СИСТЕМА И СПОСОБЫ УПРАВЛЕНИЯ ДОЗИРОВАНИЕМ ВОССТАНОВИТЕЛЯ Российский патент 2018 года по МПК F01N3/20 

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 восстановителя, такого как раствор 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 подачи потока раствора мочевины во впрыскиватель.

Несмотря на существенное снижение концентрации выбросов NOx, системы SCR имеют ряд недостатков и проблем. Подача раствора мочевины под давлением может приводить к пульсациям высокого давления после многочасовой непрерывной работы системы. Пульсации высокого давления отрицательно сказываются на производительности системы и снижают точность дозирования. Кроме того, пульсации высокого давления нагружают компоненты системы, в некоторых случаях превышая расчетные предельные значения, что создает проблемы, связанные с надежностью и гарантией. Необходимость в уменьшении этих и других недостатков, связанных с системами SCR, в которых используется дозирование под давлением восстановителя, такого как раствор мочевины, давно назрела.

Раскрытие изобретения

Некоторые приведенные в качестве примера варианты осуществления предусматривают системы и способы управления открытием и закрытием дозирующего клапана в системе дозирования восстановителя, устраняющие пульсации давления в системе дозирования. Открытие дозирующего клапана происходит в ответ на команду дозирования, превышающую минимальное пороговое значение, и на перепад давлений в дозирующем клапане, превышающий пороговый перепад давлений. Закрытие дозирующего клапана происходит в ответ или на перепад давлений в дозирующем клапане, который опускается ниже порогового перепада давлений, или в ответ на фактическое дозируемое количество, которое превышает интегрированную команду дозирования.

В настоящем раскрытии приведена группа концепций, которые более подробно описаны ниже в наглядных вариантах осуществления. Настоящее раскрытие не определяет ключевые или основные признаки заявленного объекта, а также не ограничивает объем заявляемого объекта. Другие варианты осуществления, формы, объекты, признаки, преимущества, аспекты и благоприятные эффекты станут более понятными из приведенного ниже описания и графических материалов.

Краткое описание чертежей

На Фиг. 1 представлен схематический вид приведенной в качестве примера системы управления дозированием восстановителя.

На Фиг. 2 приведена блок-схема способа управления дозированием восстановителя.

На Фиг. 3 приведена блок-схема другого способа управления дозированием восстановителя.

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 дозирования восстановителя для впрыска восстановителя в систему 130 последующей обработки выхлопных газов. Система 100 дозирования восстановителя может быть установлена на транспортном средстве (не показано) с приводом от двигателя 120 внутреннего сгорания, такого как дизельный двигатель, или на двигателе, применяемом для других целей, например в системах генерирования электроэнергии или в насосных системах. Двигатель 120 содержит впускной коллектор 124, гидравлически соединенный с системой 122 впуска, в которую поступает поток приточного воздуха и, согласно некоторым вариантам осуществления, рециркулирующие выхлопные газы, для подачи потока подпитки в несколько цилиндров (не показаны) двигателя 120. После смешивания потока подпитки с топливом и сжигания в камерах сгорания в цилиндрах образовавшийся выхлопной газ подается в выпускной коллектор 126. Выпускной коллектор 126 гидравлически соединен с выхлопной системой 128 таким образом, что, по меньшей мере, часть выхлопных газов транспортируется в систему 130 последующей обработки.

Система 100 дозирования восстановителя содержит дозатор 102, в который восстановитель 104 поступает из бака 106 для хранения, и который подает восстановитель под давлением во впрыскиватель 108 или другой элемент для впрыска или подачи в камеру разложения или непосредственно в выхлопную систему 128. Одним примером подходящего восстановителя 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 для впрыска в выхлопную систему посредством системы 100 дозирования можно использовать любой подходящий восстановитель.

Согласно показанному варианту осуществления выхлопная система 128 обеспечивает подачу выхлопного газа в систему 130 последующей обработки с одним или несколькими катализаторами 132 SCR. Выхлопная система 128 содержит одно или несколько мест, в которые восстановитель 104 поступает из системы 100 дозирования восстановителя. Система 130 последующей обработки может содержать один или несколько других компонентов последующей обработки, которые не показаны, например, один или несколько окислительных нейтрализаторов, один или несколько сажевых фильтров, катализатор окисления аммиака и различные датчики температуры, давления и компонентов выхлопных газов. Также выхлопная система 128 может содержать различные компоненты, которые не показаны, например, одну или несколько систем EGR, одну или несколько систем турбонаддува, промежуточные охладители, концевые охладители, дроссели, управляющие клапана и другие компоненты. Впрыскиватель 108 восстановителя установлен на участке выхлопной системы 128 выше по потоку от катализатора 132 SCR, выпускное отверстие которого, например, форсунка, расположено в трубопроводе выхлопных газов и предназначено для распыления водного атомизированного восстановителя в выхлопную систему, где он смешивается с выхлопным газом, образованным в двигателе 120. Катализатор 132 SCR ускоряет химическую реакцию между восстановителем и NOx в выхлопных газах, которая обеспечивает преобразование значительного количества NOx с уменьшением концентрации выбросов NOx перед попаданием выхлопных газов в атмосферу.

