啟動(dòng)scr系統(tǒng)的方法
【專利說明】啟動(dòng)SCR系統(tǒng)的方法
[0001] 本申請(qǐng)?jiān)O(shè)及一種啟動(dòng)SCR系統(tǒng)的方法，該SCR系統(tǒng)旨在在凍結(jié)的狀態(tài)下工作。它 特別設(shè)及對(duì)旨在用于水性尿素溶液的累進(jìn)行預(yù)熱。
[0002] 除其他事項(xiàng)外，關(guān)于車輛W及重型貨車的排放物的法規(guī)還規(guī)定減少釋放到大氣中 的氮氧化物N化。實(shí)現(xiàn)運(yùn)個(gè)目的的一種已知的方式是使用SCR(選擇性催化還原）方法，該 方法通過將一種還原劑（一般是氨）噴射到排氣管線中而能夠減少氮氧化物。運(yùn)種氨可W 從一種氨的前體溶液的高溫分解中得到，該前體溶液的濃度可W是共溶濃度。運(yùn)樣一種氨 的前體一般是一種尿素溶液。
[0003] 通過運(yùn)種SCR過程，發(fā)動(dòng)機(jī)在W最佳效率燃燒的過程中所產(chǎn)生的高水平的NO丑 離開發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)由一種催化劑得到處理。運(yùn)種處理要求使用的還原劑具有一個(gè)精確的濃度和 極高的品質(zhì)。因此，對(duì)運(yùn)種溶液精確地進(jìn)行計(jì)量并且將其噴入排氣氣流中，在那里該溶液被 水解然后將氮氧化物（NOy)轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓ǔ桑￤及水化2〇)。
[0004] 為了做到運(yùn)一點(diǎn)，必需給車輛裝備含有一種添加劑溶液（一般是一種水性尿素溶 液）的一個(gè)儲(chǔ)箱并且還有一個(gè)裝置，該裝置用于對(duì)所希望的添加劑的量進(jìn)行輸送和計(jì)量 并且將其噴入排氣管線中。鑒于為了達(dá)到運(yùn)個(gè)目的而一般使用的水性尿素溶液（共溶的 32. 5wt%的尿素溶液）在-irC凍結(jié)，必需提供一個(gè)使運(yùn)種溶液液化的加熱裝置，W便在凍 結(jié)狀態(tài)下啟動(dòng)時(shí)能夠?qū)⑷芤簢娙肱艢夤芫€中。運(yùn)個(gè)裝置理想地應(yīng)該覆蓋儲(chǔ)箱的至少一部分 并且還覆蓋從運(yùn)個(gè)儲(chǔ)箱到噴射器的管線，并且優(yōu)選地還覆蓋在運(yùn)條管線中遇到的附件（過 濾器、累、等等）。 陽0化]在一個(gè)優(yōu)選的變體、在本申請(qǐng)人名下的申請(qǐng)F(tuán)R0755118的主題中，運(yùn)些附件被整 合在一炔基板上，該基板被浸沒在儲(chǔ)箱中并且該基板是使用一個(gè)柔性加熱器來加熱的，也 就是說將一個(gè)或多個(gè)電阻式軌道插入在兩片柔性薄膜之間或者將其粘貼到一片柔性薄膜 上。雖然運(yùn)種類型的裝置非常有效并且能夠?qū)⒒宓乃行螤钆c附件的所有形狀進(jìn)行匹 配，但該裝置具有額外的成本并且此外它不會(huì)使之有可能容易地加熱大部件（例如像累） 的內(nèi)部。
[0006] 然而，尤其對(duì)于尿素系統(tǒng)而言，一種類型非常有效的累包括由一臺(tái)無刷直流 度LDC)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)式累。在運(yùn)樣一臺(tái)電動(dòng)機(jī)中，是由放置在定子中的電磁線圈的順 序切換（根據(jù)一種限定的時(shí)序）來使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的。雖然處于運(yùn)些線圈（繞組）基底部的導(dǎo) 線一般具有一個(gè)相對(duì)較小的電阻（W防止焦耳效應(yīng)引起的損失W及電動(dòng)機(jī)過熱），然而它 們發(fā)出了一個(gè)并非不可觀的熱量，該熱量當(dāng)然僅是一旦在累被啟動(dòng)時(shí)才可供使用的。
[0007]本發(fā)明是基于利用通過焦耳效應(yīng)的運(yùn)種熱量的釋放但不引起累旋轉(zhuǎn)的想法，W便 在例如凍結(jié)的情況下（累啟動(dòng)之前）使累預(yù)熱。
