в зону разложения мочевины на пути потока выхлопного газа, расположенную выше по потоку относительно катализатора СКВ. Во многих СКВ-системах также используют сжатый газ, который способствует подаче потока мочевины в распылитель.

Несмотря на обеспечение существенного снижения концентрации выбросов NO_x, СКВ-системы имеют ряд недостатков и проблем. Применение растворов мочевины в СКВ-системах может приводить к росту кристаллов мочевины или отложениям на различных компонентах системы, что может нарушать их работу. Впрыскивающие форсунки могут засоряться, например, вследствие образования отложений мочевины при воздействии на раствор мочевины повышенных температур. Одна или несколько частей системы могут быть или намеренно, или непреднамеренно изогнутыми, заблокированными или нефункциональными. Эти и другие условия приводят к тому, что система дозирования впрыскивает недостаточное количество реагента в выхлопную систему для обработки выбросов NO_x при помощи катализатора СКВ.

Существующие техники были разработаны для осуществления контроля коэффициента использования мочевины в СКВ-системах и прогнозирования или определения условия отказа системы дозирования. Согласно одной технике сравнивают заданный объем реагента за период времени путем вычисления общей суммы заданного расхода реагента за период времени и затем сравнения этого заданного объема с объемом реагента, израсходованным из расходного резервуара. Однако данные техники ненадежные и подвержены индикации ложных отказов вследствие многих факторов, которые не могут быть проконтролированы поставщиком системы дозирования, такие как устанавливаемый оператором режим дозаправки, геометрия резервуара для реагента, разрешающая способность датчика уровня жидкого реагента и объем переполнения резервуара для реагента. Другая техника включает размещение расходомера и соответствующей измерительной аппаратуры для обеспечения измерения расхода в режиме реального времени, который затем сравнивают с заданным расходом. Однако данная техника требует дополнительных затрат для системы дозирования как в отношении начальной стоимости аппаратуры, так и стоимостей технического обслуживания и ремонта со временем. Существует назревшая потребность в усовершенствованиях, уменьшающих эти и другие недостатки, связанные с ошибками контроля и диагностики систем дозирования реагента.

Раскрытие изобретения

Один вариант осуществления изобретения представляет собой уникальный способ определения или диагностики отказа системы дозирования реагента с обеспечением достаточного количества реагента в систему для дополнительной очистки выхлопов, которая содержит катализатор СКВ, для удовлетворения команды дозирования реагента для обработки выбросов в выхлопе при помощи катализатора СКВ. Другие варианты осуществления предусматривают уникальные способы и системы для диагностики системы дозирования реагента. Настоящее краткое раскрытие предусмотрено для ознакомления с выбором принципов, которые дополнительно описаны ниже в пояснительных вариантах осуществления. Настоящее краткое раскрытие не предназначено для определения ключевых или существенных признаков заявляемого объекта, а также не предназначено для использования в качестве средства ограничения объема заявляемого объекта. Дополнительные варианты осуществления, формы, цели, признаки, преимущества, аспекты и благоприятные эффекты станут очевидными из следующего описания и графических материалов.

Краткое описание чертежей

На Фиг. 1 представлена схема примера выполнения диагностической системы для дозирования реагента.

На Фиг. 2 представлена блок-схема способа диагностики системы дозирования реагента.

На Фиг. 3 представлена диаграмма, показывающая примерный цикл дозирования системы дозирования реагента, который содержит ряд периодов дозирования и диагностический период дозирования.

На Фиг. 4 показана диаграмма, на которой представлен пример падения давления во время работы дозатора в течение диагностического периода дозирования цикла дозирования.

Осуществление изобретения

С целью содействия пониманию принципов настоящего изобретения ссылка теперь будет сделана на варианты осуществления, показанные в графических материалах, и характерная терминология будет использована для их описания. Однако следует 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 показан пример выполнения системы 100 дозирования реагента для впрыска реагента в систему 130 для дополнительной очистки выхлопов. Системой 100 дозирования реагента можно снабдить транспортное средство (не показано) с приводом от двигателя 120 внутреннего сгорания, такого как дизельный двигатель, или двигатель, используемый в других применениях, таких как системы генерирования энергии или насосные системы. Двигатель 120 содержит впускной патрубок 124, находящийся в жидкостной связи с впускной системой 122, в которую входит поток свежего воздуха, и согласно некоторым вариантам осуществления рециркулирующий выхлопной газ для обеспечения подпитки множества цилиндров (не показаны) двигателя 120. После смешения подпитки с топливом и сгорания в камерах сгорания цилиндров получающийся выхлопной газ подается в выхлопной патрубок 126. Выхлопной патрубок 126 находится в жидкостной связи с выхлопной системой 128 так, что, по меньшей мере, часть выхлопного газа переносится в систему 130 для дополнительной очистки.

