用于降低SCR尿素喷射系统结晶风险的控制方法

摘要

本发明提供了一种用于降低SCR尿素喷射系统结晶风险的控制方法，该控制方法在尿素泵下电连续吹扫或倒吸一定时间后，先停止一段时间，液体局部汇聚后再吹扫或倒吸一定时间，进行间歇吹扫或倒吸。相比一味的延长吹扫或倒吸时间，此种控制策略可以将残余尿素吹扫或倒吸得更干净，从而提高SCR尿素喷射系统的可靠性。

权利要求

1.一种用于降低SCR尿素喷射系统结晶风险的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：S1：在所述SCR尿素喷射系统从喷射尿素的喷射状态转到吹扫存在于管路内的尿素溶液的吹扫状态后，将所述SCR尿素喷射系统的气阀打开，同时使所述SCR尿素喷射系统的电机停止工作，并且吹扫第一时间段；

S2：在经过所述第一时间段之后，将所述气阀关闭，停止吹扫第二时间段；

S3：在经过所述第二时间段之后，再次将所述气阀打开，继续吹扫第三时间段，其中，执行全部步骤S1、S2、S3至少一次，然后使所述SCR尿素喷射系统进入泵停状态。

2.根据权利要求1所述的用于降低SCR尿素喷射系统结晶风险的控制方法，其特征在于，所述第一时间段、所述第二时间段、所述第三时间段以及执行全部步骤S1、S2、S3的次数是根据管路内的尿素量来调节的。

3.根据权利要求1所述的用于降低SCR尿素喷射系统结晶风险的控制方法，其特征在于，所述第一时间段为20s，所述第二时间段为5s，所述第三时间段为20s。

4.根据权利要求1或2所述的用于降低SCR尿素喷射系统结晶风险的控制方法，其特征在于，SCR尿素喷射系统为气助式SCR尿素喷射系统。

5.一种用于降低SCR尿素喷射系统结晶风险的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：S1：在所述SCR尿素喷射系统从喷射尿素的喷射状态转到倒吸存在于管路内的尿素溶液的倒吸状态后，打开所述SCR尿素喷射系统的换向阀，并且将所述SCR尿素喷射系统的电磁阀关闭第一时段，同时使所述SCR尿素喷射系统的电机停止工作；

S2：在经过所述第一时段之后，将所述电磁阀打开，同时将所述SCR尿素喷射系统的电机转速调节至预定电机转速，进行倒吸；

S3：在所述SCR尿素喷射系统的电机以所述预定电机转速运转第二时段后使所述电机停止工作第三时段，在经过所述第三时段之后再次使所述SCR尿素喷射系统的电机以所述预定电机转速运转第四时段，其中，执行全部步骤S1、S2、S3至少一次，然后使所述SCR尿素喷射系统进入泵停状态。

6.一种用于降低SCR尿素喷射系统结晶风险的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：S1：在所述SCR尿素喷射系统从喷射尿素的喷射状态转到倒吸存在于管路内的尿素溶液的倒吸状态后，将所述SCR尿素喷射系统的电磁阀关闭第一时段，并且使所述SCR尿素喷射系统的回流泵电机停止工作，同时使所述SCR尿素喷射系统的主泵电机停止工作；

S2：在经过所述第一时段之后，将所述电磁阀打开，同时将所述SCR尿素喷射系统的回流泵电机转速调节至预定回流泵电机转速，进行倒吸；

S3：在所述SCR尿素喷射系统的回流泵电机以所述预定回流泵电机转速运转第二时段后使所述回流泵电机停止工作第三时段，在经过所述第三时段之后再次使所述SCR尿素喷射系统的回流泵电机以所述预定回流泵电机转速运转第四时段，其中，执行全部步骤S1、S2、S3至少一次，然后使所述SCR尿素喷射系统进入泵停状态。

