流体喷射器的诊断电路和用于诊断故障的方法_2

文档序号:8344363阅读:来源:国知局
,在此情况下为尿素。UDM 90还包括进给管线94以将定量给料流体进给/馈送到SCR定量给料喷射器100。进料管线94被电加热。
[0019]E⑶80通常位于发动机舱中并且将需要在热周围条件/环境条件下在90°C的区域中操作。大部分E⑶部件具有大约125°C的最大操作温度。因此,通常,E⑶80不应产生足够的热能来升高其部件的温度高于正常周围操作温度大于35°C。如果发生这种情况,ECU部件故障的机会大幅增加。
[0020]来自发动机20进入排气管30的排烟的温度能到达800°C的区域,特别是在(柴油微粒过滤器)DPF再生事件期间。在排气管30附近的部件常常能在250°C区域中的周围条件下操作。
[0021]图2为更详细示出根据本发明的一实施例的SCR定量给料喷射器100的示意图。SCR定量给料喷射器100包括线圈110、泵120和电压抑制器130。
[0022]线圈110被布置成用以当通电时将泵120从第一状态驱动到第二状态,以便根据成功选择性催化还原的需要将定量给料流体泵送到排气管30内。如先前所提到的那样,利用来自见13控制器的输入,由E⑶80和SCR驱动器模块82来管理对SCR定量给料喷射器100的控制。
[0023]泵120包括泵柱塞(未图示),泵柱塞能从第一位置移动到第二位置以泵送定量给料流体到排气管30内。泵柱塞的第一位置对应于泵的第一状态,并且泵柱塞的第二位置对应于泵的第二状态。当线圈110通电时,泵柱塞被从第一位置驱动到第二位置。当线圈110断电时,弹簧(未图示)用于使泵柱塞返回到第一位置。有时需要将泵从第一状态快速地驱动到第二状态。需要SCR定量给料喷射器100在从IHz至135Hz之间操作。而且,线圈110在正常操作期间使用在5至10瓦之间,至多约20瓦的能量。定量给料喷射器100并非简单地为一种喷射经加压流体的电促动阀,而是替代地执行使流体加压和喷射流体所必需的工作。现有技术喷射器一直倾向于分离所述泵和喷射器功能,其中泵用于生成经加压流体,泵受到控制电路控制,控制电路接收关于流体进给管线压力的传感器信息。清除阀也趋向于是必需的,以防止冻结。对于那些类型的现有技术喷射器而言,喷射压力通常为大约5巴(大约500kPa)。在此示例实施例中所讨论的定量给料喷射器具有统一的泵和喷射器,其除掉了压力控件以及清除阀。也实现了在50巴(大约5000kPa)峰值的喷射压力。
[0024]重要的是,电压抑制器130被布置成用以跨越线圈110而被连接并且被布置成用以当跨越所述线圈110的电压高于阈值时使储存在线圈110中的能量放电,这在每个喷射事件结束时发生。在此实施例中,在接通阶段期间,线圈110被电能激励并且在断开阶段期间切断电能供应。当在断开阶段时,在线圈110中所储存的能量足以升高跨越所述电压抑制器130的电压高于击穿电压,并且电压抑制器130用于使线圈110中所储存的能量放电。储存在线圈110中的能量大部分作为热而损失。在此示例中,电压抑制器130是具有30伏击穿电压的瞬态电压抑制器。合适电压抑制器以部件编号SMAJ30CA销售。这种瞬态电压抑制器具有400瓦峰值脉冲功率耗散,并且能在高达175°C操作。电压抑制器130为双向瞬态电压抑制二极管。电压抑制器130在此实施例中被钎焊于线圈110的端子(未图示)上。线圈110被一种冷却护套(未图示)所包围并且电压抑制器130被包含于线圈110的冷却护套内并且共用同一液体冷却的冷却系统(在先前被图示为发动机冷却系统70)。
[0025]以此方式,SCR定量给料喷射器100变得与比现有技术系统与更广范围的ECU相兼容。每个ECU无需具有允许它在每个循环期间耗散掉储存在线圈110中的能量的专用设计。将ECU加热高于其最高额定操作温度的危险因此大幅降低,提高了发动机可靠性。通过将同一冷却系统共用为SCR定量给料喷射器100,电压抑制器130能被保持在其自己的操作温度范围内,尽管其可能紧密靠近于排气管30。这种方案也排除了对于另外专用驱动箱或者对其它电路做出其它修改的需要。
[0026]当然,本领域技术人员将会意识到可以使用另一类型的电压抑制器130,并且特别地也可以使用二极管(特别是齐纳二极管)、晶体管等。