Система 100 дозирования реагента содержит дозатор 102, который получает реагент 104 из расходного резервуара 106 и подает реагент в распылитель 108 или другое устройство для впрыска или подачи в камеру разложения или непосредственно в выхлопную систему 128. Один пример подходящего реагента представляет собой жидкость для выхлопных систем дизельных двигателей (DEF), которая содержит раствор из 32,5% мочевины высокой чистоты и 67,5% деионизированной воды. Следует принять во внимание, однако, что любой реагент, подходящий для впрыска в выхлопную систему при помощи системы 100 дозирования, можно также использовать.

Согласно показанному варианту осуществления выхлопная система 128 подает выхлопной газ в систему 130 для дополнительной очистки, имеющую один или несколько катализаторов 132 СКВ. Выхлопная система 128 содержит одно или несколько мест для получения реагента из системы 100 дозирования реагента. Система 130 дополнительной очистки может содержать один или несколько других непоказанных компонентов дополнительной очистки, таких как один или несколько катализаторов окисления, один или несколько сажевых фильтров, катализатор окисления аммиака и различные датчики температуры, давления и датчики компонентов выхлопного газа. Выхлопная система 128 может также содержать различные непоказанные компоненты, такие как одна или несколько систем РВГ, одна или несколько систем турбонагнетателя, промежуточные холодильники, дополнительные холодильники, дроссели, регулирующие клапаны и другие компоненты. Распылитель 108 реагента установлен на участке выхлопной системы 128 выше по потоку относительно катализатора 132 СКВ, причем его выпускное отверстие, такое как форсунка, расположенная внутри выхлопного трубопровода, выполнено с возможностью распыления водного атомизированного реагента в выхлопную систему, где он смешивается с выхлопным газом двигателя, вырабатываемым двигателем 120. Катализатор 132 СКВ активирует химическую реакцию между реагентом и NO_x в выхлопном газе, которая превращает значительные количества NO_x для снижения выбросов NO_x перед тем, как выхлопной газ выходит в атмосферу.

Система 100 дозирования может содержать различные устройства для облегчения получения реагента из расходного резервуара 106 и подачи реагента в выхлопную систему 128. Например, дозатор 102 может содержать линию 112 всасывания реагента, которая выполнена с возможностью получения реагента 104 из расходного резервуара 106. Расходный резервуар 106 содержит источник водного реагента 104 и вентилируется для обеспечения отвода реагента через линию 112 всасывания реагента в дозатор 102. Дозатор 102 может дополнительно содержать накопитель 116, выполненный с возможностью удержания накопленного количества реагента под давлением, достаточным для обеспечения надлежащей атомизации и перемешивания реагента при впрыске в выхлоп, переносимый выхлопной системой 128. Дозатор 102 также содержит насос 114, который, за исключением того, о чем говорится ниже, нагнетает реагент в накопитель 116 для поддержания постоянного давления реагента во время и между циклами дозирования. Датчик 136 давления находится в жидкостной связи с реагентом в накопителе 116. Регулирующий клапан 118 выполнен с возможностью инициации протекания измеренного количества реагента 104 через питающий трубопровод 110 для реагента в распылитель 108 для впрыска в выхлоп. Согласно другим вариантам осуществления питающий трубопровод 110 для реагента может содержать дроссель, фильтр, обратный клапан и другие компоненты. Система дозирования 100 также содержит возвратный трубопровод 134 для реагента, который выполнен с возможностью обеспечения регулируемого потока реагента из места ниже по потоку относительно накопителя 116 назад в расходный резервуар 106 для обеспечения устойчивого регулирования насоса.

Несмотря на то, что на Фиг. 1 показан один пример системы 100 дозирования, возможны другие не показанные конфигурации и компоненты. Например, насос 114 может быть в виде диафрагменного насоса, хотя следует принять во внимание, что другие типы насосов можно использовать. Обратные клапаны могут располагаться между различными компонентами. Гасители пульсаций, фильтры и измерительные устройства можно предусматривать в дозаторе 102. Дозатор 102 может также содержать обводную линию для насоса 114, имеющую обводной клапан, открываемый и закрываемый для пропускания или ограничения потока реагента по обводной линии в место, где его можно вернуть в расходный резервуар 106, например, во время операции очистки. Дозатор 102 может также содержать воздушное вспомогательное устройство для получения сжатого воздуха в смесительной камере, которая получает реагент из дозирующего клапана с регулируемой скоростью. В смесительную камеру может также входить поток сжатого воздуха из источника воздуха (не показан), а объединенный поток сжатого воздуха и реагента выходит через выпускное отверстие дозатора 102. Источник воздуха может быть встроен в транспортное средство, встроен в двигатель 120 или может представлять собой источник воздуха, предназначенный для системы 100 дозирования. Следует понимать, что в дополнительных вариантах осуществления можно использовать сжатые газы, отличные от воздуха, например комбинации одного или нескольких инертных газов. Система 100 дозирования реагента также может быть соединена с теплообменной системой (не показана), по которой жидкий теплоноситель, такой как охлаждающая жидкость двигателя, прокачивается при помощи насоса.

