[发明专利]有峰值保持致动的用于选择性催化还原的还原剂输送单元

说明书

本发明涉及具有基于喷射器打开事件而热优化的峰值保持致动的、用于汽车选择性催化还原的还原剂输送单元。为用于车辆的选择性催化还原（SCR）后处理的具有螺线管操作喷射器的还原剂输送单元（RDU）的峰值保持驱动器电路提供了一种触发电路。峰值保持驱动器电路被构建和布置为在其后跟着低电流保持阶段的上升至峰值电流阶段中致动喷射器。触发电路包括被构建和布置为基于检测到的喷射器的打开事件而触发从喷射器的上升至峰值阶段转移到后续的保持阶段的喷射器打开检测电路。

技术领域

本发明涉及将还原剂供应到引擎排气系统的还原剂输送单元（RDU），并且更特别地，涉及通过基于检测到喷射器打开而触发从峰值到保持的转移来对宽温度范围上的整体电负载进行改进的RDU。

背景技术

欧洲和北美新一轮严格排放法规的出现正推进新的排气后处理系统的实现，尤其是诸如压缩点火（柴油机）引擎和分层充气火花点火引擎（通常利用直接喷射）之类的在稀薄和超稀薄条件下操作的稀薄燃烧技术的实现。稀薄燃烧引擎展现高水平的氮氧化物（NOx）排放，其在稀薄燃烧的富氧排气环境特性中是难以处理的。当前正开发将处理这些条件下的NOx的排气后处理技术。这些技术之一包括催化剂，其促进氨（NH₃）与排气氮氧化物（NOx）的反应，以产生氮（N₂）和水（H₂O）。该技术称为选择性催化还原（SCR）。

在汽车环境中，氨在其纯形式下难以处理。因此，这些系统通常使用液体的含水尿素溶液，通常处于尿素溶液（CO (NH₂)₂）的浓度为32%。该溶液称为AUS-32，并且其商业名称也公知为AdBlue。尿素溶液被输送到热排气流，并且在经历散热作用之后变换成排气中的氨、或在经历热分解之后变换成氨和异氰酸（HNCO）。异氰酸然后经历与排气中存在的水的水解作用，并且变换成氨和二氧化碳（CO2）。如之前所描述的，由散热作用和水解作用所产生的氨然后经历与氮氧化物的催化反应。

AUS-32喷射器通常直接安装在引擎排气上，这使其暴露于非常热的环境。为了减小喷射器的电热负载，已经实现了所谓的峰值保持喷射器驱动器。参照图1，该驱动器的功能是采用描述喷射器电流的两种模式来致动喷射器：上升至峰值电流阶段、其后跟着低电流保持阶段（以高切换频率的电流控制）。

低电流电平通常处于比喷射器的完全饱和电流电平低得多并且比维持喷射器（螺线管）打开所需的电流的最小电平更高的值。在当今的驱动器电路中，从上升至峰值转移到保持阶段通常由电流上的电流电平检测来触发；一旦电流达到该电平，则后续的保持阶段被使能。图2示出了具有常规的峰值电流检测和触发电路12的峰值保持电路10。

以低保持阶段操作喷射器的主要优点是与在饱和切换条件下操作相比所产生的更低的电负载。例如，通过14V供应的、具有12欧姆线圈的喷射器将耗散16.3瓦（I=1.2A）。以0.5A保持模式操作的喷射器将在保持阶段期间耗散7瓦。

缺点随着温度升高和喷射器电阻增大而出现。当电阻增大时，电流达到给定阈值所需的时间将增加，这由于所述时间对线圈电阻的依赖。在具有足够高温度的极限情况下，电流可能永不达到转移阈值，然而喷射器是打开的。其中这将发生的温度范围依赖于所选的转移电流电平与打开喷射器所需的最小电流之间的差异。对于将构成电和磁电路的各种元件的容差和变差考虑在内，该差异将是非零的。

作为示例，目前的峰值电流被指定处于0.8A的电平。这在所需的标称打开电流0.6A之上。指定的标称保持电流为0.5A。情形会出现在饱和喷射器电流为0.7A的情况下，例如如果可用电供应电压仅为12V但喷射器线圈电阻为17Ω（例如，喷射器线圈温度为130C）的话。在图3中示出了在该情况下电流波形将看起来像什么的图示。于是，该条件的风险是具有已经在升高了的温度下操作的经受增加的电热负载的喷射器。

因此，存在对RDU的需要，所述RDU通过基于检测到喷射器打开而触发从峰值到保持的转移来对宽温度范围上的整体电负载进行改进。

发明内容