[0008] 為此目的，本申請(qǐng)?jiān)O(shè)及一種啟動(dòng)SCR系統(tǒng)的方法，該SCR系統(tǒng)旨在使用一個(gè)進(jìn)料管 線將尿素從一個(gè)儲(chǔ)箱運(yùn)輸?shù)揭慌_(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣中，運(yùn)個(gè)系統(tǒng)包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)式累，該旋轉(zhuǎn)式 累由一個(gè)控制器控制并且由一個(gè)無刷直流度LDC)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，該電動(dòng)機(jī)包括裝備有至少 一個(gè)永磁體的一個(gè)轉(zhuǎn)子并且具有包括至少=個(gè)電磁線圈的一個(gè)定子，在運(yùn)些電磁線圈中直 流電流按照一個(gè)給定的順序流動(dòng)W使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，按照此方法，在啟動(dòng)該累之前，使用一個(gè)傳 感器來測(cè)量溫度并且如果運(yùn)個(gè)溫度是低于一個(gè)設(shè)定點(diǎn)溫度，則在使該轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)之前，使該 電流通過運(yùn)些線圈中的至少一個(gè)，其方式為使得該電流預(yù)熱該累而不使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
[0009] 應(yīng)用于本發(fā)明的累是一種旋轉(zhuǎn)式累，該累由一臺(tái)BLDC電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)并且該累的運(yùn) 行是由一個(gè)控制器來控制的。運(yùn)臺(tái)電動(dòng)機(jī)可W是一臺(tái)內(nèi)置或者外置轉(zhuǎn)子的電動(dòng)機(jī)。優(yōu)選地， 它是一臺(tái)內(nèi)置轉(zhuǎn)子的電動(dòng)機(jī)。
[0010] 運(yùn)種電動(dòng)機(jī)的定子包括至少=個(gè)線圈，W便具有至少=個(gè)相，運(yùn)些相可W被組裝 成星形或者=角形構(gòu)形。因此運(yùn)個(gè)定子總的來說包括=個(gè)線圈的倍數(shù)，一般是3、6或9。通 過一臺(tái)電動(dòng)機(jī)已經(jīng)獲得良好的結(jié)果，該電動(dòng)機(jī)具有一個(gè)內(nèi)置轉(zhuǎn)子W及一個(gè)定子，該定子包 括9個(gè)線圈，運(yùn)些線圈圍繞該轉(zhuǎn)子被均勻地定位并且被連接W便形成3個(gè)相（即每相（A、B 或C)包括3個(gè)線圈，并且所述線圈是圍繞轉(zhuǎn)子按照A、B、C、A、B、C、A、B、C的次序均勻定位 的）。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的方法所應(yīng)用的累被優(yōu)選地設(shè)計(jì)W便能夠在兩個(gè)相反的旋轉(zhuǎn)方向上 運(yùn)行，一個(gè)方向總體上對(duì)應(yīng)于將液體供給一個(gè)進(jìn)料管線并且另一個(gè)方向總體上對(duì)應(yīng)于清空 該進(jìn)料管線及清空在其中發(fā)現(xiàn)的運(yùn)些附件）。實(shí)際上，運(yùn)可W通過將運(yùn)些線圈（相）的 激勵(lì)順序逆轉(zhuǎn)而容易地實(shí)現(xiàn)。
[0012] 優(yōu)選地，運(yùn)種旋轉(zhuǎn)式累是屬于齒輪累的類型。運(yùn)些累實(shí)際上具有的優(yōu)勢(shì)是在旋轉(zhuǎn) 的兩個(gè)方向上都能提供相同的累效率。
[0013] 同樣優(yōu)選地是，累的轉(zhuǎn)子是一個(gè)內(nèi)置轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子配備有至少一個(gè)凹陷，通過該凹 陷迫使液體被吸入。運(yùn)個(gè)變體是本申請(qǐng)人名下的申請(qǐng)F(tuán)R06/05082的主題，該申請(qǐng)的內(nèi)容 通過引用結(jié)合在本申請(qǐng)之中。在運(yùn)個(gè)變體中，對(duì)于在清空后累內(nèi)可能含有的液體殘留物W 優(yōu)化方式進(jìn)行加熱。
[0014] 累的控制器是一個(gè)控制模塊（一般包括一個(gè)PID(比例積分微分）調(diào)節(jié)器和一個(gè) 電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度控制器）W及一個(gè)電力供應(yīng)單元，該電力供應(yīng)單元優(yōu)選地給電動(dòng)機(jī)供應(yīng)使 其W所希望的速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)所要求的動(dòng)力、并且在必要時(shí)能夠使其旋轉(zhuǎn)方向逆轉(zhuǎn)。