Систему 100 дозирования реагента можно контролировать и регулировать при помощи контроллера 140, такого как модуль управления двигателя (ECM) и/или модуль управления дозатора (DCM). Следует принять во внимание, 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. Следует также принять во внимание, что контроллер может представлять собой одно устройство или рассредоточенное устройство, и функции контроллера могут выполняться аппаратным или программным обеспечением.

Контроллер 140 функционально подключен и выполнен с возможностью хранения инструкций в памяти, считываемых и выполняемых контроллером 140 для контроля дозатора 102, насоса 114 и регулирующего клапана 118 для подачи заданного количества реагента 104 с заданным расходом и давлением в распылитель 108. Контроллер 140 также функционально подключен и может получать сигналы от, например, датчика 136 давления дозатора 102. Датчик 136 давления обеспечивает сигнал, отражающий давление реагента 104 в накопителе 116 ниже по потоку относительно насоса 114 перед входом в питающий трубопровод 110 для реагента. Давление в этом месте может представлять собой давление объединенного потока сжатого воздуха и реагента или давление самого реагента 104 в накопителе 116. Дополнительные датчики давления и один или несколько датчиков температуры могут быть предусмотрены и могут обеспечивать сигнал для контроллера 140, отражающий температуру и/или давление реагента в месте ниже или выше по потоку относительно насоса 114.

Контроллер 140 выполнен с возможностью выполнения некоторых операций для диагностирования способности системы 100 дозирования обеспечивать соответствующее количество реагента за цикл дозирования для удовлетворения команды дозирования, определенной контроллером 140, для обработки выбросов в выхлопе. Согласно некоторым вариантам осуществления контроллер 140 образует часть подсистемы обработки данных, включающей одно или несколько вычислительных устройств, содержащих запоминающее, обрабатывающее и коммуникационное оборудование. Контроллер 140 может представлять собой одно устройство или рассредоточенное устройство, и функции контроллера 140 могут выполняться аппаратным или программным обеспечением. Согласно некоторым вариантам осуществления контроллер 140 содержит один или несколько модулей, структурированных по функциональному осуществлению операций контроллера в аппаратном обеспечении и/или программном обеспечении на читаемом компьютером носителе, и может быть рассредоточен в различных компонентах аппаратного или программного обеспечения. Более конкретные описания некоторых вариантов осуществления конфигураций и операций контроллера включены в нижеследующее пояснение.

Контроллер 140 имеет сообщение с любым компонентом системы для сбора информации, обработки информации, обеспечения команд и контроля операций конкретных компонентов. Контроллер 140 также соединен с устройством 142 вывода. Устройство 142 вывода может представлять собой любое подходящее устройство для демонстрации результата диагностики системы дозирования пользователю, оператору, специалисту по обслуживанию оборудования или другому субъекту и может содержать индикаторную лампу, показывающий измерительный прибор, принтер, запоминающее устройство, звуковую сигнализацию и/или другое подходящее устройство вывода. Контроллер 140 содержит сохраняемые значения данных, константы и функции, а также рабочие инструкции, хранящиеся на читаемом компьютером носителе. Любые операции типичных процедур, описанных в настоящем документе, могут выполняться, по меньшей мере, частично контроллером 140.

Ссылаясь на Фиг. 3, видим, что при нормальной работе системы 100 заранее определенное количество реагента 104, рассчитанное контроллером 140, подают в выхлопную систему 128 при помощи системы 100 дозирования во время цикла дозирования для удовлетворения команды дозирования. Каждый цикл дозирования t содержит ряд периодов дозирования t₁₁, во время которых регулирующий клапан 118 открывается для инициации рабочего времени дозирования t₁ и затем закрывается в конце рабочего времени дозирования t₁ на оставшуюся часть периода дозирования t₁₁. Период дозирования t₁₁ постоянный при нормальной работе, а рабочее время дозирования t₁ изменяют для обеспечения заданной скорости дозирования. Отношение рабочего времени дозирования t₁ к периоду дозирования t₁₁ определяет скорость дозирования. Период дозирования t₁₁ определяют как общее рабочее время дозирования t₁ плюс время простоя при дозировании При использовании в настоящем документе рабочее время дозирования t₁ представляет собой промежуток времени между тем, когда регулирующий клапан 118 открывают, и тем, когда регулирующий клапан 118 закрывают, во время каждого периода дозирования t₁₁ цикла дозирования. Время простоя при дозировании представляет собой промежуток времени, когда регулирующий клапан 118 закрыт в течение периода дозирования t₁₁.

