防止配給模塊熱損傷的方法、控制器及尿素排放凈化系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】防止配給模塊熱損傷的方法、控制器及尿素排放凈化系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2013年12月3日提交的韓國專利申請第10-2013-0149240號的優(yōu)先權(quán)，該申請的全部內(nèi)容結(jié)合于此用于通過該引用的所有目的。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明的示例性實施方案涉及排放凈化系統(tǒng)，并且更具體而言，涉及防止配給模塊熱損傷的方法、控制器以及具有該控制器的尿素排放凈化系統(tǒng)，該控制器通過將離合器水泵的操作與尿素配給系統(tǒng)(UDS)的配給模塊連接而能夠防止使配給模塊循環(huán)的發(fā)動機(jī)冷卻水量的缺乏。
【背景技術(shù)】
[0004]通常，來自車輛的廢氣可能包含大量待被管理的污染物，具體而言，來自柴油機(jī)的廢氣可能包含NOx、Co、煤煙、顆粒物質(zhì)等等，并因此通過法律制定了其消除。
[0005]為此目的，車輛采用柴油機(jī)氧化催化劑(在下文中，D0C)、催化顆粒過濾器(在下文中，CPF)以及選擇性催化劑還原(在下文中，SCR)，其通常被稱為后處理裝置。
[0006]DOC執(zhí)行無甲烷碳?xì)浠衔?NMHC)轉(zhuǎn)換功能，CPF執(zhí)行顆粒物收集功能，并且SCR利用還原工藝執(zhí)行NOx凈化功能。
[0007]具體而言，后處理裝置包括尿素配給系統(tǒng)(在下文中，UDS)以提高SCR消除NOx的效率，使得來自柴油機(jī)的廢氣滿足新近的更嚴(yán)格的EUR06廢氣規(guī)定。
[0008]為此目的，UDS包括設(shè)置在SCR前面以噴射尿素的配給模塊、存儲尿素的箱、噴射尿素的噴射器以及根據(jù)車輛行駛時的NOx的生成量和銨(NH3)/NOx的比例來泵送尿素的栗。
[0009]因此，當(dāng)UDS噴射尿素時，尿素由于氧化熱而轉(zhuǎn)化成銨，并因此在SCR中發(fā)生了廢氣中的氧化氮和銨之間的催化反應(yīng)，以將氧化氮還原為氮氣和水。
[0010]銨(NH3)NOx的還原反應(yīng)依據(jù)下面的化學(xué)公式:2NH3+202 — N20+3H20，4NHs+302 — 2N2+6H20, 4NH3+502 — 4N0+6H20。
[0011]因此，可以滿足更為嚴(yán)格的EURO廢氣規(guī)定。
[0012]因此配給模塊不得不始終遭受由于高溫廢氣而導(dǎo)致的熱損傷并且解決以上問題的冷卻系統(tǒng)不得不應(yīng)用于配給模塊。
[0013]冷卻系統(tǒng)的實例可以包括將配給模塊連接至發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)以允許發(fā)動機(jī)冷卻水使配給模塊循環(huán)的類型，以及額外地將配給模塊連接至尿素存儲箱以允許尿素使配給模塊循環(huán)的類型。
[0014]然而，循環(huán)配給模塊的發(fā)動機(jī)冷卻水受配置發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)的水泵的操作狀態(tài)的影響，使得難以可靠地保證防止熱損傷的冷卻水的量。
[0015]具體而言，當(dāng)操作離合器水泵以控制發(fā)動機(jī)冷卻水的流量以便提高燃料效率時，供應(yīng)至配給模塊的發(fā)動機(jī)冷卻水的量可能在離合器水泵打開時比在離合器水泵關(guān)閉時更突然地下降。
[0016]因此，當(dāng)應(yīng)用UDS來提高SCR消除NOx的效率并且應(yīng)用提高燃料效率的離合器水泵時，取決于離合器水泵的操作條件的冷卻水量的缺乏變嚴(yán)重，并因此配給模塊熱損傷的風(fēng)險不得不增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明的實施方案致力于一種防止配給模塊熱損傷的方法、控制器以及具有該控制器的尿素排放凈化系統(tǒng)，該控制器能夠通過限制離合器水泵來允許發(fā)動機(jī)冷卻水使尿素配給系統(tǒng)(UDS)的配給模塊循環(huán)的操作條件來防止配給模塊由于發(fā)動機(jī)冷卻水量的缺乏而導(dǎo)致的熱損傷的風(fēng)險，具體而言，基于通過在配給模塊被預(yù)測為發(fā)動機(jī)操作狀態(tài)的溫度處使離合器水泵關(guān)閉而進(jìn)行的離合器水泵的發(fā)動機(jī)冷卻水的流量控制來最小化燃料效率提高性能的降低。