Система 100 дозирования может содержать различные элементы для упрощения получения восстановителя из бака 106 для хранения и подачи восстановителя в выхлопную систему 128. Например, дозатор 102 может содержать линию 112 всасывания восстановителя, которая предназначена для забора восстановителя 104 из бака 106 для хранения. В баке 106 для хранения содержится водный восстановитель 104, при этом он вентилируется для обеспечения забора восстановителя по линии 112 всасывания восстановителя в дозатор 102.

Дозатор 102 может дополнительно содержать приемник 116, в котором собранное количество восстановителя удерживается под давлением, достаточным для обеспечения соответствующей атомизации и смешивания восстановителя во время впрыска в выхлопной газ, движущийся по выхлопной системе 128. Также дозатор 102 содержит насос 114, который сжимает восстановитель в приемнике 116 для поддержания восстановителя под давлением во время циклов дозирования и между ними.

Первый датчик 136 давления гидравлически соединен с восстановителем, находящимся в приемнике 116. Дозирующий клапан 118 предназначен для приведения в движение и измерения объема или количества восстановителя 104, движущегося со скоростью потока по линии 110 подвода восстановителя во впрыскиватель 108 для впрыска в выхлопной газ. Второй датчик 138 давления, расположенный ниже по потоку от дозирующего клапана 118, гидравлически соединен с восстановителем, находящимся в линии 110 подвода. Перепад давлений ΔP в дозирующем клапане 118 можно определить с помощью данных о перепаде давлений, полученных от первого и второго датчиков 136, 138 давления. Альтернативно первый датчик 136 давления или другой датчик давления может быть расположен непосредственно на впуске дозирующего клапана 118. Согласно другому варианту осуществления может быть предоставлен один датчик давления, который отмечает перепад давлений ΔР.

Предусмотрено, что в линии 110 подвода восстановителя может находиться дроссель, фильтр, обратный клапан и другие компоненты, которые не показаны. Дополнительно система 100 дозирования содержит обратную линию 134 восстановителя, предназначенную для подачи управляемого потока восстановителя из места ниже по потоку от приемника 116 обратно в бак 106 для хранения для обеспечения стабильного управления насосом.

Хотя на Фиг. 1 показан один пример системы 100 дозирования, также возможны другие конфигурации и компоненты, которые не показаны. Например, насос 114 может быть выполнен в форме мембранного насоса, однако, следует понимать, что также можно использовать насосы других типов. Обратные клапаны могут быть расположены между различными компонентами. Внутри дозатора 102 могут быть предоставлены гасители пульсаций, фильтры и дозирующие устройства. Дозатор 102 может дополнительно содержать обводную линию вокруг насоса 114, содержащую обводной клапан, открываемый и закрываемый для обеспечения или предотвращения протекания восстановителя по обводной линии к месту, где он может быть возвращен обратно в бак 106 для хранения, например, во время операции очистки. Дозатор 102 может дополнительно содержать пневматическое устройство для подачи сжатого воздуха в смесительную камеру, в которую восстановитель поступает от дозирующего клапана на регулируемой скорости. В смесительную камеру также может поступать поток сжатого воздуха из источника воздуха (не показан), а комбинированный поток из сжатого воздуха и восстановителя 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. Необходимо понимать, что в дополнительных вариантах осуществления могут применяться сжатые газы, отличные от воздуха, например сочетания одного или нескольких инертных газов. Дополнительно система 100 дозирования восстановителя может быть соединена с системой теплообмена (не показана), по которой теплообменная жидкость, например, жидкость для охлаждения двигателя, прокачивается насосом для нагрева восстановителя 104.

Регулирование и контроль системы 100 дозирования восстановителя можно осуществлять посредством контроллера 140, такого как модуль управления двигателя (ECM) и/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 140 функционально соединен с запоминающим устройством и выполнен с возможностью хранения в нем команд, которые контроллер 140 считывает и выполняет для осуществления управления дозатором 102, насосом 114 и дозирующим клапаном 118 для подачи во впрыскиватель 108 заданного количества восстановителя 104 на заданной скорости потока и с заданным давлением. Также контроллер 140 функционально соединен, например, с датчиками 136, 138 давления и может принимать от них сигналы. Датчики 136, 138 давления предназначены для подачи сигнала, указывающего на перепад давлений ΔP восстановителя 104 в дозирующем клапане 118. Перепад давлений ΔP в этом месте может представлять собой давление объединенного потока сжатого воздуха и восстановителя или только давление восстановителя 104 в дозирующем клапане 118. Могут быть предоставлены дополнительные датчики давления и один или несколько датчиков температуры, предназначенные для подачи на контроллер 140 сигнала, описывающего температуру и/или давление восстановителя в месте ниже по потоку или выше по потоку от насоса 114.