При нормальной работе давление реагента 104 поддерживается насосом 114 на заранее определенном рабочем давлении во время цикла дозирования. Когда регулирующий клапан 118 включают и выключают для подачи реагента в распылитель 108 во время каждого периода дозирования цикла дозирования для дозирования в выхлопную систему 128, контроллер 140 использует данные измерения давления датчика 136 давления в качестве вводных данных для управления с обратной связью насосом 114 для поддержания заранее определенного рабочего давления. Контроллер 140 изменяет скорость насоса 114 в режиме реального времени для поддержания среднего давления реагента в накопителе 116, которое приблизительно соответствует заранее определенному рабочему давлению. Таким образом, когда регулирующий клапан 118 открыт, давление системы 100 в накопителе 116 падает ниже заранее определенного рабочего давления, что обуславливает обеспечение контроллером 140 сигнала для немедленного увеличения скорости насоса 114, таким образом немедленно повышая фактическое давление относительно заранее определенного рабочего давления. Когда регулирующий клапан 118 закрыт, фактическое давление в накопителе 116 повышается до тех пор, пока контроллер 140 не дает команду насосу 114 снижать свою скорость, что и позволяет поддерживать фактическое давление на уровне заранее определенного рабочего давления.

Далее со ссылкой на Фиг. 2 показан способ 200 управления контроллером 140 для диагностики неисправной работы системы 100 дозирования при помощи показаний давления датчика 136 давления во время цикла дозирования. Способ 200 включает задание конфигурации контроллера 140 для определения диагностического периода дозирования t₂₂ в цикле дозирования и для приостановки контроля с обратной связью давления насоса 114 в начале диагностического периода дозирования t₂₂ в цикле дозирования, в то же время поддерживая постоянную скорость насоса 114 и увеличивая рабочее время дозатора t₂ (Фиг. 3.) Среднюю скорость дозирования поддерживают постоянной при помощи увеличения периода дозирования t₂₂, что автоматически увеличивает рабочее время дозирования t₂, сохраняя соотношение между периодом дозирования t₂₂ и рабочим временем дозирования t₂ постоянным. Как показано на Фиг. 4, контроллер 140 измеряет падение давления ΔP между начальным давлением P1 в начале t_{начальн.} диагностического периода дозирования t₂₂ и конечным давлением P2 в конце t_конеч. рабочего времени дозирования t₂ диагностического периода дозирования t₂₂. Если падение давления ΔP меньше, чем заранее определенное пороговое значение, тогда сообщение о неисправной работе или отказе системы дозирования может передаваться контроллером 140 на устройство 142 вывода.

При работе системы 100 дозирования реагента засорение может вызывать некоторые режимы отказа, на которые указывает отклонение между заданным количеством дозируемого реагента за цикл дозирования и фактическим количеством реагента, которое дозируется. Отклонения свыше некоторого порогового значения могут значительно влиять на способность системы 100 дозирования реагента подавать достаточное количество реагента 104 для эффективной работы катализатора при снижении выбросов NO_x. Один такой режим отказа вызван частичным засорением одной или нескольких частей системы 100 дозирования ниже по потоку относительно насоса 114. Данные режимы отказа могут быть вызваны изгибами в нагнетательном трубопроводе 110 для реагента, например, могут быть созданы намеренным вмешательством в систему или дефектами, вызванными неправильной установкой. Засорение одного или нескольких выпускных отверстий распылителя 108 может вызываться сажей или другими частицами и может влиять на способность распылителя 108 подавать заданное количество реагента 104. Регулирующий клапан 118 или другой фильтр или компонент системы 100 дозирования также может блокироваться, мешая полному или надлежащему открытию. Недостаточный ток привода регулирующего клапана 118 может также приводить к несоответствующему открытию и отказу при подаче заданного количества реагента. Контроллер 140, выполненный с возможностью выполнения способа 200 диагностики, может определять условие отказа системы дозирования и, если отказ обнаружен, обеспечивать вывод данных, указывающих на это, с тем, чтобы техническое обслуживание или другое восстановительное действие можно было предпринять.

В способе 200 используются показания давления датчика 136 давления и модифицированный диагностический период дозирования t₂₂, который увеличен по сравнению с другими периодами дозирования t₁₁ в цикле дозирования для того, чтобы выполнять диагностику системы 100 дозирования. В результате подача реагента в выхлопную систему 128 может продолжаться во время диагностики, и количество реагента, заданное контроллером 140 как такое, которое необходимо подать в течение периодов дозирования t₁₁, все еще обеспечивается во время диагностического периода дозирования t₂₂. Таким образом, цикл дозирования, при котором выполняется диагностика, все еще обеспечивает заданное количество реагента для удовлетворения команды дозирования (при условии, что система дозирования должный образом работает), минимизируя или исключая любое влияние диагностики на систему 130 для дополнительной очистки при обработке выбросов и поддерживая общую производительность системы для дополнительной очистки.

