專利名稱：選擇催化還原系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過將尿素水噴射至柴油車輛的排出氣體而進(jìn)行排氣凈化的SCR系統(tǒng)，涉及如下的SCR系統(tǒng)防止由尿素水箱的液面變動引起的尿素水缺乏的誤顯示及不希望的發(fā)動機(jī)起動禁止，并且在尿素水補(bǔ)充后迅速將發(fā)動機(jī)起動禁止解除。
背景技術(shù)：
作為用于凈化柴油發(fā)動機(jī)的排出氣體中的NOx的排氣凈化系統(tǒng)，開發(fā)了使用SCR(Selective Catalytic Reduction :選擇催化還原)裝置的 SCR 系統(tǒng)。該SCR系統(tǒng)將尿素水供給至SCR裝置的排出氣體上游，通過排出氣體的熱生成氨，通過該氨在SCR催化劑上將NOx還原而凈化(例如參照專利文獻(xiàn)I)。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)I :日本特開2000 - 303826號公報發(fā)明要解決的問題在車輛一邊繼續(xù)排氣凈化一邊行駛時，需要事先貯存足量的尿素水，因此設(shè)有尿素水箱。在尿素水箱中設(shè)有檢測尿素水的余量的液高(level)傳感器，在定量儀上顯示余量。在余量低于下限值的情況下，顯示尿素水缺乏并對駕駛者進(jìn)行警告，并且禁止發(fā)動機(jī)的起動，由此防止在無法進(jìn)行排氣凈化的狀態(tài)下的行駛。另外，液高傳感器是將浮在尿素水的液面上的浮標(biāo)的位置作為液面高度來檢測的傳感器。因此，在車輛發(fā)生振動時，液面振動，所以檢測到的余量變動。因此存在如下問題由于這樣的車輛振動導(dǎo)致的液面變動而發(fā)出警告，或發(fā)動機(jī)無法起動。為了解決該問題，例如可以想到經(jīng)由低通濾波器取得液高傳感器的輸出信號。但是，為了從液高傳感器的輸出信號將液面的振動成分除去，低通濾波器的時間常數(shù)為數(shù)秒。因此，相對于實際的液面，余量顯示隨之延遲。因此，例如駕駛者在見到余量顯示為尿素水缺乏，并向尿素水箱補(bǔ)充尿素水之后，如果立即嘗試發(fā)動機(jī)起動，則有時在余量顯示上仍然為尿素水缺乏而不會起動。雖然補(bǔ)充了尿素水，但顯示尿素水缺乏而無法起動，這對駕駛者而言有不適感。另外，如果在補(bǔ)充尿素水時余量顯示不隨之增加，則有可能誤認(rèn)為液高傳感器發(fā)生故障。另外，除了由液高傳感器檢測實際的尿素水箱的余量之外，有時也通過將尿素水噴射量累計，來并行地推定余量。此時，如果液高傳感器的余量顯示上升，則誤判斷為尿素水已補(bǔ)充，從而累計被初始化。另外，相對于由液高傳感器檢測的余量的變動，另一方面，基于尿素水噴射量的累計的推定余量一直減少，因此兩者產(chǎn)生偏離，余量管理變得不確切。

發(fā)明內(nèi)容
在此，本發(fā)明的目的在于，解決上述問題，提供一種SCR系統(tǒng)，防止由尿素水箱的液面變動引起的尿素水缺乏的誤顯示及不期望的發(fā)動機(jī)起動禁止，并且在尿素水補(bǔ)充后迅速將發(fā)動機(jī)起動禁止解除。用于解決問題的技術(shù)方案為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明具備尿素水箱，貯存用于向發(fā)動機(jī)的排氣管內(nèi)噴射的尿素水；液高傳感器，檢測所述尿素水箱內(nèi)的液面高度；低通濾波器，具有以下的信號響應(yīng)特性對于所述液高傳感器的輸出信號，在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速較低時時間常數(shù)較小，在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速較高時時間常數(shù)較大；余量顯示器，基于由所述低通濾波器處理后的所述液高傳感器的輸出信號，顯示尿素水余量；以及尿素水缺乏時起動禁止部，在尿素水余量低于下限值的情況下，禁止發(fā)動機(jī)的起動。也可以是，從發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為O起到起動轉(zhuǎn)速為止，所述低通濾波器的時間常數(shù)為0，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為起動轉(zhuǎn)速以上時，所述低通濾波器的時間常數(shù)隨著發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的增大而增·大。發(fā)明的效果本發(fā)明發(fā)揮如下的優(yōu)異效果。(I)防止由尿素水箱的液面變動引起的尿素水缺乏的誤顯示及不期望的發(fā)動機(jī)起動禁止。(2)能夠在尿素水補(bǔ)充后迅速將發(fā)動機(jī)起動禁止解除。