Контроллер 140 выполнен с возможностью осуществления некоторых операций для управления системой 100 дозирования с целью уменьшения или сокращения пульсаций давления, создаваемых при открытии и закрытии дозирующего клапана 118 за несколько циклов дозирования, во время чего происходит дозирование восстановителя в ходе циклов дозирования в соответствии с интегрированной командой дозирования, определенной контроллером 140 для обработки выбросов в выхлопных газах. Согласно некоторым вариантам осуществления контроллер 140 образует часть подсистемы обработки, содержащей одно или несколько вычислительных устройств с запоминающим, обрабатывающим оборудованием и оборудованием передачи данных. Контроллером 140 может быть одно устройство или распределительное устройство, и функции контроллера 140 может выполнять аппаратное или программное обеспечение. Согласно некоторым вариантам осуществления контроллер 140 содержит один или несколько модулей, предназначенных для функционального выполнения операций контроллера посредством аппаратного и/или программного обеспечения на машиночитаемом носителе, и модули могут быть распределены в различных компонентах аппаратного или программного обеспечения. Более подробное описание конкретных вариантов осуществления конфигураций и операций контроллера представлено ниже.

Контроллер 140 соединен с любым компонентом системы для сбора информации, обработки информации, выдачи команд и операций управления для определенных компонентов. Контроллер 140 содержит сохраненные значения данных, постоянные и функции, а также рабочие команды, хранящиеся на машиночитаемом носителе. Любая из операций, приведенных в качестве примера процессов, описанных в настоящем документе, может быть выполнена, по меньшей мере, частично контроллером 140.

На Фиг. 2 во время работы системы 100 система 102 дозирования подает заданное количество восстановителя 104, рассчитанное контроллером 140, в выхлопную систему 128 во время цикла дозирования в соответствии с командой дозирования. Каждый цикл дозирования предусматривает ряд периодов t дозирования, в течение которых дозирующий клапан 118 открывается для инициирования активного состояния t₁ дозирования, а затем закрывается в конце активного состояния t₁ дозирования в оставшуюся часть периода t дозирования. Как правило, во время периода t дозирования активное состояние t₁ дозирования приблизительно такое же, как и неактивное состояние дозирования. В настоящем документе под активным состоянием t₁ дозирования подразумевается промежуток времени с момента открытия дозирующего клапана 118 до момента закрытия дозирующего клапана 118 во время каждого периода t дозирования цикла дозирования. Под неактивным состоянием дозирования подразумевается промежуток времени, когда во время периода t дозирования дозирующий клапан 118 закрыт.

Во время работы система 102 дозирования подает восстановитель в ответ на команду дозирования, определяемую контроллером 140. Команда дозирования определяется контроллером 140, интерпретирующим условия работы двигателя 120 и выхлопной системы 128 для определения количества восстановителя, впрыскиваемого в выхлопную систему 128 в соответствии с запрограммированными рабочими командами. Существующие системы дозирования задают продолжительность рабочего цикла, за которую подача впрыскиваемого количества осуществляется в виде ряда последовательных впрысков с фиксированными активными состояниями и неактивными состояниями. Команда дозирования осуществляется в ходе рабочего цикла во время работы системы 102 дозирования посредством работающего циклически дозирующего клапана 118, обеспечивающего заданную скорость потока восстановителя за заданное количество фиксированных по времени периодов дозирования. Фиксированные по времени периоды предназначены для исключения слишком частого циклического включения и выключения дозирующего клапана, что отрицательно сказывается на сроке службы дозирующего клапана.

Системы и способы, описанные в настоящем документе, позволяют избежать циклического повторения активного состояния t₁ и неактивного состояния дозирующего клапана 118 с фиксированной частотой в течение рабочего цикла заданной продолжительности в соответствии с командой дозирования. Точнее, контроллер 140 выполнен с возможностью изменения частоты открытия и закрытия дозирующего клапана 118 за счет регулирования активного состояния t₁ и неактивного состояния каждого периода t дозирования во время работы дозирующего клапана 118 для приведения работы дозирующего клапана 118 в соответствие с рабочими условиями системы. Такая работа дозирующего клапана 118 с регулированием частоты позволяет уменьшить пульсации высокого давления в системе 102 дозирования за счет частого открытия и закрытия дозирующего клапана 118 регулируемым образом, связанным с рабочими условиями, осуществляя более частый сброс давления в системе 102 дозирования. Кроме того, поскольку и открытие, и закрытие дозирующего клапана 118 связано с рабочими условиями системы, на этих участках сохраняются оптимальные условия работы системы 102 дозирования. В результате уменьшаются пики высокого давления, и компоненты системы 102 дозирования работают при более низких изменениях давления и поддерживаются в пределах расчетных крайних значениях давления по сравнению с фиксированной частотой открытия и закрытия дозирующего клапана 118.