Выполнение способа 200 начинается с операции 202 в ответ на, например, включающее событие или другой индикатор начала. Выполнение способа 200 продолжается выполнением условного оператора 204 для определения того, выполняются ли позволяющие диагностику условия. При некоторых рабочих условиях двигателя 120, выхлопной системы 128 и/или системы 100 дозирования реагента возможность точного измерения режимов давления реагента нарушается. Различные примеры позволяющих диагностику условий, которые можно рассматривать перед началом диагностики потребления реагента, перечислены ниже в настоящем документе. Выполнение каждого из этих условий может быть необязательным для каждого варианта осуществления настоящей системы и способа, также как и позволяющие диагностику условия не обязательно ограничены условиями, раскрытыми в настоящем документе.

Одно позволяющее диагностику условие предусматривает то, что давления системы 100 дозирования находятся в нормальных пределах, и сбои не зафиксированы при низком давлении или изменяющихся давлениях в системе 100 дозирования. Другое условие состоит в том, что предварительно откалиброванное количество реагента дозировали при помощи системы 100 дозирования реагента с момента включения для предотвращения запуска диагностики в случае, если воздух захватывается системой 100 дозирования, поскольку захваченный воздух может приводить к аномальным характеристикам давления. Другие позволяющие диагностику условия могут включать затраченное время или количество дозированного реагента после предыдущей диагностики или затраченное время или количество дозированного реагента после заполнения резервуара 106. Если при операции 204 одно или несколько позволяющих диагностику условий не выполняются, выполнение способа 200 продолжается выполнением операции 206 для продолжения нормального дозирования согласно заранее запрограммированным инструкциям в контроллере 140. Способ 200 может затем вернуться к началу 202 и продолжаться выполнением контроля рабочих характеристик до выключающего события или до тех пор, пока не позволят условия диагностики потребления реагента в условном операторе 204.

Если условия диагностики выполняются в условном операторе 204, выполнение способа 200 продолжается выполнением операции 208, на которой диагностический период дозирования t₂₂ отождествляется с одним из периодов дозирования t₁₁ в цикле дозирования. Выполнение способа 200 затем продолжается выполнением операции 210, на которой отменяют контроль с обратной связью давления насоса 114. После операции 210 способ 200 продолжается выполнением операции 212, на которой устанавливают длительность рабочего времени дозирования t₂ и длительность диагностического периода дозирования t₂₂ с тем, чтобы количество дозируемого реагента каждого периода дозирования в цикле дозирования, требуемое для работы системы для дополнительной очистки, можно было подавать, несмотря на отсутствие контроля с обратной связью давления насоса 114. Согласно одному варианту осуществления рабочее время дозирования t₂ и диагностический период дозирования t₂₂ рассчитываются контроллером 140 на основе фактических рабочих условий и команды дозирования реагента. Согласно другим вариантам осуществления рабочее время дозирования t₂ и диагностический период дозирования t₂₂ заранее определяются и программируются в контроллере 140. После операции 212 диагностический период дозирования начинается с выполнения операции 214, и изменение давления ΔP во время рабочего времени дозатора t₂ определяется на основании данных датчика 136 давления, в то время как насос 114 работает с постоянной скоростью. Поскольку скорость насоса 114 поддерживают постоянной, когда регулирующий клапан 118 открывается при давлении P1, система 100 дозирования реагента будет терять давление с течением времени и опускаться до нового более низкого давления P2 исходя из количества реагента, которое подается.

После операции 214 выполнение способа 200 продолжается выполнением условного оператора 216, где падение давления ΔP сравнивается с заранее определенным пороговым значением. Если падение давления ΔP больше, чем заранее определенное пороговое значение, тогда система 100 дозирования рассматривается как работающая нормально, и способ 200 продолжается с возобновлением нормального дозирования на операции 220. Величину падения давления, предполагаемую в нормально работающей системе, заранее определяют и сравнивают с фактическим падением давления ΔP. Величина падения давления ΔP с течением времени обратно пропорциональна объему засорения, находящемуся в системе 100 дозирования реагента. Например, фактическое падение давления, которое меньше, чем заранее определенное падение давления, указывает на засорение системы. Если падение давления ΔP меньше, чем заранее определенное пороговое значение, тогда способ 200 продолжается выполнением операции 218 и устанавливает отказ дозатора, что можно передать при помощи устройства 142 вывода. После установления отказа дозатора способ 200 может продолжаться выполнением операции 220 для возобновления нормального дозирования. Дополнительно или альтернативно, способ 200 может включать снижение скорости двигателя 120 или другого компонента системы, чтобы побудить выполнение оператором технического обслуживания. Выполнение способа 200 включает увеличение рабочего времени дозатора путем увеличения диагностического периода дозирования во время диагностики по сравнению с рабочим временем дозатора нормальных периодов дозирования при нормальном цикле дозирования с тем, чтобы такое же количество реагента впрыскивалось во время диагностического периода дозирования, и можно было сделать достоверное диагностическое заключение. Обычный период дозирования не обеспечивает достоверное падение давления, чтобы диагностировать недостаточное количество дозирования. При увеличенном диагностическом периоде дозирования и увеличенном диагностическом рабочем времени разница между последовательными событиями включения/выключения распылителя по существу достаточны для определения достоверного падения давления и выполнения достоверной диагностики.

