專利名稱：加熱在內(nèi)燃機廢氣后處理的scr系統(tǒng)中的計量閥的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種 根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的方法，以及一種根據(jù)權(quán)利要 求9的前序部分所述的控制和/或調(diào)節(jié)裝置。
背景技術(shù)：
在所謂的SCR廢氣后處理系統(tǒng)(選擇性催化還原)中，流體的還原劑(通常尿 素水溶液，所謂的AdBlue)在需要時通過計量閥噴入內(nèi)燃機的廢氣系中，以便在SCR催 化器中實現(xiàn)氮氧化物的催化還原。在此，尿素分解成氨(NH3),氨(NH3)與排氣的氮氧 化物(NOx)反應(yīng)，它們轉(zhuǎn)換成無害的水(H2O)和氮(N2)。在此使用電磁控制的計量閥，所述計量閥由驅(qū)動單元操縱。驅(qū)動單元具有磁線 圈，其磁場通過足夠大的線圈電流從閥座上抬起計量閥的閥元件，從而打開計量閥。為 了隨后保持打開的計量閥，需要較小的線圈電流。在此，計量閥和驅(qū)動單元組成計量模 塊。已知AdBlue體積在凍結(jié)時約膨脹11%，從而可能會損害部件。通常計量閥最 易受到損害，所述計量閥具有壁非常薄的進而易受壓力影響的部件、例如噴孔盤?，F(xiàn)在 例如應(yīng)用其厚度僅約為150 μ m的噴孔盤，由此由于在凍結(jié)時出現(xiàn)的壓力特別受到損害。所以，計量閥通常在停止車輛時例如通過回吸排空，以便在冰凍時防止可能出 現(xiàn)地凍結(jié)計量閥并且以便出于部件保護的原因從計量模塊的內(nèi)室中去除較為侵蝕性的尿 素水溶液。在試驗中確定在排空時在計量模塊中留下很大量的剩余AdBlue。這些剩余量 可能在凍結(jié)時引起損害，其中在此凍結(jié)方向是重要的。如果朝噴孔盤的方向、即例如從 計量模塊的中心開始朝噴孔盤的方向凍結(jié)，則AdBlue的由于冷卻引起的體積增大也朝這 個方向。這意味著易受到影響的噴孔盤被加載壓力，所述壓力可能會損害噴孔盤。在DE 10 2007 017 458 Al中已知一種用于加熱在SCR廢氣后處理系統(tǒng)中的計量 模塊的方法，其中通過分析傳感器信號、特別溫度傳感器的信號，并且通過與閾值進行 比較，確定加熱計量模塊的必要性，以便避免凍結(jié)。為了加熱，閉合的計量閥利用電流 模式(Stromprofil)來控制，所述電流模式還不導(dǎo)致打開計量閥并且僅在線圈的歐姆電阻 中釋放熱量，所述熱量從內(nèi)部加熱計量模塊。電流模式的特征特別是在于其水平，即 其平均電流強度比用于計量AdBlue所使用的第一電流模式的水平相比較低。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是計量閥在內(nèi)燃機停機時利用第二電流模式來控制，所述 第二電流模式相對于表征所述第一電流模式的第一保持電流水平具有提高的第二保持電 流水平。本發(fā)明的構(gòu)思在于，在停機內(nèi)燃機后利用計量閥的排空階段，以便通過由控制 和/或調(diào)節(jié)裝置實現(xiàn)的電控制改變來加熱計量模塊。通過根本發(fā)明在行駛運行中或者在停機內(nèi)燃機后的隨動階段(Nachlaufphase)提高的第二電流水平，實現(xiàn)了 所述通電一方 面打開計量閥用于排空，另一方面提供電流強度，所述電流強度在相同線圈的歐姆電阻 中釋放足夠的熱量，所述熱量從內(nèi)部加熱計量模塊。在此，在計量模塊內(nèi)部的溫度升高，所述溫度升高朝向線圈，進而特別是遠離 易受影響的噴孔盤。因此，溫度朝向線圈的方向升高。易受影響的噴孔盤的區(qū)域與計量模塊的其它 區(qū)域相比更冷。如果然后AdBlue由于相應(yīng)較低的外界溫度而凍結(jié)，凍結(jié)過程在計量模塊 的最薄區(qū)域上、即在噴孔盤上開始，從而有利地在供給管中形成壓力平衡。然后，凍結(jié) 過程從噴孔盤朝壓力管的方向延續(xù)，在此足夠的空間用于還原劑的由于冷卻引起的膨脹 并且用于由此必要的壓力平衡。 換句話說本發(fā)明提出一對于計量模塊的易受影響的部件不重要的凍結(jié)方向的 優(yōu)選方案。