7.根据权利要求5或6所述的用于降低SCR尿素喷射系统结晶风险的控制方法，其特征在于，所述第一时段、所述第二时段、所述第三时段、所述第四时段以及执行全部步骤S1、S2、S3的次数是根据管路内的尿素量来调节的。

8.根据权利要求5或6所述的用于降低SCR尿素喷射系统结晶风险的控制方法，其特征在于，所述第一时段为15s，所述第二时段为20s，所述第三时段为10s，所述第四时段为20s。

9.根据权利要求5或6所述的用于降低SCR尿素喷射系统结晶风险的控制方法，其特征在于，在所述步骤S1中，还包括将喷嘴冷却的步骤。

10.根据权利要求5或6所述的用于降低SCR尿素喷射系统结晶风险的控制方法，其特征在于，SCR尿素喷射系统为非气助式SCR尿素喷射系统。

说明书

用于降低SCR尿素喷射系统结晶风险的控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及发动机排气(比如废气)催化还原技术，具体地，涉及用于降低SCR尿素喷射系统结晶风险的控制方法。

背景技术

[0002] 为了满足越来越严格的排放法规，单靠发动机燃烧过程的改进、各种优化策略的应用，达到国IV排放要求已是极限。为此各类排气后处理装置的研发应声而起。发动机净化技术包括前处理技术和后处理技术。前处理技术通过改变进气和燃油质量，来减少发动机缸内燃烧过程中污染物的生成，后处理技术通过对排气系统中已经生成的污染物进行处理，减少发动机最终排放的污染物。相对于发动机前处理技术，发动机后处理技术的方法较多，效果较好。

[0003] 目前，柴油机尾气后处理技术最为主流的为SCR(Selective Catalytic Reduction，选择性催化还原)技术，SCR技术的主要原理是向尾气中喷尿素，尿素水解成氨气，在催化剂的作用下与尾气中的氮氧化物反应，将其还原成对环境无害的氮气。而SCR尿素喷射系统是柴油机排放升级中用到的关键零部件，SCR尿素喷射系统是否正常工作将直接影响废气污染物的转化效率以及尿素结晶问题。目前市场中存在大量在断电后因尿素泵内部尿素残留而导致的结晶问题，这进而会导致排放严重超标和SCR箱结晶，并会引发车辆限扭进而影响用户的正常使用。

[0004] 在现有技术中，在SCR尿素喷射系统中采用的电吹扫或倒吸方案通常是通过标定吹扫或倒吸时间来实现吹扫管路内部的残余尿素的。目前主流的SCR尿素喷射系统有非气助式SCR尿素喷射系统和气助式SCR尿素喷射系统，气助式SCR尿素喷射系统需要辅助气源，以提高喷嘴雾化。气助式喷射系统在吹扫状态下，气阀打开，计量单元停止工作，延时一段时间后，计量泵进入泵停状态。非气助式喷射系统根据系统倒吸硬件不同分为两种系统，一种非气助式系统为通过换向阀控制倒吸，其原理为尿素泵进入倒吸状态后，电机转速由0rpm提升到3000rpm，换向阀立即开启，15s后打开电磁阀，倒吸75s后关闭电磁阀、换向阀及电机，尿素泵进入停泵(Pump Off)状态，倒吸时间共计为90s。另外一种非气助式系统为通过开启回流泵进行倒吸，其基本原理与通过换向阀进行的控制基本相似。