圖I為顯示本發(fā)明的一個實施方式的SCR系統(tǒng)的主要部分構(gòu)成圖。圖2為詳細(xì)地示出顯示本發(fā)明的一個實施方式的SCR系統(tǒng)的構(gòu)成圖。圖3為圖I的SCR系統(tǒng)的輸入輸出構(gòu)成圖。圖4為顯示本發(fā)明的過濾處理的順序的流程圖。圖5為用于本發(fā)明的低通濾波器的過濾特性圖。
具體實施例方式以下，參照

本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。如圖I和圖2所示，本發(fā)明的SCR系統(tǒng)100具備尿素水箱105，貯存用于向發(fā)動機(jī)E的排氣管102內(nèi)噴射的尿素水；液高傳感器120，檢測尿素水箱105內(nèi)的液面高度；低通濾波器1，具有以下的信號響應(yīng)特性相對于液高傳感器120的輸出信號，在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速較低時時間常數(shù)較小，在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速較高時時間常數(shù)較大；余量顯示器2，基于由低通濾波器I處理后的液高傳感器120的輸出信號，顯示尿素水余量；以及尿素水缺乏時起動禁止部3，在尿素水余量低于下限值的情況下，禁止發(fā)動機(jī)的起動。余量顯示器2由液晶或發(fā)光二極管構(gòu)成，設(shè)置在車廂內(nèi)的例如控制臺面板上。余量顯示器2的顯示內(nèi)容由余量顯示控制部4編輯。余量顯示控制部4對余量顯示器2輸出指針、條形圖等的余量和尿素水不足的警告。低通濾波器I由數(shù)字濾波器構(gòu)成。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速從O到起動轉(zhuǎn)速為止，低通濾波器I的時間常數(shù)設(shè)定為0，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為起動轉(zhuǎn)速以上時，低通濾波器I的時間常數(shù)隨著發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的增大而增大。具體地說，在以發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為參照的時間常數(shù)映射5中，設(shè)定有對每個發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速賦予的時間常數(shù)的濾波器系數(shù)。通過將該濾波器系數(shù)編入數(shù)字濾波器，決定低通濾波器I的信號響應(yīng)特性。液高傳感器120具備刻度尺6，在尿素水箱105中立起；多個近距離傳感器(未圖示)，在刻度尺6內(nèi)上下并列；以及浮標(biāo)7，浮在尿素水的液面S上，沿著刻度尺6移動自如；將檢測到浮標(biāo)7的近距離傳感器的位置作為液面S的高度來檢測。詳細(xì)地說，如圖2所示，SCR系統(tǒng)100主要具備SCR裝置103，設(shè)置于發(fā)動機(jī)E的排氣管102 ;定量閥(尿素噴射裝置、定量模塊)104，在SCR裝置103的上游側(cè)(排出氣體的上游側(cè))噴射尿素水；尿素水箱105,忙存尿素水；供應(yīng)模塊106,將忙存在尿素水箱105中的尿素水供給至定量閥104 ;以及DCU (Dosing Control Unit :定量控制單元)126，對控制定量閥104和供應(yīng)模塊106等進(jìn)行控制。