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的實施方案，防止配給模塊熱損傷的方法包括:(a)計算防止噴射還原劑的配給模塊熱損傷所需要的冷卻水冷卻量；(b)計算根據(jù)離合器水泵的操作而變化的發(fā)動機(jī)冷卻水冷卻量；(C)通過將所需要的冷卻水冷卻量與發(fā)動機(jī)冷卻水冷卻量進(jìn)行比較來檢查所述離合器水泵的操作狀態(tài)，以及(d)當(dāng)所述離合器水泵在所需要的冷卻水冷卻量大于發(fā)動機(jī)冷卻水冷卻量的條件下操作時，所述離合器水泵被轉(zhuǎn)換為關(guān)閉以停止其操作。
[0019]所需要的冷卻水冷卻量可以通過尿素冷卻量和發(fā)動機(jī)冷卻水冷卻量的和相對于排放總熱量為平衡時配給模塊的溫度來確定。
[0020]排放總熱量可以如下定義:排放總熱量=排放比熱X排放流量X廢氣溫度；并且所述排放比熱可以為廢氣比熱，所述排放流量可以通過發(fā)動機(jī)RPM和加速踏板沖程來確定，并且所述廢氣溫度可以通過在催化劑過濾器后面檢測到的廢氣溫度來確定，所述催化劑過濾器設(shè)置在所述配給模塊前面。
[0021]尿素冷卻量可以如下定義:尿素冷卻量Q2=尿素比熱X尿素流量X尿素溫度；并且所述尿素流量可以通過配給所述配給模塊所需要的流量來確定并且所述尿素溫度可以通過使所述尿素模塊循環(huán)的尿素的溫度來確定。
[0022]發(fā)動機(jī)冷卻水冷卻量可以如下定義:發(fā)動機(jī)冷動水冷卻量=冷卻水比熱X冷卻水的流量X冷卻水溫度；并且所述冷卻水比熱可以為防凍液的比熱的50%，所述冷卻水的流量可以通過發(fā)動機(jī)RPM來確定，并且所述冷卻水溫度可以通過在所述催化劑過濾器的后面檢測到的廢氣溫度來確定，所述催化劑過濾器設(shè)置在所述配給模塊的前面。
[0023]當(dāng)所需要的冷卻水冷卻量不大于所述發(fā)動機(jī)冷卻水冷卻量時，所述離合器水泵的操作狀態(tài)可以保持原樣。
[0024]當(dāng)所述離合器水泵在所需要的冷卻水冷卻量大于所述發(fā)動機(jī)冷卻水冷卻量的條件得以滿足的狀態(tài)下而并沒有被操作時，則可以向駕駛員警告所述配給模塊熱損傷的可能性并且該警告可以通過打開車上診斷(OBD)來執(zhí)行。
[0025]所述發(fā)動機(jī)冷卻水可以經(jīng)由所述配給模塊運轉(zhuǎn)，同時從所述離合器水泵循環(huán)至所述發(fā)動機(jī)，并且從尿素箱循環(huán)至所述配給模塊的還原劑可以在不與所述發(fā)動機(jī)冷卻水混合的情況下循環(huán)。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，尿素排放凈化系統(tǒng)包括:配給模塊、尿素循環(huán)管路、冷卻水循環(huán)管路以及溫度傳感器，其中，所述配給模塊配置為在暴露于沿著排放管路流動的廢氣流的狀態(tài)下噴射作為催化劑的尿素；所述尿素循環(huán)管路配置為與尿素存儲在其中的尿素箱連接，以使尿素循環(huán)至所述配給模塊；所述冷卻水循環(huán)管路配置為與離合器水泵連接，所述離合器水泵通過發(fā)動機(jī)控制單元(ECT)的控制而打開/關(guān)閉來循環(huán)發(fā)動機(jī)冷卻水，以使發(fā)動機(jī)冷卻水經(jīng)由所述配給模塊循環(huán)至發(fā)動機(jī)；所述溫度傳感器配置為檢測沿著所述排放管路流動的廢氣的溫度并且將檢測的溫度傳送至ECU。
[0027]所述催化劑可以是安裝在所述配給模塊前面的排放管路中的選擇性催化劑還原(SCR)，在所述配給模塊前面的柴油機(jī)氧化催化劑(DOC)和柴油機(jī)顆粒過濾器(DPF)可以安裝在所述排放管路中，并且用于檢測廢氣溫度的溫度傳感器可以設(shè)置在DOC和DPF的后面。
[0028]在所述配給模塊內(nèi)，所述尿素循環(huán)管路和所述冷卻水循環(huán)管路可以形成與彼此分開的循環(huán)路徑。
【附圖說明】
[0029]圖1為顯示根據(jù)本發(fā)明的實施方案的用于防止配給模塊熱損傷的操作流程的圖。
[0030]圖2為具有根據(jù)本發(fā)明的實施方案的用于防止配給模塊熱損傷的控制器的尿素排放凈化系統(tǒng)的方塊構(gòu)造圖。
[0031]圖3為顯示根據(jù)本發(fā)明的實施方案的用于計算防止配給模塊熱損傷所需要的冷卻水冷卻量的方法的圖。