[0005] 然而，通过标定吹扫或倒吸时间来吹扫尿素泵和尿素管内部的残余尿素，有以下缺点：

[0006] (1)尿素泵下电后，连续吹扫或倒吸一定时间后，尿素泵和尿素管内壁上仍会附着少量残余尿素；

[0007] (2)由于残余的尿素可能使尿素喷嘴存在结晶风险；

[0008] (3)由于尿素泵内壁上残余的尿素可能使尿素泵内部存在结晶风险进而存在冻裂风险。

[0009] 因而，需要解决现有技术中SCR尿素喷射系统由于喷射尿素溶液而产生附壁效应的技术问题。

发明内容

[0010] 本发明的目的是为了能够有效解决尿素喷射系统由于喷射尿素溶液而产生附壁效应的问题，该目的是通过以下技术方案实现的。

[0011] 本发明提供了一种用于降低SCR尿素喷射系统结晶风险的控制方法，所述控制方法包括如下步骤：

[0012] S1：在所述SCR尿素喷射系统从喷射尿素的喷射状态转到吹扫存在于管路内的尿素溶液的吹扫状态后，将所述SCR尿素喷射系统的气阀打开，同时使所述SCR尿素喷射系统的电机停止工作，并且吹扫第一时间段；

[0013] S2：在经过所述第一时间段之后，将所述气阀关闭，停止吹扫第二时间段；

[0014] S3：在经过所述第二时间段之后，再次将所述气阀打开，继续吹扫第三时间段，[0015] 其中，执行全部步骤S1、S2、S3至少一次，然后使所述SCR尿素喷射系统进入泵停状态。

[0016] 根据本发明的另一方面，所述第一时间段、所述第二时间段、所述第三时间段以及执行全部步骤S1、S2、S3的次数是能够根据管路内的尿素量来调节的。例如，所述第一时间段为20s，所述第二时间段为5s，所述第三时间段为20s。

[0017] 根据本发明的另一方面，SCR尿素喷射系统为气助式SCR尿素喷射系统。

[0018] 本发明还提供了一种用于降低SCR尿素喷射系统结晶风险的控制方法，所述控制方法包括如下步骤：

[0019] S1：在所述SCR尿素喷射系统从喷射尿素的喷射状态转到倒吸存在于管路内的尿素溶液的倒吸状态后，打开所述SCR尿素喷射系统的换向阀，并且将所述SCR尿素喷射系统的电磁阀关闭第一时段，同时使所述SCR尿素喷射系统的电机停止工作；

[0020] S2：在经过所述第一时段之后，将所述电磁阀打开，同时将所述SCR尿素喷射系统的电机转速调节至预定电机转速，进行倒吸；

[0021] S3：在所述SCR尿素喷射系统的电机以所述预定电机转速运转第二时段后使所述电机停止工作第三时段，在经过所述第三时段之后再次使所述SCR尿素喷射系统的电机以所述预定电机转速运转第四时段，

[0022] 其中，执行全部步骤S1、S2、S3至少一次，然后使所述SCR尿素喷射系统进入泵停状态。

[0023] 本发明还提供了一种用于降低SCR尿素喷射系统结晶风险的控制方法，所述控制方法包括如下步骤：

[0024] S1：在所述SCR尿素喷射系统从喷射尿素的喷射状态转到倒吸存在于管路内的尿素溶液的倒吸状态后，将所述SCR尿素喷射系统的电磁阀关闭第一时段，并且使所述SCR尿素喷射系统的回流泵电机停止工作，同时使所述SCR尿素喷射系统的主泵电机停止工作；

[0025] S2：在经过所述第一时段之后，将所述电磁阀打开，同时将所述SCR尿素喷射系统的回流泵电机转速调节至预定回流泵电机转速，进行倒吸；

[0026] S3：在所述SCR尿素喷射系统的回流泵电机以所述预定回流泵电机转速运转第二时段后使所述回流泵电机停止工作第三时段，在经过所述第三时段之后再次使所述SCR尿素喷射系统的回流泵电机以所述预定回流泵电机转速运转第四时段，

[0027] 其中，执行全部步骤S1、S2、S3至少一次，然后使所述SCR尿素喷射系统进入泵停状态。

[0028] 根据本发明的另一方面，所述第一时段、所述第二时段、所述第三时段、所述第四时段以及执行全部步骤S1、S2、S3的次数是能够根据管路内的尿素量来调节的。例如，所述第一时段为15s，所述第二时段为20s，所述第三时段为10s，所述第四时段为20s。