低通濾波器I、尿素水缺乏時起動禁止部3、余量顯示控制部4以及時間常數(shù)映射表5設(shè)置在ECU126內(nèi)即可。在發(fā)動機(jī)E的排氣管102中，從排出氣體的上游側(cè)到下游側(cè)，依次配置有DOC(Diesel Oxidation Catalyst :柴油氧化催化劑)107、DPF (DieselParticulate Filter 柴油顆粒過濾器)108、SCR裝置103。D0C107用于將從發(fā)動機(jī)E排出的排出氣體中的NO氧化為NO2，控制排出氣體中的NO與NO2的比率，從而提高SCR裝置103中的脫硝效率。另外，DPF108用于捕集排出氣體中的PM (Particulate Matter :顆粒物質(zhì))。在SCR裝置103的上游側(cè)的排氣管102中設(shè)有定量閥104。定量閥104構(gòu)成為，在充滿高壓尿素水的缸體設(shè)有噴口，將該噴口堵塞的閥體安裝在柱塞上。通過對線圈通電而將柱塞抬起，從而使閥體從噴口離開而噴射尿素水。如果停止向線圈通電,則通過內(nèi)部的彈簧力，柱塞下降而閥體堵塞噴口，從而尿素水的噴射停止。在定量閥104的上游側(cè)的排氣管102中設(shè)有排氣溫度傳感器109，測定SCR裝置103的入口中的排出氣體的溫度(SCR入口溫度)。另外，在SCR裝置103的上游側(cè)(在此為排氣溫度傳感器109的上游側(cè))設(shè)有上游側(cè)NOx傳感器110，檢測SCR裝置103的上游側(cè)的NOx濃度，在SCR裝置103的下游側(cè)設(shè)有下游側(cè)NOx傳感器111，檢測SCR裝置103的下游側(cè)
的NOx濃度。供應(yīng)模塊106具備SM泵112，加壓輸送尿素水；SM溫度傳感器113，測定供應(yīng)模塊106的溫度(流經(jīng)供應(yīng)模塊106的尿素水的溫度)；尿素水壓力傳感器114，測定供應(yīng)模塊106內(nèi)的尿素水的壓力(SM泵112的噴出側(cè)的壓力)；以及換向閥115，通過切換尿素水的流路，而切換是將來自尿素水箱105的尿素水供給至定量閥104，還是將定量閥104內(nèi)的尿素水送回至尿素水箱105。在此，將換向閥115關(guān)閉時，將來自尿素水箱105的尿素水供給至定量閥104，將換向閥115打開時，將定量閥104內(nèi)的尿素水送回至尿素水箱105。在換向閥115被切換為將尿素水供給至定量閥104的情況下，供應(yīng)模塊106通過SM泵112，將尿素水箱105內(nèi)的尿素水經(jīng)由送液管線(吸入管線)116吸起，經(jīng)由加壓輸送管線(壓力管線)117供給至定量閥104，將剩余的尿素水經(jīng)由回收管線(返回管線)118送回至尿素水箱105。在尿素水箱105中設(shè)有SCR傳感器119。SCR傳感器119具備液高傳感器120，測定尿素水箱105內(nèi)的尿素水的液面高度(液高);溫度傳感器121，測定尿素水箱105內(nèi)的尿素水的溫度；以及品質(zhì)傳感器122，測定尿素水箱105內(nèi)的尿素水的品質(zhì)。品質(zhì)傳感器122例如根據(jù)超聲波的傳播速度或?qū)щ娐?，檢測尿素水的濃度、以及在尿素水中是否混合有異種混合物,從而檢測尿素水箱105內(nèi)的尿素水的品質(zhì)。尿素水箱105和供應(yīng)模塊106與冷卻管線123連接，該冷卻管線123使用于冷卻發(fā)動機(jī)E的冷卻水循環(huán)。冷卻管線123穿過尿素水箱105內(nèi)，在流經(jīng)冷卻管線123的冷卻水和尿素水箱105內(nèi)的尿素水之間進(jìn)行熱交換。同樣，冷卻管線123穿過供應(yīng)模塊106內(nèi)，在流經(jīng)冷卻管線123的冷卻水和供應(yīng)模塊106內(nèi)的尿素水之間進(jìn)行熱交換。在冷卻管線123中設(shè)有箱加熱器閥(冷卻劑閥)124，切換是否向尿素水箱105和供應(yīng)模塊106供給冷卻水。此外，冷卻管線123還與定量閥104連接，但是無論箱加熱器閥124的開閉，都向定量閥104供給冷卻水。此外，在圖2中簡化了圖示，冷卻管線123沿著尿素水所通過的送液管線116、加壓輸送管線117、回收管線118配設(shè)。圖3表示D⑶126的輸入輸出構(gòu)成圖。