Предусмотрены различные аспекты систем и способов, раскрытых в настоящем документе. Согласно одному аспекту способ предусматривает определение количества реагента, которое необходимо впрыскивать при помощи системы дозирования за цикл дозирования для обработки выхлопного газа в выхлопной системе, которая содержит катализатор селективного каталитического восстановления. Цикл дозирования содержит множество периодов дозирования и рабочее время дозатора и время простоя дозатора в каждом периоде дозирования, и заранее определенная часть количества реагента впрыскивается за рабочее время дозирования каждого периода дозирования. Способ также предусматривает работу системы дозирования для впрыска количества реагента в выхлопную систему за цикл дозирования. Работа системы дозирования предусматривает контроль насоса системы дозирования при помощи контроля с обратной связью по давлению для поддержания рабочего давления системы дозирования, когда распылитель открыт. Способ также предусматривает определение диагностического периода дозирования исходя из периодов дозирования в цикле дозирования; в течение диагностического периода времени приостановку контроля с обратной связью давления насоса при сохранении скорости насоса; измерение падения давления системы дозирования ниже по потоку относительно насоса в течение рабочего времени дозатора диагностического периода дозирования и определение условия отказа системы дозирования при обеспечении количества реагента в ответ на падение давления, измеренное в течение диагностического периода дозирования.

Согласно одному варианту осуществления способ также предусматривает увеличение рабочего времени дозатора диагностического периода дозирования исходя из рабочего времени дозатора других периодов дозирования в цикле дозирования с тем, чтобы заранее определенная часть количества реагента впрыскивалась во время диагностического периода дозирования. Согласно одному усовершенствованию данного аспекта способ также предусматривает установку длительности диагностического периода дозирования так, что отношение рабочего времени дозатора в диагностическом периоде дозирования к длительности диагностического периода дозирования по существу было таким же, как отношение рабочего времени дозатора к длительности других периодов дозирования в цикле дозирования.

Согласно другому варианту осуществления настоящего способа реагент представляет собой раствор мочевины и хранится в расходном резервуаре, который находится в жидкостной связи с системой дозирования. Согласно еще одному варианту осуществления определение условия отказа предусматривает определение отказа системы дозирования, когда падение давления меньше, чем заранее определенное пороговое давление. Согласно дополнительному варианту осуществления способ предусматривает определение того, что по меньшей мере одно допускающее диагностику условие удовлетворяется перед определением диагностического периода дозирования. Согласно одному варианту осуществления по меньшей мере одно допускающее диагностику условие включает по меньшей мере одно из: время после предыдущего определения условия отказа; температуру реагента; количество реагента, впрыснутого после события заполнения расходного резервуара, соединенного с системой дозирования; и минимальный расход выхлопа.

Согласно другому аспекту способ предусматривает впрыск количества реагента при помощи системы дозирования за цикл дозирования в ответ на команду дозирования для обработки выхлопного газа в выхлопной системе, которая содержит катализатор селективного каталитического восстановления. Система дозирования содержит насос, работающий с использованием контроля с обратной связью, для поддержания по существу стабильного давления реагента ниже по потоку относительно насоса во время цикла дозирования. Впрыск количества реагента предусматривает приостановку контроля с обратной связью давления насоса во время диагностического периода дозирования в пределах цикла дозирования, и в то же время сохранение скорости насоса; впрыск части количества реагента, и в то же время приостановку контроля с обратной связью давления во время диагностического периода дозирования; и определение условия отказа системы дозирования при удовлетворении команды дозирования в ответ на падение давления системы дозирования во время диагностического периода дозирования.

Согласно одному варианту осуществления каждый цикл дозирования содержит множество периодов дозирования и рабочее время дозатора в пределах каждого периода дозирования, и рабочее время дозатора определяется путем открытия и последующего закрытия распылителя системы дозирования в соответствующий период дозирования. Согласно одному усовершенствованию данного варианта осуществления диагностический период дозирования выбирают из множества периодов дозирования в цикле дозирования, и как периоды дозирования, так и диагностический период дозирования обеспечивают заранее определенную часть количества реагента. Согласно дополнительному усовершенствованию способ предусматривает установку длительности диагностического периода дозирования так, чтобы отношение рабочего времени дозатора в диагностическом периоде дозирования к длительности диагностического периода дозирования было по существу таким же, как отношение рабочего времени дозатора к длительности периода дозирования других периодов дозирования в цикле дозирования. Согласно другому варианту осуществления рабочее время дозатора в диагностическом периоде дозирования больше, чем рабочее время дозатора в других периодах дозирования цикла дозирования.