[0029] 根据本发明的另一方面，在所述步骤S1中，还包括将喷嘴冷却的步骤。

[0030] 根据本发明的另一方面，SCR尿素喷射系统为非气助式SCR尿素喷射系统。

[0031] 本发明的技术方案能够带来如下技术效果：

[0032] 尿素泵下电连续吹扫或倒吸一定时间后，泵内壁上仍会附着少量残余尿素，可先停止一段时间，液体局部汇聚后再吹扫或倒吸一定时间，进行间歇吹扫或倒吸。相比一味的延长吹扫或倒吸时间，此种控制策略可以将残余尿素吹扫或倒吸得更干净，从而提高SCR尿素喷射系统的可靠性。本发明在不需要更改SCR尿素喷射系统硬件即可达到目的，降低了尿素喷嘴结晶的风险，并且，可将尿素泵内部吹扫或倒吸得更干净，降低了尿素泵内部冻裂的风险。

附图说明

[0033] 通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

[0034] 图1示出了根据本发明第一实施方式的用于降低SCR尿素喷射系统结晶风险的控制方法；

[0035] 图2示出了实施根据本发明第一实施方式的控制方法后的喷射管重量以及实施现有技术中吹扫策略后的喷射管重量的对比图，其为该控制方法应用于3米长的喷射管且间歇吹扫一次；

[0036] 图3示出了实施根据本发明第一实施方式的控制方法后的喷射管重量以及实施现有技术中吹扫策略后的喷射管重量的对比图，其为该控制方法应用于3米长的喷射管且间歇吹扫两次；

[0037] 图4示出了根据本发明第二实施方式的用于降低SCR尿素喷射系统结晶风险的控制方法；

[0038] 图5示出了根据本发明第三实施方式的用于降低SCR尿素喷射系统结晶风险的控制方法；

[0039] 图6示出了实施根据本发明第二实施方式的控制方法后的喷射管重量以及实施现有技术中倒吸策略后的喷射管重量的对比图，其为该控制方法应用于3米长的喷射管且间歇倒吸一次；

[0040] 图7示出了实施根据本发明第三实施方式的控制方法后的喷射管重量以及实施现有技术中倒吸策略后的喷射管重量的对比图，其为该控制方法应用于3米长的喷射管且间歇倒吸两次。

具体实施方式

[0041] 下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

[0042] 以下将参照图1至图3详细描述本发明的第一实施方式。

[0043] 如图1所示，在本发明的第一实施方式中，提供了一种用于降低SCR尿素喷射系统结晶风险的控制方法，所述控制方法包括如下步骤：

[0044] S1：在SCR尿素喷射系统(其例如为气助式SCR尿素喷射系统)从喷射尿素的喷射状态转到吹扫存在于管路内的尿素溶液的吹扫状态(例如，通过SCR尿素喷射系统的电子控制单元判断SCR尿素喷射系统从喷射尿素的喷射状态转到吹扫存在于管路内的尿素溶液的吹扫状态，或者，通过SCR尿素喷射系统的电子控制单元将SCR尿素喷射系统从喷射尿素的喷射状态转到吹扫存在于管路内的尿素溶液的吹扫状态)后，将SCR尿素喷射系统的气阀打开，使SCR尿素喷射系统的电机停止工作，并且吹扫第一时间段；

[0045] S2：在经过第一时间段之后，将气阀关闭，停止吹扫第二时间段；

[0046] S3：在经过第二时间段之后，再次将气阀打开，继续吹扫第三时间段，[0047] 其中，执行全部步骤S1、S2、S3至少一次，然后使SCR尿素喷射系统进入泵停状态。