Дозирующий клапан 118 включается и выключается, подавая восстановитель во впрыскиватель 108 за каждый период дозирования для дозирования в выхлопную систему 128. Контроллер 140 выполнен с возможностью интерпретации перепада давлений ΔP, интегрированной команды дозирования и фактического дозируемого количества восстановителя для определения, когда открывать и/или закрывать дозирующий клапан 118. На Фиг. 3 показан один вариант осуществления процесса 200 для определения условий открытия и закрытия дозирующего клапана 118, выполняемых контроллером 140.

Процесс 200 начинается, например, в момент запуска транспортного средства или сброса. Процесс 200 предусматривает операцию 201 определения команды M' дозирования, которая содержит количество восстановителя, определенное контроллером 140, для впрыска в поток выхлопных газов, например, для обеспечения обработки выбросов NOx из двигателя 120. Для определения количества восстановителя, включаемого в команду M' дозирования, может приниматься во внимание любой подходящий процесс и параметры работы двигателя 120, выхлопной системы 128, системы 130 последующей обработки и/или системы 102 дозирования. Процесс 200 дополнительно предусматривает операцию 202, на которой контроллер 140 определяет интегрированную команду M дозирования. Интегрированная команда М дозирования содержит команду M' дозирования, интегрированную для учета фактического дозирования, осуществленного в соответствии с командой M' дозирования, и, как будет описано ниже, интегрированная команда M дозирования может дополнительно предусматривать поправку на недостаточное дозирование или чрезмерное дозирование, которое произошло в предыдущем периоде дозирования.

Процесс 200 продолжается выполнением операции 204, на которой определяется перепад давлений ΔP в дозирующем клапане 118. Затем процесс 200 продолжается выполнением условного оператора 206 для определения, выполнены ли условия открытия дозирующего клапана 118. Согласно одному варианту осуществления условия открытия дозирующего клапана 118 выполнены, если на операции 207 определено, что интегрированная команда M дозирования больше пороговой величины M1, и был ли перепад давлений ΔP_n-1 во время предыдущего закрытия дозирующего клапана 118 выше первого порогового значения P1 перепада давлений. Если во время предыдущего закрытия дозирующего клапана 118 перепад давлений ΔP_n-1 был меньше первого порогового значения P1, тогда условия открытия не выполняются до тех пор, пока текущий перепад давлений ΔP не превысит второе пороговое значение P2 перепада давлений, которое больше первого порогового значения P1 перепада давлений. Благодаря тому, что при слишком низком текущем перепаде давлений ΔP дозирующий клапан 118 не открывается, давление в системе 102 дозирования сохраняется и не опускается до значения, которое, будучи слишком низким, отрицательно влияет на производительность системы. Низкое давление в системе может влиять на точность дозирования восстановителя, так как давление восстановителя опускается слишком близко к давлению воздуха в пневматической системе. Кроме того, схема регулирования давления позволяет открывать дозирующий клапан 118 не слишком часто, что сокращает срок службы дозирующего клапана 118.

Если условный оператор 206 предоставляет отрицательный результат, или ввиду того, что интегрированная команда дозирования меньше порогового значения M1, или ввиду того, что перепад давлений ΔP меньше второго порогового значения P2 перепада давлений при перепаде давлений ΔP_n-1 меньше первого порогового значения P1 перепада давлений, процесс 200 возвращается на операцию 202 для обновления интегрированной команды M дозирования и повторного определения текущего перепада давлений ΔP. Обновление интегрированной команды M дозирования может предусматривать, например, интегрирование нового дозируемого количества, необходимого для выполнения требований последующей обработки выбросов с учетом рабочих условий. При выполнении в условном операторе 206 условий открытия дозирующего клапана процесс 200 продолжается выполнением операции 208, и дозирующий клапан 118 открывается.

Когда дозирующий клапан 118 открыт, процесс 200 продолжается выполнением операций 210 и 212, на которых отслеживаются условия закрытия дозирующего клапана. Операция 210 предусматривает измерение перепада давлений ΔP через определенные периоды времени, а операция 212 предусматривает измерение дозированного количества восстановителя, прошедшего через дозирующий клапан 118. Когда дозирующий клапан открыт и во время выполнения операций 210, 212, на которых определяется выполнение условий закрытия дозирующего клапана 118, процесс 200 продолжается выполнением условного оператора 214. Согласно одному варианту осуществления, как было указано, условия закрытия выполняются, если на операции 215 определяется, что либо перепад давлений ΔP меньше первого порогового значения P1 перепада давлений, либо фактическое или измеренное дозированное количество восстановителя превышает интегрированную команду M дозирования. Условия закрытия позволяют предотвратить падение давления в системе ниже заданного порогового значения, при этом в случае, если перепад давлений ΔP в дозирующем клапане не опускается ниже P1, ограничивая дозирование фактическим количеством восстановителя, необходимым для выполнения интегрированной команды дозирования. Если условия закрытия для закрытия дозирующего клапана 118 не выполняются, процесс 200 возвращается на операцию 210 и 212 отслеживания условий закрытия дозирующего клапана.