Согласно другому варианту осуществления способа реагент представляет собой раствор мочевины, который хранится в расходном резервуаре, находящемся в жидкостной связи с системой дозирования. Согласно еще одному варианту осуществления способ предусматривает определение того, что по меньшей мере одно позволяющее диагностику условие удовлетворяется перед началом диагностического периода дозирования.

Согласно другому аспекту система содержит расходный резервуар для хранения реагента и дозатор, находящийся в жидкостной связи с расходным резервуаром для получения реагента из расходного резервуара. Дозатор соединен с выхлопной системой и дозатор содержит насос, подающий реагент под давлением во время впрыска заранее определенного количества реагента в выхлопную систему за цикл дозирования для удовлетворения команды дозирования. Система также содержит датчик давления, связанный с дозатором, выполненный с возможностью отображения давления реагента ниже по потоку относительно насоса, и контроллер, соединенный с насосом, который выполнен с возможностью обеспечения работы насоса посредством контроля с обратной связью от датчика давления для поддержания давления реагента во время цикла дозирования. Контроллер также выполнен с возможностью определения диагностического периода дозирования в цикле дозирования, в течение которого диагностируют условие отказа системы дозирования при удовлетворении команды дозирования; приостановки контроля с обратной связью насоса и поддержания постоянной скорости насоса при впрыске реагента во время диагностического периода дозирования; и определения условия отказа системы дозирования в ответ на падение давления, измеренное датчиком давления во время диагностического периода дозирования.

Согласно одному варианту осуществления дозатор также содержит накопитель ниже по потоку относительно насоса, и датчик давления соединен с накопителем. Согласно другому варианту осуществления дозатор соединен с распылителем, который подсоединен к выхлопной системе и функционально связан с контроллером. Согласно еще одному варианту осуществления контроллер выполнен с возможностью определения невыполнения условия отказа системы дозирования, когда падение давления меньше, чем заранее определенное пороговое значение.

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 области очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Способ диагностики системы дозирования реагента предусматривает: определение количества реагента, которое необходимо впрыскивать при помощи системы дозирования за цикл дозирования для обработки выхлопного газа в выхлопной системе, которая содержит катализатор селективного каталитического восстановления, причем цикл дозирования включает множество периодов дозирования и рабочее время дозатора и время простоя дозатора в каждом периоде дозирования, причем заранее определенная часть количества реагента впрыскивается во время рабочего времени дозирования каждого периода дозирования; обеспечение работы системы дозирования для впрыска количества реагента в выхлопную систему во время цикла дозирования, причем обеспечение работы системы дозирования предусматривает контроль насоса системы дозирования при помощи контроля с обратной связью по давлению для поддержания рабочего давления системы дозирования, когда распылитель открыт; определение диагностического периода дозирования исходя из периодов дозирования в цикле дозирования; приостановление контроля с обратной связью давления насоса при сохранении скорости насоса в течение диагностического периода времени; измерение падения давления системы дозирования ниже по потоку относительно насоса в течение рабочего времени дозатора диагностического периода дозирования и определение условия отказа системы дозирования при подаче количества реагента в ответ на падение давления, измеренное во время диагностического периода дозирования. Предложена система, реализующая данный способ. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ, предусматривающий:

определение количества реагента, которое необходимо впрыскивать при помощи системы дозирования за цикл дозирования для обработки выхлопного газа в выхлопной системе, которая содержит катализатор селективного каталитического восстановления, причем цикл дозирования включает множество периодов дозирования и рабочее время дозатора и время простоя дозатора в каждом периоде дозирования, причем заранее определенная часть количества реагента впрыскивается во время рабочего времени дозирования каждого периода дозирования;

обеспечение работы системы дозирования для впрыска количества реагента в выхлопную систему во время цикла дозирования, причем обеспечение работы системы дозирования предусматривает контроль насоса системы дозирования при помощи контроля с обратной связью по давлению для поддержания рабочего давления системы дозирования, когда распылитель открыт;

определение диагностического периода дозирования исходя из периодов дозирования в цикле дозирования;

приостановление контроля с обратной связью давления насоса при сохранении скорости насоса в течение диагностического периода времени;

измерение падения давления системы дозирования ниже по потоку относительно насоса в течение рабочего времени дозатора диагностического периода дозирования и

определение условия отказа системы дозирования при подаче количества реагента в ответ на падение давления, измеренное во время диагностического периода дозирования.

2. Способ по п. 1, дополнительно предусматривающий увеличение рабочего времени дозатора путем увеличения диагностического периода дозирования во время диагностики по сравнению с рабочим временем дозатора нормальных периодов дозирования в нормальном цикле дозирования так, чтобы такое же количество реагента впрыскивалось во время диагностического периода дозирования.