[0048] 具体地，如图1所示，在To时刻之前，气阀状态处于关闭状态(即OFF状态)，并且尿素泵处于喷射状态，尿素泵的电机以2000rpm的电机转速运转。在To时刻，气阀处于打开状态(即ON状态)，并且尿素泵处于吹扫状态，尿素泵的电机停止工作(即，电机转速基本为零)，气阀从To时刻打开持续到To+20时刻(即，第一时间段)，即持续20s，也就是说吹扫状态持续20s。在To+20时刻，气阀被关闭并且从To+20时刻持续到To+25时刻(即，第二时间段)，即被关闭持续5s。在To+25时刻，气阀被打开并且从To+25时刻持续到To+45时刻(即，第三时间段)，并且尿素泵处于吹扫状态，尿素泵的电机仍停止工作，也就是说间歇吹扫持续20s。间歇吹扫可以随后重复进行，重复进行的次数可以根据管路内的尿素量来调节。

[0049] 吹扫完成后将喷射管和喷嘴进行称重，在图2和图3中示出了现有技术中的方法和本发明的吹扫方法试验结果对比，从图2和图3中可以看出，本发明的喷射管在吹扫之后的质量明显小于现有技术中喷射管在吹扫之后的质量，也就是说，对于同一喷射量，管路内的残留尿素溶液在实施本发明第一实施方式的控制方法之后被减少得更多，喷嘴结晶和尿素泵内部冻裂的风险被显著降低。

[0050] 另外，对比图2和图3可知，同一规格型号的喷射管，间歇两次吹扫比间歇吹扫一次的吹扫效果更好。

[0051] 相比一味的延长吹扫时间，根据本发明第一实施方式的这种控制策略可以将残余尿素吹扫得更干净，从而提高SCR尿素喷射系统的可靠性。

[0052] 下面参照图4和图5来描述本发明的第二和第三实施方式的控制方法。

[0053] 如图4所示，在本发明的第二实施方式中，提供了一种用于降低SCR尿素喷射系统结晶风险的控制方法，所述控制方法包括如下步骤：

[0054] S1：在所述SCR尿素喷射系统(其例如为非气助式SCR尿素喷射系统)从喷射尿素的喷射状态转到倒吸存在于管路内的尿素溶液的倒吸状态(例如，通过SCR尿素喷射系统的电子控制单元判断SCR尿素喷射系统从喷射尿素的喷射状态转到倒吸存在于管路内的尿素溶液的倒吸状态，或者，通过SCR尿素喷射系统的电子控制单元将SCR尿素喷射系统从喷射尿素的喷射状态转到倒吸存在于管路内的尿素溶液的倒吸状态)后，打开所述SCR尿素喷射系统的换向阀，并且将所述SCR尿素喷射系统的电磁阀关闭第一时段，同时使所述SCR尿素喷射系统的电机停止工作；

[0055] S2：在经过所述第一时段之后，将所述电磁阀打开，同时将所述SCR尿素喷射系统的电机转速调节至预定电机转速，进行倒吸；

[0056] S3：在所述SCR尿素喷射系统的电机以所述预定电机转速运转第二时段后使所述电机停止工作第三时段，在经过所述第三时段之后再次使所述SCR尿素喷射系统的电机以所述预定电机转速运转第四时段，

[0057] 其中，执行全部步骤S1、S2、S3至少一次，然后使所述SCR尿素喷射系统进入泵停状态

[0058] 具体地，如图4所示，在To时刻之前，换向阀状态处于关闭状态(即OFF状态)，并且尿素泵处于喷射状态，尿素泵的电机以2000rpm的电机转速运转。在To时刻，换向阀处于打开状态(即ON状态)，电磁阀关闭第一时段(即，从To时刻至To+15时刻，处于OFF状态)，同时使所述SCR尿素喷射系统的电机停止工作。在To+15时刻，电磁阀处于打开状态(即ON状态)，同时将所述SCR尿素喷射系统的电机转速调节至预定电机转速(3000rpm)，进行倒吸。在所述SCR尿素喷射系统的电机以所述预定电机转速运转第二时段(To+15时刻至To+35时刻)后使所述电机停止工作第三时段(To+35时刻至To+45时刻)，在经过所述第三时段之后再次使所述SCR尿素喷射系统的电机以所述预定电机转速运转第四时段(To+45时刻至To+65时刻)，也就是说间歇倒吸持续20s。间歇倒吸可以随后重复进行，重复进行的次数可以根据管路内的尿素量来调节。