如圖3所示，在D⑶126上連接有上游側(cè)NOx傳感器110、下游側(cè)NOx傳感器111、SCR傳感器119 (液高傳感器120、溫度傳感器121、品質(zhì)傳感器122)、排氣溫度傳感器109、 供應(yīng)模塊106的SM溫度傳感器113和尿素水壓力傳感器114、以及來自控制發(fā)動機(jī)E的ECM(Engine Control Module，發(fā)動機(jī)控制模塊)125的輸入信號線。從ECM125輸入外部氣溫、發(fā)動機(jī)參數(shù)(發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速等)的信號。另外，從D⑶126向ECM125輸出由尿素水缺乏時起動禁止部3判定的發(fā)動機(jī)起動禁止的指令、余量、警告。余量、警告的信息從ECM125發(fā)送給余量顯示器2。另外，在ECU126上連接有通往箱加熱器閥124、供應(yīng)模塊106的SM泵112和換向閥115、定量閥104、上游側(cè)NOx傳感器110的加熱器以及下游側(cè)NOx傳感器111的加熱器的輸出信號線。此外，關(guān)于DCU126和各個部件的信號的輸入輸出，可以經(jīng)由個別信號線輸入輸出，也可以經(jīng)由CAN (ControllerArea Network :控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò))輸入輸出。D⑶126基于來自ECM125的發(fā)動機(jī)參數(shù)信號和來自排氣溫度傳感器109的排出氣體溫度，推定排出氣體中的NOx的量，并且基于所推定的排出氣體中的NOx的量，確定從定量閥104噴射的尿素水量，此外，以由定量閥104決定的尿素水量噴射時，基于上游側(cè)NOx傳感器110的檢測值來控制定量閥104，調(diào)整從定量閥104噴射的尿素水量。以下，說明本發(fā)明的SCR系統(tǒng)100的動作。如圖4所示，在步驟S41中，低通濾波器I按照發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速參照時間常數(shù)映射表5，設(shè)定濾波器系數(shù)。接著，在步驟S42中，低通濾波器I對液高傳感器120的輸出信號進(jìn)行過濾處理，并作為尿素水余量。接著，在步驟S43中，尿素水缺乏時起動禁止部3判定尿素水余量是否低于下限值。在“是”的情況下，前往步驟S44。在“否”的情況下，前往步驟S45。在步驟S44中，由于尿素水余量低于下限值，尿素水缺乏時起動禁止部3禁止發(fā)動機(jī)E的起動。另一方面，在步驟S45中，由于尿素水余量超過下限值，尿素水缺乏時起動禁止部3允許發(fā)動機(jī)的起動。根據(jù)以上順序，液高傳感器120的輸出信號被進(jìn)行過濾處理而成為尿素水余量，如果尿素水余量低于下限值，則發(fā)動機(jī)E的起動被禁止。此外，雖然在順序中未示出，尿素水余量被顯示在余量顯示器2上，在尿素水余量低于下限值時，在余量顯示器2顯示尿素水不足的警告。在此，通過圖5說明由時間常數(shù)映射表5賦予的低通濾波器I的過濾特性及其效
果O
從發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為O起到起動轉(zhuǎn)速為止，低通濾波器I的時間常數(shù)為O。這相當(dāng)于不存在過濾器，液高傳感器120的輸出信號本身就是尿素水余量。因此，相對于實際的液面，余量顯示沒有延遲地追從。所以，在補(bǔ)充尿素水時，余量顯示隨之增加，因而不會誤認(rèn)為液高傳感器120發(fā)生故障。另外，在余量顯示為尿素水缺乏時，向尿素水箱105補(bǔ)充尿素水之后，尿素水缺乏立即被消除，因而能夠起動發(fā)動機(jī)。從起動轉(zhuǎn)速到怠速轉(zhuǎn)速,時間常數(shù)隨著發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的增大而增大。例如,在怠速轉(zhuǎn)速時，時間常數(shù)為數(shù)秒。在怠速轉(zhuǎn)速以上時，與從起動轉(zhuǎn)速到怠速轉(zhuǎn)速相比，時間常數(shù)緩慢增大。如在起動轉(zhuǎn)速附近那樣，在時間常數(shù)小的情況下，成為所謂的濾波器系數(shù)較輕的狀態(tài)，截止頻率較高。如果時間常數(shù)變大，則成為所謂的濾波器系數(shù)較重的狀態(tài)，截止頻率降低。