[0027]现在存在着若电压抑制器130出现故障的可能问题。E⑶80或SCR驱动器模块82不能够完全耗散在线圈110中的能量,或者不能充分耗散在线圈110中的能量以避免可靠性问题。
[0028]图3是用来驱动所述线圈110的驱动电路300的电路示意图。在示意图中,线圈110被示出在驱动电路300内,并且如将认识到那样,线圈110将在大部分情形下与驱动电路300以物理方式分离开。同样,电压抑制器130被示出在驱动电路300内,但将很可能位于邻近所述线圈110处,如上文已经描述的那样。
[0029]驱动电路300包括尚侧晶体管开关310,尚侧晶体管开关310将线圈110的尚侧连接到电池端子312从而使得车辆电池的典型电压可被施加跨越所述线圈110。在大部分车辆中,这个电压将在12伏的区域,并且将由车辆电池进行供应。驱动电路300还包括低侧晶体管开关320,低侧晶体管开关320将线圈110的低侧连接到接地端子322以完成用于向线圈110通电的电路。尚侧晶体管开关310和低侧晶体管开关320 一者都具有相对应控制信号,相对应控制信号适当地接通和断开每个相应晶体管。
[0030]重要的是,驱动电路300包括线圈诊断电路330。线圈诊断电路330包括感测电阻器332,感测电阻器332在低侧晶体管开关320与接地端子322之间串联。电压测量模块334具有跨越所述感测电阻器332而连接的两个输入端子并且具有输出,输出被布置成用以输出一种指示着通过感测电阻器332的电流的信号。
[0031]而且,驱动电路300包括飞轮晶体管开关340,飞轮晶体管开关340被布置成用以将线圈I1的高侧连接到接地端子322。飞轮晶体管开关340以与高侧晶体管开关310相反的方式受到控制,从而使得当一个接通时,另一个断开。
[0032]图4为上文参考图3所展示的布置的替代布置的电路示意图。此处,相同的附图标记表示相似部件并且它们将不在本文中再次描述。展示了替代线圈诊断电路430,其感测电压而不是电流。此处,分压器432在其顶端处连接于线圈110的低侧与低侧晶体管开关320之间。电压抽头(voltage tap) 434被连接于分压器432的两个电阻器之间以便输出电压读数。
[0033]图5A为示出在接通阶段期间图3的驱动电路300的电路示意图。此处,被示出为i的电流从电池端子312通过高侧晶体管开关310、线圈110、低侧晶体管开关320和感测电阻器332向下传递到接地端子322。
[0034]图5B为示出在断开阶段期间的驱动电路300的电路示意图。此处,高侧晶体管开关310处于开路配置,正如低侧晶体管开关320也处于开路配置。电流并不从电池端子312流到接地端子322。替代地,在线圈110中的能量通过电压抑制器130直接地耗散并且电流以不涉及驱动电路300的环路而环绕流动。在感测电阻器332中没有或基本上没有电流流动。
[0035]图6A为示出当电压抑制器出现故障时的驱动电路300的电路示意图。此处,如图5A所示,电流如之前在驱动电路的接通阶段期间那样流动。在工作的电压抑制器的情形与不工作的电压抑制器情形之间在接通阶段期间在电流流动方面并无差异。
[0036]图6B为示出同样在电压抑制器130处于故障状态,在断开阶段期间,驱动电路300的电路示意图。此处,不同于图5B,电流并不以环路通过线圈110和电压抑制器130流动。替代地,飞轮晶体管340将线圈110的高侧接地并且低侧晶体管开关320由于在线圈110低侧处的电压超过了低侧晶体管开关320的击穿电压而变得闭合。电流通过飞轮晶体管开关340流入到线圈110的高侧内,通过线圈110、通过低侧晶体管开关320、通过感测电阻器332并且经由接地端子322接地。
[0037]如对于熟练的读者将显然的,图6B展示了感测电阻器332将感测到持续了在断开阶段开始的时段的电流。而且,熟练的读者现将认识到,对于图4所示的电路将同样如此。即,当电压抑制器130在故障状态时,在断开阶段开始时在电压抽头434处将会生成电压。
[0038]为了进一步说明这点,图7为在X轴上绘制时间并且在y轴上绘制由线圈诊断电路330通过感测电阻器332所测量的电流的曲线图。绘
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