在一種設(shè)計方案中，僅在一種情況下實施所述方法，在這種情況中在控制和/ 或調(diào)節(jié)裝置中通過分析車輛的傳感器裝置的信號識別出具有比還原劑的冰點溫度(對于 AdBlue約-irC )更低的溫度的冰凍。提高的第二保持電流水平高度優(yōu)選為第一保持電 流水平的高度的四倍、特別是大致三倍。優(yōu)選地，在停機內(nèi)燃機時檢驗用于車輛的隨后的靜止階段的條件，然后如果所 述檢驗得出凍結(jié)危險，則實施所述方法。有利地，為了實現(xiàn)本發(fā)明在構(gòu)造方面不需要改變已知標(biāo)準(zhǔn)化的計量模塊；僅必 須改變在控制和/或調(diào)節(jié)裝置中的計量模塊的控制或調(diào)節(jié)。不影響計量閥在內(nèi)燃機運行 時在調(diào)節(jié)工作中在計量方面的特性。


下面借助附圖詳細闡述本發(fā)明的實施例。其中示出了 圖1示出本發(fā)明的環(huán)境；圖2以縱向剖視圖示出圖1中的計量模塊，圖3示出方法過程的流程圖；和圖4示出在正常工作中以及在本發(fā)明方法中的在圖2的磁線圈中流動的電流強度變化。
具體實施例方式圖1示出本發(fā)明的環(huán)境。圖1示出具有排氣系統(tǒng)12和控制設(shè)備14的內(nèi)燃機10。 控制設(shè)備14優(yōu)選是這種控制設(shè)備，所述控制設(shè)備控制內(nèi)燃機10并且為此接收傳感器裝置 16的關(guān)于內(nèi)燃機10的工作參數(shù)的信號并處理成用于內(nèi)燃機10的調(diào)整元件18的控制量。 傳感器裝置16的信號使得控制設(shè)備14代表性地確定由內(nèi)燃機10吸取的空氣質(zhì)量、內(nèi)燃 機10的曲軸的轉(zhuǎn)動角位置、內(nèi)燃機10的溫度等。控制設(shè)備14代表性地由這些信號形成 控制量，該控制量用于計量在內(nèi)燃機10的燃燒室中的燃料、用于設(shè)定排氣渦輪增壓器的 增壓壓力、廢氣回輸率等?？刂圃O(shè)備14通常設(shè)置成、特別是編程成控制至少一種方法和/或這種方法的一種設(shè)計方案的過程。排氣系統(tǒng)12具有氧化催化器20和SCR催化器22。在氧化催化器20和SCR催 化器22之間設(shè)置計量模塊24，還原劑26通過所述量模塊24從存儲容器28噴入廢氣。 還原劑26由尿素水溶液、所謂的AdBlue制成。計量模塊24以電磁的方式操縱并且為此 由控制設(shè)備14利用控制電流I來控制，所述控制電流I流經(jīng)計量模塊24的電磁線圈(在 圖1中未示出)。在此，通過輸入管30為計量模塊24供給還原劑26，所述輸入管30由 泵32供給還原劑26。泵32優(yōu)選設(shè)計成可控制的抽吸和壓力泵，所述抽吸和壓力泵在壓 力工作中產(chǎn)生將還原劑26計量到排氣系統(tǒng)12中的必要的噴射壓力，并在抽吸工作中使得 輸入管30排空還原劑26。為此，泵32同樣由控制設(shè)備14控制。為了通過給內(nèi)燃機10的排氣系統(tǒng)12計量還原劑26來控制氮氧化物的選擇性催 化還原，此外設(shè)置不同的傳感器36、38、40、42和44，所述傳感器檢測排氣系統(tǒng)12的 工作參數(shù)并將相應(yīng)的測量值提供給控制設(shè)備14。在一種設(shè)計方案中，傳感器36和40是 溫度傳感器，而傳感器38優(yōu)選用于檢測在SCR催化器22前在廢氣中的NOx濃度。另一 NOx傳感器42設(shè)置在SCR催化器22之后。傳感器44檢測在SCR催化器22后的在廢氣 中的氨濃度并且如此能確定還原劑26的過量。料位傳感器45檢測在存儲容器28中的還 原劑料位，并將相應(yīng)的信號提供給控制設(shè)備14。 圖2以縱向剖視圖詳細示出計量模塊24。計量模塊24主要包括計量閥46、機 電驅(qū)動單元48、用于要計量的還原劑26的液壓連接單元50和供電單元52。計量閥46具有套筒形的第一殼體54，在所述第一殼體54中軸向引導(dǎo)保持體 56，且所述保持體的自由端部與球形的閥元件58連接。閥元件58與閥座60共同作用。 在保持體56的內(nèi)部，在中間和軸向引導(dǎo)作為還原劑26的輸送管道的導(dǎo)管62。導(dǎo)管62 沿流動方向63大致在閥元件58的上方終止。在圖2中，在閥元件58的下方設(shè)置噴孔盤 64，所述噴孔盤64覆蓋用于還原劑26的從計量模塊24出來的排出口 66。