[0015] 最特別優(yōu)選的是，一個(gè)ECM(電子控制模塊）給運(yùn)個(gè)累控制器發(fā)送一個(gè)CAN(控制 器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)）信息或者一個(gè)PWM(脈沖寬度調(diào)制）控制信號(hào)，該控制信號(hào)具有一個(gè)占空比， 該占空比隨著對(duì)于累所希望的運(yùn)行狀態(tài)而變化并且然后該控制器作用在電動(dòng)機(jī)上W便將 所述運(yùn)些運(yùn)行狀態(tài)應(yīng)用到累上。運(yùn)樣一個(gè)系統(tǒng)是本申請(qǐng)人名下的申請(qǐng)F(tuán)R0700358的主題， 其主題通過引用結(jié)合在本申請(qǐng)之中。
[0016] 在本發(fā)明的運(yùn)個(gè)變體的背景下，"運(yùn)行狀態(tài)"的表述應(yīng)理解為是指與累的運(yùn)行壓力 (無論在或不在預(yù)熱模式中，當(dāng)運(yùn)個(gè)累處于休止時(shí)運(yùn)個(gè)壓力為零）相關(guān)的信息并且還指至 少一條另外的信息，如其停止/阻止信息、它的旋轉(zhuǎn)方向W及它必需在預(yù)熱模式下運(yùn)行的 事實(shí)。它們優(yōu)選是累所有的運(yùn)些運(yùn)行狀態(tài)，即：停止、向前驅(qū)動(dòng)、反向驅(qū)動(dòng)、運(yùn)行壓力（在累 的出口處）、預(yù)熱、等等，運(yùn)樣使得累的運(yùn)行完全被一個(gè)單一信號(hào)管制。換言之：控制器接收 多個(gè)編碼指令CAN信息的形式或一個(gè)可變占空比的PWM信號(hào)的形式），運(yùn)些指令告訴它 是否必須使累停止或使累向前旋轉(zhuǎn)、反向旋轉(zhuǎn)W及處于什么壓力、或者它是否必須預(yù)熱累 (運(yùn)是通過作用于電動(dòng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，即進(jìn)而總體上發(fā)送給它一個(gè)電壓信號(hào)，運(yùn)個(gè)電壓信號(hào)可 W是PWM類型的）。<。1
[0017] 累的控制器解讀運(yùn)條CAN信息或PWM型信號(hào)并且（取決于該CAN信息或該占空 比）停止該累或切換運(yùn)些相（運(yùn)些線圈）w便調(diào)節(jié)所要求的壓力或者w便清空該系統(tǒng)或者W便將累加熱。
[0018] 在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，在此提供了一種安全措施W便防止累過度加熱。它是基 于W下事實(shí)，即電流隨溫度而減?。ㄟ\(yùn)是因?yàn)殡娫矗妷海┍３殖?shù)時(shí)，運(yùn)些線圈的電阻增 加）。在運(yùn)個(gè)實(shí)施方案中，控制器監(jiān)測(cè)運(yùn)個(gè)電流并且當(dāng)所述電流達(dá)到一個(gè)給定的最小值時(shí)， 將電源關(guān)閉。在實(shí)際中，對(duì)于上述9個(gè)線圈的電動(dòng)機(jī)W及對(duì)于0. 5V的電源來說，當(dāng)電流（最 初等于7A)達(dá)到6A時(shí)，運(yùn)種情況可W發(fā)生。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的方法所應(yīng)用的累是旨在于凍結(jié)狀態(tài)下用于累送（輸送）一種液體， 運(yùn)就是說當(dāng)溫度達(dá)到一個(gè)低溫閥值時(shí)并且當(dāng)液體能夠凍結(jié)或能夠固化時(shí)。運(yùn)些液體例如可 W是水性溶液。特別好地應(yīng)用了本發(fā)明的一種液體是尿素。
[0020] 術(shù)語"尿素"應(yīng)理解為是指任何（一般是水性的）包含尿素的溶液。本發(fā)明對(duì)于 共溶的水/尿素溶液給出了良好的結(jié)果，對(duì)于運(yùn)些溶液存在一個(gè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：例如，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn) DIN70070,在AdBlue"'溶液（商業(yè)尿素溶液）的情況下，尿素含量在31. 8%與33. 2% (按 重量計(jì)）（即32.5+/-0.7wt% )之間，因此，可獲得的氨的量值在18.0%與18.8%之間。 本發(fā)