這樣，在起動轉(zhuǎn)速以上，發(fā)揮了低通濾波器I的高頻截止效果，因此防止了以下狀況由于車輛振動導(dǎo)致的液面變動而發(fā)出警告，或發(fā)動機(jī)不能起動。因此，例如在停止車輛行駛而進(jìn)行空轉(zhuǎn)時，除去了發(fā)動機(jī)振動的影響。另外，在車輛行駛中，也除去了由行駛引起的車體振動的影響。如以上說明，根據(jù)本發(fā)明的SCR系統(tǒng)100，使用低通濾波器I對液高傳感器120的 輸出信號進(jìn)行處理并作為尿素水余量，因此，能夠防止由尿素水箱105的液面變動引起的尿素水缺乏的誤顯示及不期望的發(fā)動機(jī)起動禁止，而且在尿素水補(bǔ)充后迅速將發(fā)動機(jī)起動禁止接觸，所述低通濾波器I具有在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速較低時時間常數(shù)較小、在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速較高時時間常數(shù)較大的信號響應(yīng)特性。另外，由于在補(bǔ)充尿素水時余量顯示隨之增加，因而不會誤認(rèn)為液高傳感器120發(fā)生故障。符號的說明I低通濾波器2余量顯示器3尿素水缺乏時起動禁止部4余量顯示控制部5時間常數(shù)映射表6刻度尺7 浮標(biāo)100 SCR 系統(tǒng)
權(quán)利要求
1.一種選擇催化還原系統(tǒng)，其特征在于，具備 尿素水箱，貯存用于向發(fā)動機(jī)的排氣管內(nèi)噴射的尿素水； 液高傳感器，檢測所述尿素水箱內(nèi)的液面高度； 低通濾波器，具有以下的信號響應(yīng)特性對于所述液高傳感器的輸出信號，在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速較低時時間常數(shù)較小，在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速較高時時間常數(shù)較大； 余量顯示器，基于由所述低通濾波器處理后的所述液高傳感器的輸出信號，顯示尿素水余量；以及 尿素水缺乏時起動禁止部，在尿素水余量低于下限值的情況下，禁止發(fā)動機(jī)的起動。
2.如權(quán)利要求I所述的選擇催化還原系統(tǒng)，其特征在于， 從發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為O起到起動轉(zhuǎn)速為止，所述低通濾波器的時間常數(shù)為O，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為起動轉(zhuǎn)速以上時，所述低通濾波器的時間常數(shù)隨著發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的增大而增大。
全文摘要
一種SCR系統(tǒng)，能夠防止由尿素水箱的液面變動引起的尿素水缺乏的誤顯示及不期望的發(fā)動機(jī)起動禁止，并且在尿素水補(bǔ)充后迅速將發(fā)動機(jī)起動禁止解除。具備尿素水箱(105)，貯存用于向發(fā)動機(jī)(E)的排氣管(102)內(nèi)噴射的尿素水；液高傳感器(120)，檢測尿素水箱(105)內(nèi)的液面高度；低通濾波器(1)，具有以下的信號響應(yīng)特性對于液高傳感器(120)的輸出信號，在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速較低時時間常數(shù)較小，在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速較高時時間常數(shù)較大；余量顯示器(2)，基于由低通濾波器(1)處理后的液高傳感器(120)的輸出信號，顯示尿素水余量；以及尿素水缺乏時起動禁止部(3)，在尿素水余量低于下限值的情況下，禁止發(fā)動機(jī)的起動。
文檔編號G01F23/00GK102892987SQ20118002449
公開日2013年1月23日 申請日期2011年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月17日
發(fā)明者嶺澤正信, 作本弘司, 上條智之 申請人:五十鈴自動車株式會社