[发明专利]用于喷射器故障补救的系统和方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及发动机系统，更具体地涉及排气后处理系统和方法。

背景技术

一种已知的用于除去某些柴油发动机排气成分的方法是使用排气后处理系统，该排气后处理系统利用了氮氧化物的选择性催化还原(SCR)。在典型的SCR系统中，尿素或基于尿素的水溶液与排气混合。在一些应用中，尿素溶液经专用的喷射器装置直接喷射到排气通路中。所喷射的尿素溶液与排气混合并且分解以在排气流中提供氨(NH₃)。氨然后在催化剂处与排气中的氮氧化物(NO_X)反应，以提供氮气(N₂)和水(H₂O)。

如可以理解的，SCR系统需要在发动机系统附近存在某种形式的尿素，以使得发动机在运转期间可被连续供给尿素。各种尿素或尿素溶液输送系统是已知的并且用于发动机应用中。在已知的尿素喷射系统中，可能出现与温度和/或压力有关的挑战，其会影响用于喷射尿素的电子和机械硬件。例如，考虑到尿素通常以水溶液形式直接喷射到发动机的排气系统中，由于热效应或压力效应而引起的溶液浓度的变化在系统操作期间以及在热的发动机停机后的热饱和之后都会妨碍喷射器的正常工作。此外，对于使用基于水的尿素溶液的系统，系统的减压和/或沸腾会引起尿素在喷射器处结晶，这可能堵塞喷射器。

发明内容

在一个方面，本文描述了一种机器。该机器包括发动机，该发动机具有与其相联的排气系统。柴油机排气处理液(DEF)喷射器配置成将计量的DEF提供到排气系统中。该DEF喷射器包括适合响应于将DEF喷射到排气系统中的命令而选择性地打开的阀。控制器与发动机和DEF喷射器相联。控制器配置成监视DEF喷射器的操作以检测故障、在检测到DEF喷射器中的故障时激活故障信号以及在故障信号有效时启动故障补救循环。该故障补救循环包括使排气系统中的排气的温度上升以加热DEF喷射器并使可能正引起故障的任何尿素晶体熔化，以及启动DEF喷射器的阀以从DEF喷射器内排出熔化的尿素。控制器还判定故障是否已被清除，并且在故障已被清除时重置故障信号。

在另一个方面，本文描述了一种用于具有发动机的机器中的柴油机排气处理液(DEF)喷射器的故障补救的方法，所述发动机包括排气系统。该方法包括产生排气以及使排气经过排气系统。利用DEF喷射器将预定量的包含尿素水溶液的柴油机排气处理液(DEF)选择性地喷射到排气中。该DEF喷射器对由控制器提供的命令信号作出响应。使用控制器监视DEF喷射器的操作以检测故障，并且在检测到DEF喷射器中的故障时在控制器中激活故障信号。在故障信号有效的状态下在控制器中启动故障补救循环。该故障补救循环包括使排气系统中的排气的温度上升以将DEF喷射器加热到高于通常操作温度，以使得可能正引起故障的任何尿素晶体熔化。然后启动DEF喷射器以从DEF喷射器内排出熔化的尿素。

在又一个方面，本文描述了一种用于补救DEF喷射器中的故障的方法。该方法包括判定DEF喷射器中存在故障，该故障可归因于在DEF喷射器内已发生尿素水溶液中的水的沸腾和蒸发之后喷射器内的晶体状的尿素的冷凝。当DEF喷射器中存在故障时激活故障信号。将DEF喷射器加热到高于通常操作温度的温度以使DEF喷射器内的任何晶体状的尿素熔化。启动DEF喷射器以从DEF喷射器内排出任何熔化的尿素，并且作出关于该故障是否已被补救的判定。

附图说明

图1是根据本发明的机器的概略图。

图2是根据本发明的具有SCR系统的发动机的框图。

图3是根据本发明的排气处理模块的局部剖视概略图。

图4是根据本发明的用于柴油机排气处理液(DEF)的喷射器的概略图。

图5是根据本发明的防结晶和补救控制系统的框图。

图6是根据本发明的控制系统的一个替换实施例的框图。

图7是根据本发明的防结晶和补救的方法的流程图。

具体实施方式

本发明涉及用于机器的动力管理系统，更具体地涉及防止和在必要时补救由于尿素结晶而引起的DEF喷射器堵塞的动力管理系统和方法。