噴孔盤64的 厚度約為150 μ m并包括用于排出還原劑26的開口(未示出)。在圖2中，在計量閥46的上方設(shè)置驅(qū)動單元48。驅(qū)動單元48在保持體56的延 長部中主要包括設(shè)置那里的磁電樞68，能通過所述磁電樞68使保持體56與閥元件58 — 起軸向運動。磁電樞68通過在磁線圈70中產(chǎn)生的磁力運動。在此，電磁線圈70例如 具有約12 Ω的電阻。驅(qū)動單元48由第二殼體72包圍。在殼體72上安裝或旋擰有第三殼體74，所述第三殼體74具有用于要計量的還原 劑26的液壓連接單元50和供電單元52。液壓連接單元50在中間具有用于要計量的還原 劑26的連接通道76。連接通道76以液壓的方式與能控制的抽吸和壓力泵32連接(在 圖2中未示出)。抽吸和壓力泵32將還原劑26輸送到連接通道76中，在此沿流動方向 63設(shè)置一作為壓力閥80起作用的元件，所述元件將還原劑26輸送到導(dǎo)管開口 82的區(qū)域 中。在第三殼體74的側(cè)面設(shè)置具有插座84的供電單元52，所述插座84容置具有用于磁 線圈70的供電導(dǎo)線的插頭(未示出)。圖3示出用于方法過程的流程圖。在該方法中，首先在詢問100中檢驗內(nèi)燃機 10是否停機，從而內(nèi)燃機10的隨動階段開始。如果是這種情況，則在步驟110中泵32 的工作從壓力工作轉(zhuǎn)換為抽吸工作。這是必須的在此規(guī)定計量閥46通過回吸排空。然 而眾所周知，在計量閥46中保留還原劑26的余量。為了支持抽吸工作，在步驟120中計量閥46以已知方法打開以用于驅(qū)動內(nèi)燃機10。為了更好地進行說明，在圖4中示出在電磁線圈70中流動的電流的電流曲線。 用于驅(qū)動內(nèi)燃機10的已知方法的電流曲線通過實線86示出。為了快速地打開計量閥46， 電流首先快速地升高到電流強度12。在此超過閾值Itl,其中Itl為這樣的電流水平，所述 電流水平對于克服打開計量閥46的摩擦力和慣性力是必需的。在打開計量閥46后，電 流強度可以降低至值I1以保持計量閥46打開。然而在此不允許低于閾值知。在打開計量閥46后，在詢問130中在 控制設(shè)備14中對溫度傳感器36和/或40 的信號進行分析。如果在那里求出溫度，在此溫度下在內(nèi)燃機停止或者行駛運行時存在 凍結(jié)危險，則根據(jù)本發(fā)明的方法繼續(xù)進行。然后所述方法克服計量閥46的凍結(jié)，因為在 凍結(jié)還原劑26時通過由于冷卻引起的還原劑26的膨脹可能會損害計量閥46、特別是噴 孔盤64。如果凍結(jié)方向從計量模塊24的中心延伸至噴孔盤64并且將壓力施加到噴孔盤 64上，則所述凍結(jié)是特別有害的。為了克服這種不希望的結(jié)果，然后在步驟140中，電 磁線圈70利用用于保持計量閥46打開的、具有約IOOOmA的電流強度的保持電流(參見 在圖4中的I3)來控制。在圖4中的虛線88示出了電流曲線。在優(yōu)選設(shè)計方案中，這個值大約是以已知 方法在內(nèi)燃機10工作中用作保持電流(約350mA;參見在圖4中的I1)的值的三倍。這 意味著，提高的電流強度保持計量閥46打開，但是提高的電流強度通過磁線圈70附加地 引起在計量模塊24中的顯著的熱量輸入。所述熱量輸入從設(shè)置在計量模塊24中的磁線 圈70的區(qū)域開始、即大致從計量模塊24的中心中開始，并且如此加熱整個計量模塊24。 在假設(shè)電池電壓為12V時，在磁線圈70中產(chǎn)生約為12W的加熱功率用于在隨動階段的保 持過程。因此通過針對性地將熱量輸入計量模塊24中來影響凍結(jié)方向。因此，凍結(jié)過程在計量模塊的最薄區(qū)域、即在噴孔盤64的附近的排出口 66處開 始，從而朝向?qū)Ч?2、即離開噴孔盤64有利地形成壓力平衡，在此足夠的空間用于還原 劑26的由于冷卻引起的膨脹并且用于由此必要的壓力平衡。
權(quán)利要求