3. Способ по п. 2, дополнительно предусматривающий установку длительности диагностического периода дозирования так, чтобы отношение рабочего времени дозатора в диагностическом периоде дозирования к длительности диагностического периода дозирования было по существу таким же, как отношение рабочего времени дозатора к длительности других периодов дозирования в цикле дозирования.

4. Способ по п. 1, в котором реагент представляет собой раствор мочевины, и который дополнительно предусматривает хранение реагента в расходном резервуаре, который находится в жидкостной связи с системой дозирования.

5. Способ по п. 1, в котором определение условия отказа предусматривает определение отказа системы дозирования, когда падение давления меньше, чем заранее определенное пороговое значение.

6. Способ по п. 1, дополнительно предусматривающий определение того, что по меньшей мере одно допускающее диагностику условие удовлетворяется перед определением диагностического периода дозирования.

7. Способ по п. 6, в котором по меньшей мере одно допускающее диагностику условие включает по меньшей мере одно из следующего: время после предыдущего определения условия отказа; температура реагента; количество реагента, впрыснутого после события заполнения расходного резервуара, соединенного с системой дозирования; и минимальный расход выхлопа.

8. Способ, предусматривающий:

впрыск количества реагента при помощи системы дозирования за цикл дозирования в ответ на команду дозирования для обработки выхлопного газа в выхлопной системе, которая содержит катализатор селективного каталитического восстановления, причем система дозирования содержит насос, работающий с использованием контроля с обратной связью для поддержания по существу постоянного давления реагента ниже по потоку относительно насоса во время цикла дозирования, причем впрыск количества реагента предусматривает:

приостановку контроля с обратной связью давления насоса во время диагностического периода дозирования в пределах цикла дозирования при сохранении скорости насоса;

впрыск части количества реагента одновременно с приостановкой контроля с обратной связью давления во время диагностического периода дозирования и

определение условия отказа системы дозирования при удовлетворении команды дозирования в ответ на падение давления системы дозирования во время диагностического периода дозирования.

9. Способ по п. 8, в котором каждый цикл дозирования содержит множество периодов дозирования и рабочее время дозатора в пределах каждого периода дозирования, причем рабочее время дозатора определяется открытием и последующим закрытием распылителя системы дозирования в соответствующий период дозирования.

10. Способ по п. 9, в котором диагностический период дозирования выбирают из множества периодов дозирования в цикле дозирования, и как периоды дозирования, так и диагностический период дозирования обеспечивают заранее определенную часть количества реагента.

11. Способ по п. 10, дополнительно предусматривающий установку длительности диагностического периода дозирования так, чтобы отношение рабочего времени дозатора в диагностическом периоде дозирования к длительности диагностического периода дозирования было по существу таким же, как отношение рабочего времени дозатора к длительности периода дозирования других периодов дозирования в цикле дозирования.

12. Способ по п. 11, в котором рабочее время дозатора в диагностическом периоде дозирования дольше, чем рабочее время дозатора в других периодах дозирования цикла дозирования.

13. Способ по п. 8, в котором реагент представляет собой раствор мочевины, который хранится в расходном резервуаре, находящемся в жидкостной связи с системой дозирования.

14. Способ по п. 8, дополнительно предусматривающий определение того, что по меньшей мере одно допускающее диагностику условие удовлетворяется перед инициацией диагностического периода дозирования.

15. Система, содержащая:

расходный резервуар для хранения реагента;

дозатор, находящийся в жидкостной связи с расходным резервуаром для получения реагента из расходного резервуара, причем дозатор соединен с выхлопной системой, и дозатор содержит насос, выполненный с возможностью нагнетания реагента во время впрыска заранее определенного количества реагента в выхлопную систему за цикл дозирования для удовлетворения команды дозирования;

датчик давления, связанный с дозатором, выполненный с возможностью определения давления реагента ниже по потоку относительно насоса;

контроллер, соединенный с насосом, который выполнен с возможностью обеспечения работы насоса посредством контроля с обратной связью исходя из данных датчика давления для поддержания давления реагента во время цикла дозирования, причем контроллер дополнительно выполнен с возможностью:

определения диагностического периода дозирования в цикле дозирования, во время которого диагностируется условие отказа системы дозирования при удовлетворении команды дозирования;

приостановки контроля с обратной связью насоса и поддержание постоянной скорости насоса при впрыске реагента во время диагностического периода дозирования и

определения условия отказа системы дозирования в ответ на падение давления, измеренное датчиком давления во время диагностического периода дозирования.

16. Система по п. 15, в которой дозатор дополнительно содержит накопитель ниже по потоку относительно насоса, и датчик давления соединен с накопителем.

17. Система по п. 15, в которой дозатор соединен с распылителем, который соединен с выхлопной системой и функционально связан с контроллером.

18. Система по п. 15, в которой контроллер выполнен с возможностью определения того, что условие отказа системы дозирования не выполняется, когда падение давления меньше, чем заранее определенное пороговое значение.