Если условия закрытия дозирующего клапана в условном операторе 214 выполняются, процесс 200 продолжается выполнением операции 216, на которой регистрируется перепад давлений ΔP во время закрытия дозирующего клапана 118. Этот перепад давлений используется в качестве перепада давлений ΔP_n-1 при выполнении операции 202, на которой определяется выполнение условий открытия дозирующего клапана на операции 207, как было описано выше. Затем процесс 200 продолжается выполнением операции 218, на которой определяется фактическое или измеренное количество Q восстановителя, которое было дозировано при открытом дозирующем клапане 118. Фактическое количество Q дозированного восстановителя сравнивают с интегрированной командой M дозирования, и интегрированная команда M дозирования сбрасывается при выполнении операции 220 до значения разности между фактическим количеством Q и командой М дозирования восстановителя. Затем сброшенная интегрированная команда R дозирования отправляется на операцию 222 для использования при выполнении операции 202 для определения новой интегрированной команды M дозирования. Сброшенная интегрированная команда R дозирования учитывает любое недостаточное дозирование или чрезмерное дозирование восстановителя, которое могло произойти, когда дозирующий клапан 118 был открыт, и меняет любое дополнительное количество M' восстановителя, требуемое рабочими условиями системы для определения новой интегрированной команды M дозирования для следующей итерации процесса 200.

Согласно некоторым вариантам осуществления, если контроллер 140 определяет, что для выполнения команды дозирования необходима низкая скорость дозирования, пороговое значение M1 команды дозирования устанавливается умножением постоянной на скорость дозирования для того, чтобы гарантировать, что система 102 дозирования будет впрыскивать восстановитель с минимальной частотой. Измененное пороговое значение команды дозирования позволяет избежать впрыска больших дозируемых количеств во время такого же активного состояния дозирования и позволяет избежать длинных промежутков между активными состояниями дозирования.

Предусмотрены различные аспекты систем и способов, раскрытых в настоящем документе. Согласно одному аспекту способ предусматривает определение команды дозирования, которая содержит количество восстановителя для впрыска системой дозирования для обработки отработавший газ в выхлопной системе, которая содержит катализатор для селективного каталитического восстановления, и впрыск восстановителя в выхлопную систему через дозирующий клапан системой дозирования с одновременным измерением количества впрыскиваемого восстановителя. Впрыск восстановителя также предусматривает закрытие дозирующего клапана из открытого состояния, либо когда перепад давлений в дозирующем клапане меньше первого порогового значения перепада давлений, либо измеренное количество впрыскиваемого восстановителя больше количества восстановителя, выпрыскиваемого согласно команде дозирования; и открытие дозирующего клапана из закрытого состояния, когда количество восстановителя, впрыскиваемого согласно команде дозирования, больше пороговой величины, и когда дозирующий клапан находится в закрытом состоянии в ответ на перепад давлений, который меньше первого порогового значения перепада давлений, перепад давлений превышает второе пороговое значение перепада давлений, причем второе пороговое значение перепада давлений больше первого порогового значения перепада давлений.

Согласно одному варианту осуществления после закрытия дозирующего клапана способ предусматривает определение разности между измеренным количеством впрыскиваемого восстановителя и количеством восстановителя, впрыскиваемого согласно команде дозирования; сброс команды дозирования до этой разности; и после сброса открытие дозирующего клапана из закрытого состояния, когда количество восстановителя, впрыскиваемое согласно команде дозирования, больше пороговой величины, и, если перепад давлений во время закрытия дозирующего клапана меньше первого порогового значения перепада давлений, когда перепад давлений больше второго порогового значения перепада давлений.

Согласно другому варианту осуществления впрыск восстановителя предусматривает многократное последовательное закрытие и открытие дозирующего клапана. Согласно одному усовершенствованию данного варианта осуществления активное состояние, во время которого дозирующий клапан открыт, и неактивное состояние, во время которого дозирующий клапан закрыт, меняются несколько раз.