1.一種用于驅(qū)動能電磁控制的計量閥(46)的方法，所述計量閥設(shè)置在內(nèi)燃機(10)的 排氣系統(tǒng)(12)中，并且所述計量閥由控制和/或調(diào)節(jié)裝置(14)通過機電驅(qū)動單元(48) 來操縱，以用于在排氣系統(tǒng)(12)中計量還原劑(26)，其中所述驅(qū)動單元(48)利用第一電 流模式來控制，所述第一電流模式在計量閥(46)打開的情況下具有為第一保持電流水平 的保持電流階段，并且其中所述計量閥(46)和驅(qū)動單元(48)是計量模塊(24)的部分， 其特征在于，所述驅(qū)動單元(48)在所述內(nèi)燃機(10)停機時利用第二電流模式來控制，所 述第二電流模式具有相對于第一保持電流水平提高的第二保持電流水平。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過所述提高的第二保持電流水平加熱 所述計量模塊(24)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述提高的第二保持電流水平僅在 冰凍危險時產(chǎn)生。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述第二電流模式打開所 述計量閥(46)以用于排空。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述計量閥(46)通過回吸排空。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述提高的第二保持電流 水平是第一保持電流水平的四倍，優(yōu)選三倍。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述計量閥(46)通過設(shè)置 在所述驅(qū)動單元(48)中的、加載電流的電磁線圈(70)來操縱。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述計量模塊(24)通過加 載電流的電磁線圈(70)來加熱。
9.一種用于能電磁控制的計量閥(46)的控制和/或調(diào)節(jié)裝置(14)，所述計量閥設(shè) 置在內(nèi)燃機(10)的排氣系統(tǒng)(12)中，其中所述控制和/或調(diào)節(jié)裝置(14)設(shè)置用于使所 述計量閥(46)通過機電驅(qū)動單元(48)來操縱以用于在所述排氣系統(tǒng)(12)中計量還原劑 (26)，其中控制設(shè)備設(shè)置用于使所述機電驅(qū)動單元(48)利用第一電流模式來控制，所述 第一電流模式在計量閥(46)打開的情況下具有第一保持電流水平，并且其中所述計量閥 (46)和驅(qū)動單元(48)是計量模塊(24)的部分，其特征在于，所述控制和/或調(diào)節(jié)裝置 (14)設(shè)置用于使所述驅(qū)動單元(48)在所述內(nèi)燃機(10)停機時利用第二電流模式來控制， 所述第二電流模式具有相對于第一保持電流水平提高的第二保持電流水平。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制和/或調(diào)節(jié)裝置(14)，其特征在于，所述控制和/或 調(diào)節(jié)裝置(14)設(shè)置用于控制根據(jù)權(quán)利要求2至8中任一項所述的方法的過程。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種加熱在內(nèi)燃機廢氣后處理的SCR系統(tǒng)中的計量閥的方法，即用于驅(qū)動能電磁控制的計量閥的方法，所述計量閥設(shè)置在內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng)中。所述計量閥由控制和/或調(diào)節(jié)裝置通過機電驅(qū)動單元利用第一電流模式來控制，以用于在排氣系統(tǒng)中計量還原劑，所述第一電流模式在打開的計量閥的情況下具有為第一保持電流水平的保持電流階段。所述計量閥和驅(qū)動單元是計量模塊的部分。所述計量閥在所述內(nèi)燃機(10)停機時通過驅(qū)動單元利用第二電流模式來控制，所述第二電流模式具有相對于第一保持電流水平提高的第二保持電流水平。獨立權(quán)利要求涉及一種用于實施這種方法的控制設(shè)備。
文檔編號B01D53/94GK102022167SQ20101028405
公開日2011年4月20日 申請日期2010年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月14日
發(fā)明者J·萊因霍爾德, S·波爾 申請人:羅伯特.博世有限公司