[0059] 如图5所示，在本发明的第三实施方式中，提供了一种用于降低SCR尿素喷射系统结晶风险的控制方法，所述控制方法包括如下步骤：

[0060] S1：在所述SCR尿素喷射系统从喷射尿素的喷射状态转到倒吸存在于管路内的尿素溶液的倒吸状态后，将所述SCR尿素喷射系统的电磁阀关闭第一时段，并且使所述SCR尿素喷射系统的回流泵电机停止工作，同时使所述SCR尿素喷射系统的主泵电机停止工作；

[0061] S2：在经过所述第一时段之后，将所述电磁阀打开，同时将所述SCR尿素喷射系统的回流泵电机转速调节至预定回流泵电机转速，进行倒吸；

[0062] S3：在所述SCR尿素喷射系统的回流泵电机以所述预定回流泵电机转速运转第二时段后使所述回流泵电机停止工作第三时段，在经过所述第三时段之后再次使所述SCR尿素喷射系统的回流泵电机以所述预定回流泵电机转速运转第四时段，

[0063] 其中，执行全部步骤S1、S2、S3至少一次，然后使所述SCR尿素喷射系统进入泵停状态

[0064] 具体地，如图5所示，在To时刻之前，尿素泵处于喷射状态，主泵电机以2000rpm的电机转速运转，回流泵电机停止工作。在To时刻，电磁阀关闭第一时段(即，从To时刻至To+15时刻，处于OFF状态)，同时使所述SCR尿素喷射系统的主泵电机停止工作。在To+15时刻，电磁阀处于打开状态(即ON状态)，同时将所述SCR尿素喷射系统的回流泵电机转速调节至预定回流泵电机转速(3000rpm)，进行倒吸。在所述SCR尿素喷射系统的回流泵电机以所述预定回流泵电机转速运转第二时段(To+15时刻至To+35时刻)后使所述回流泵电机停止工作第三时段(To+35时刻至To+45时刻)，在经过所述第三时段之后再次使所述SCR尿素喷射系统的回流泵电机以所述预定回流泵电机转速运转第四时段(To+45时刻至To+65时刻)，也就是说间歇倒吸持续20s。间歇倒吸可以随后重复进行，重复进行的次数可以根据管路内的尿素量来调节。

[0065] 根据第二和第三实施方式的倒吸完成后将喷射管和喷嘴进行称重，在图6和图7中示出了现有技术中的方法和本发明的吹扫方法试验结果对比，从图6和图7中可以看出，根据第二和第三实施方式的喷射管在倒吸之后的质量明显小于现有技术中喷射管在倒吸之后的质量，也就是说，对于同一最大喷射速率百分比，管路内的残留尿素溶液在实施本发明第二和第三实施方式的控制方法之后被减少得更多，喷嘴结晶和尿素泵内部冻裂的风险被显著降低。

[0066] 另外，对比图6和图7可知，同一规格型号的喷射管，间歇两次吹扫比间歇吹扫一次的吹扫效果更好。

[0067] 根据本发明，获得了以下技术优点或效果：尿素泵下电连续吹扫或倒吸一定时间后，泵内壁上仍会附着少量残余尿素，可先停止一段时间，液体局部汇聚后再吹扫或倒吸一定时间，进行间歇吹扫或倒吸。相比一味的延长吹扫或倒吸时间，此种控制策略可以将残余尿素吹扫或倒吸得更干净，从而提高SCR尿素喷射系统的可靠性。本发明在不需要更改SCR尿素喷射系统硬件即可达到目的，降低了尿素喷嘴结晶的风险，并且，可将尿素泵内部吹扫或倒吸得更干净，降低了尿素泵内部冻裂的风险。

[0068] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。