Согласно другому варианту осуществления способ предусматривает увеличение давления восстановителя с помощью насоса системы дозирования. Согласно одному усовершенствованию данного варианта осуществления дозирующий клапан подключен ниже по потоку от насоса, а впрыскиватель соединен с выхлопной системой ниже по потоку от дозирующего клапана. Согласно другому варианту осуществления в ответ на закрытое состояние дозирующего клапана, которое обеспечивается, если измеренное количество восстановителя больше впрыскиваемого количества восстановителя, способ предусматривает определение интегрированной команды дозирования и открытие дозирующего клапана из закрытого состояния в ответ на превышение количеством восстановителя, впрыскиваемым согласно интегрированной команде дозирования, пороговой величины.

Согласно другому аспекту способ предусматривает впрыск количества восстановителя системой дозирования в ответ на команду дозирования для обработки выхлопных газов в выхлопной системе, которая содержит катализатор для селективного каталитического восстановления. Впрыск количества восстановителя предусматривает последовательное открытие и закрытие дозирующего клапан во время выполнения цикла дозирования для выборочного пропускания восстановителя через дозирующий клапан в выхлопную систему. Открытие дозирующего клапана из закрытого состояния происходит тогда, когда команда дозирования превышает пороговую величину восстановителя, а перепад давлений в дозирующем клапане больше пороговой величины перепада давлений, и закрытие дозирующего клапана из открытого состояния происходит тогда, когда перепад давлений в дозирующем клапане либо меньше порогового значения перепада давлений, либо впрыскиваемое количество восстановителя больше команды дозирования.

Согласно одному варианту осуществления способа пороговое значение перепада давлений предусматривает первое пороговое значение перепада давлений и второе пороговое значение перепада давлений, которое больше первого порогового значения перепада давлений, и когда дозирующий клапан находится в закрытом состоянии ввиду того, что перепад давлений в дозирующем клапане меньше первого порогового значения перепада давлений, для открытия дозирующего клапана необходимо, чтобы перепад давлений в дозирующем клапане был больше второго порогового значения перепада давлений. Согласно одному усовершенствованию данного варианта осуществления закрытие дозирующего клапана из открытого состояния предусматривает, чтобы перепад давлений в дозирующем клапане был меньше первого порогового значения перепада давлений, или чтобы впрыскиваемое количество восстановителя было больше команды дозирования. Согласно другому усовершенствованию в ответ на закрытое состояние дозирующего клапана, обеспечиваемое превышением впрыскиваемым количеством восстановителя команды дозирования, дозирующий клапан открывается, если команда дозирования больше пороговой величины.

Согласно другому варианту осуществления способа активное состояние, во время которого дозирующий клапан открыт, меняется в течение цикла дозирования, и неактивное состояние, во время которого дозирующий клапан закрыт, меняется в течение цикла дозирования. Согласно другому варианту осуществления способ предусматривает увеличение давления восстановителя с помощью насоса системы дозирования.

Согласно другому аспекту предоставлена система, содержащая дозатор, гидравлически соединенный с источником восстановителя. Дозатор соединен с выхлопной системой через дозирующий клапан, расположенный между дозатором и выхлопной системой, причем дозатор содержит насос, предназначенный для нагнетания восстановителя через дозирующий клапан в ответ на команду дозирования. Также система содержит датчик давления, связанный с дозирующим клапаном, предназначенный для определения перепада давлений в дозирующем клапане, и контроллер, соединенный с дозирующим клапаном, предназначенный для селективного открытия и закрытия дозирующего клапана в ответ на измеренное количество восстановителя, проходящее через дозирующий клапан, и перепад давлений. Контроллер предназначен для закрытия дозирующего клапана из открытого состояния, либо когда перепад давлений в дозирующем клапане меньше первого порогового значения перепада давлений, либо когда измеренное количество восстановителя больше команды дозирования. Также контроллер предназначен для открытия дозирующего клапана из закрытого состояния, когда команда дозирования больше пороговой величины, и когда дозирующий клапан находится в закрытом состоянии ввиду того, что перепад давлений меньше первого порогового значения перепада давлений, перепад давлений больше второго порогового значения перепада давлений, причем второе пороговое значение перепада давлений больше первого порогового значения перепада давлений.

Согласно одному варианту осуществления дозатор дополнительно содержит приемник, расположенный ниже по потоку от насоса и выше по потоку от дозирующего клапана. Согласно другому варианту осуществления дозирующий клапан гидравлически соединен с впрыскивателем, который подключен к выхлопной системе. Согласно другому варианту осуществления датчик давления содержит первый датчик давления, расположенный ниже по потоку от дозирующего клапана, и второй датчик давления, расположенный выше по потоку от дозирующего клапана. Согласно другому варианту осуществления система содержит двигатель внутреннего сгорания, создающий во время работы выхлопные газы, поступающие в выхлопную систему.

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. Раскрыты системы и способы дозирования восстановителя для последующей обработки выхлопных газов двигателя. Управление открытием и закрытием дозирующего клапана в системе дозирования восстановителя происходит с обеспечением уменьшения пульсаций давления в системе дозирования. Открытие дозирующего клапана происходит в ответ на команду дозирования, превышающую минимальное пороговое значение, и на перепад давлений в дозирующем клапане, превышающий пороговый перепад давлений. Закрытие дозирующего клапана происходит или в ответ на перепад давлений в дозирующем клапане, который опускается ниже порогового перепада давлений, или в ответ на фактическое дозированное количество, которое превышает команду дозирования. Использование изобретения позволит избежать пульсаций высокого давления, приводящих к снижению точности дозирования. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ управления дозированием восстановителя, предусматривающий:

определение команды дозирования, которая содержит количество восстановителя, впрыскиваемого системой дозирования для обработки выхлопных газов в выхлопной системе, которая содержит катализатор для селективного каталитического восстановления; и

впрыск восстановителя в выхлопную систему через дозирующий клапан системы дозирования в течение цикла дозирования с регулируемой частотой с одновременным измерением количества впрыскиваемого восстановителя, отличающийся тем, что цикл дозирования с регулируемой частотой предусматривает:

закрытие дозирующего клапана из открытого состояния, когда либо перепад давлений в дозирующем клапане меньше первого порогового значения перепада давлений, либо когда измеренное количество впрыскиваемого восстановителя больше количества восстановителя, впрыскиваемого согласно команде дозирования; и

открытие дозирующего клапана из закрытого состояния, когда количество восстановителя, впрыскиваемого согласно команде дозирования, больше пороговой величины, и когда дозирующий клапан находится в закрытом состоянии ввиду того, что перепад давлений меньше первого порогового значения перепада давлений, перепад давлений больше второго порогового значения перепада давлений, причем второе пороговое значение перепада давлений больше первого порогового значения перепада давлений.

2. Способ по п.1, который после закрытия дозирующего клапана дополнительно предусматривает:

определение разности между измеренным количеством впрыскиваемого восстановителя и количеством восстановителя, впрыскиваемого согласно команде дозирования;

сброс команды дозирования до этой разности; и

после сброса команды дозирования открытие дозирующего клапана из закрытого состояния, когда команда дозирования больше пороговой величины, и если перепад давлений во время закрытия дозирующего клапана меньше первого порогового значения

перепада давлений, когда перепад давлений больше второго порогового значения перепада давлений.

3. Способ по п. 1, в котором цикл дозирования с регулируемой частотой предусматривает многократное последовательное закрытие и открытие дозирующего клапана.

4. Способ по п. 3, в котором активное состояние, во время которого дозирующий клапан открыт, и неактивное состояние, во время которого дозирующий клапан закрыт, меняются несколько раз.

5. Способ по п. 1, который дополнительно предусматривает увеличение давления восстановителя с помощью насоса системы дозирования.

6. Способ по п. 5, в котором дозирующий клапан подключен ниже по потоку от насоса и дополнительно содержит впрыскиватель, соединенный с выхлопной системой ниже по потоку от дозирующего клапана.

7. Способ по п. 1, в котором в ответ на закрытое состояние дозирующего клапана, которое обеспечивается, если измеренное количество впрыскиваемого восстановителя больше количества восстановителя, впрыскиваемого согласно команде дозирования, предусматривает определение интегрированной команды дозирования и открытие дозирующего клапана из закрытого состояния, когда количество восстановителя, впрыскиваемого согласно интегрированной команде дозирования, больше пороговой величины.

8. Способ по п. 1, который дополнительно предусматривает в ответ на закрытое состояние дозирующего клапана, которое обеспечивается или если количество восстановителя, впрыскиваемого согласно команде дозирования, меньше пороговой величины, или если перепад давлений меньше второго порогового значения перепада давлений,

определение интегрированной команды дозирования;

измерение перепада давлений в дозирующем клапане; и

открытие дозирующего клапана из закрытого состояния, когда количество восстановителя, впрыскиваемого согласно интегрированной команде дозирования, больше пороговой величины, и, если дозирующий клапан находится в закрытом положении ввиду того, что перепад давлений меньше первого порогового значения перепада давлений, когда

перепад давлений больше второго порогового значения перепада давлений, причем второе пороговое значение перепада давлений больше первого порогового значения перепада давлений.

9. Способ по п. 8, в котором определение интегрированной команды дозирования предусматривает интегрирование дозируемого количества, необходимого для выполнения требований последующей обработки выбросов с учетом рабочих условий.

10. Способ по п. 9, в котором пороговая величина предусматривает несколько скоростей дозирования, при которых происходит впрыск восстановителя из дозирующего клапана.

11. Способ по п. 10, который дополнительно предусматривает в ответ на открытое состояние дозирующего клапана, обеспечиваемое, если перепад давлений в дозирующем клапане больше первого порогового значения перепада давлений, или если впрыскиваемое количество восстановителя меньше интегрированной команды дозирования,

измерение перепада давлений в дозирующем клапане;

измерение впрыскиваемого количества восстановителя; и

закрытие дозирующего клапана из открытого состояния, когда либо перепад давлений в дозирующем клапане меньше первого порогового значения перепада давлений, либо когда измеренное количество впрыскиваемого восстановителя больше количества восстановителя, впрыскиваемого согласно интегрированной команде дозирования.

12. Способ управления дозированием восстановителя, предусматривающий:

впрыск количества восстановителя системой дозирования в течение цикла дозирования с регулируемой частотой в ответ на команду дозирования для обработки выхлопных газов в выхлопной системе, содержащей катализатор для селективного каталитического восстановления, причем цикл дозирования с регулируемой частотой предусматривает последовательное открытие и закрытие дозирующего клапана во время выполнения цикла дозирования для выборочного пропускания восстановителя через дозирующий клапан в выхлопную систему, причем открытие дозирующего клапана из закрытого состояния происходит, когда команда дозирования больше пороговой величины восстановителя, а перепад давлений в дозирующем клапане больше порогового значения перепада давлений, и закрытие дозирующего клапана из открытого состояния происходит,

когда перепад давлений в дозирующем клапане либо меньше порогового значения перепада давлений, либо когда впрыскиваемое количество восстановителя больше команды дозирования.

13. Способ по п. 12, в котором пороговое значение перепада давлений предусматривает первое пороговое значение перепада давлений и второе пороговое значение перепада давлений, которое больше первого порогового значения перепада давлений, и когда дозирующий клапан находится в закрытом положении ввиду того, что перепад давлений в дозирующем клапане меньше первого порогового значения перепада давлений, для открытия дозирующего клапана необходимо, чтобы перепад давлений в дозирующем клапане был больше второго порогового значения перепада давлений.

14. Способ по п. 13, в котором закрытие дозирующего клапана из открытого состояния предусматривает, чтобы перепад давлений в дозирующем клапане был меньше первого порогового значения перепада давлений, или чтобы впрыскиваемое количество восстановителя было больше команды дозирования.

15. Способ по п. 14, в котором в ответ на закрытое состояние дозирующего клапана, обеспечиваемое, когда впрыскиваемое количество восстановителя больше команды дозирования, происходит открытие дозирующего клапана, если команда дозирования больше пороговой величины.

16. Способ по п. 12, в котором активное состояние, во время которого дозирующий клапан открыт, меняется в течение цикла дозирования, и неактивное состояние, во время которого дозирующий клапан закрыт, меняется в течение цикла дозирования.

17. Способ по п. 12, который дополнительно предусматривает увеличение давления восстановителя с помощью насоса системы дозирования.

18. Система управления дозированием восстановителя, содержащая:

дозатор, гидравлически соединенный с источником восстановителя, причем дозатор соединен с выхлопной системой через дозирующий клапан, расположенный между дозатором и выхлопной системой, причем дозатор содержит насос, предназначенный для нагнетания восстановителя через дозирующий клапан в ответ на команду дозирования;

датчик давления, связанный с дозирующим клапаном, предназначенный для определения перепада давлений в дозирующем клапане; и

контроллер, соединенный с дозирующим клапаном, предназначенный для селективного открытия и закрытия дозирующего клапана в течение цикла дозирования с регулируемой частотой в ответ на измеренное количество восстановителя, проходящее через дозирующий клапан, и перепад давлений, причем контроллер дополнительно предназначен для:

закрытия дозирующего клапана из открытого состояния, когда либо перепад давлений в дозирующем клапане меньше первого порогового значения перепада давлений, либо когда измеренное количество восстановителя больше команды дозирования; и

открытия дозирующего клапана из закрытого состояния, когда команда дозирования больше пороговой величины, и если дозирующий клапан находится в закрытом положении ввиду того, что перепад давлений меньше первого порогового значения перепада давлений, когда перепад давлений больше второго порогового значения перепада давлений, причем второе пороговое значение перепада давлений больше первого порогового значения перепада давлений.

19. Система по п. 18, которая дозатор дополнительно содержит приемник, расположенный ниже по потоку от насоса и выше по потоку от дозирующего клапана.

20. Система по п. 18, в которой дозирующий клапан гидравлически соединен с впрыскивателем, который подключен к выхлопной системе.

21. Система по п. 18, в которой датчик давления содержит первый датчик давления, расположенный ниже по потоку от дозирующего клапана, и второй датчик давления, расположенный выше по потоку от дозирующего клапана.

22. Система по п. 18, которая дополнительно содержит двигатель внутреннего сгорания, соединенный с выхлопной системой.

23. Система по п. 18, в которой выхлопная система содержит катализатор для селективного каталитического восстановления, находящийся ниже по потоку от соединения дозатора с выхлопной системой.