专利名称：消除NOx的喷射器点火控制电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于在车辆排放系统中消除氮氧化物的系统和方法，具体涉及提供喷射器的快速打开和关闭的喷射器点火控制电路。
背景技术：
车辆排气后处理系统已知为处理来自燃烧过程(例如压缩发动机)的排放。该系统可包括清洁或者处理排气的排气处理构件。ー种这样的已知的系统是用于消除或減少来自排气的NOx (氮氧化物)的尿素喷射系统。该喷射系统向排放中喷射尿素。喷射器包括具 有通过喷射器控制电路点火的线圈的电螺线管。喷射器典型地由脉宽调制控制信号驱动，所述脉宽调制控制信号可利用根据需要喷射的尿素的量来控制的相对通断时间操作在例如5Hz的量级。因为这个操作性质，打开和关闭的响应时间尽量短是有利的。已知的喷射器对升程公差是敏感的。然而这可通过简单地升高电压来克服，升高的电压增加了来自喷射器的热输入。
发明内容
根据本发明，提供了改善关闭响应的喷射器点火控制电路。根据本方面的ー个方面，公开了用于处理车辆排放系统的NOx喷射系统。该喷射系统包括用于向车辆排放系统中喷射选择的材料并包括电线圈的喷射器。喷射器点火控制电路电连接到喷射器以驱动线圈并包括选择性地将电源联接到电线圈的开关、跨接在电线圈的回扫ニ极管和与回扫ニ极管串联连接的阻抗元件来増加反向电压从而提高喷射器关闭响应。本发明的ー个特征是点火控制电路包括产生第一可选择电压水平的电压源和电压存储电路。开关电路操作性地将电压源和电压存储电路联接到电线圏。开关电路操作在开启模式以使喷射器点火，并且操作在关闭模式以关闭喷射器。电压存储电路在所述关闭模式期间被充电，在所述开启模式中电压源和电压存储电路都电连接到喷射器，从而电线圈最初被高于第一选择电压水平的第二选择电压水平驱动，之后，被第一选择电压水平驱动。本发明的另ー个特征是阻抗元件包括Zener ニ极管,该Zener ニ极管以相反极性与回扫ニ极管串联连接以增加回扫电压。或者，阻抗元件可包括电阻。本发明的又ー特征是存储电路包括在所述关闭模式期间由电压源充电的电容，第ニ选择电压水平包括第一选择电压水平加电容电压水平。本发明的又ー特征是开关电路包括电连接电压源到电压存储电路上的多个开关。这些开关在所述关闭模式中并联连接电压源和电压存储电路，在所述开启模式中串联连接电压源和电压存储电路。本发明的又一特征是电压存储电路包括由产生第二选择电压水平的第二电压源充电的电容。本发明的另一个特征是仅在所述关闭模式期间电容操作性地连接到第一电压源并且开关电路选择性地将电容连接到第二电压源。本发明的另一个特征是提供连接在电压源和电压存储电路之间的二极管。根据本发明的另一个方面，公开了用于车辆排放系统喷射器的喷射器点火控制电路，用于将选择的材料喷射到车辆排放系统中以消除NOx。控制电路包括产生第一选择电压水平的电压源。开关选择性地将电压源联接到喷射器。回扫二极管跨接在喷射器上。阻抗元件与回扫二极管串联连接以增加反向电压从而提高喷射器关闭响应。
根据本发明的另一方面，公开了用于处理车辆排放系统的NOx喷射系统，包括用于将选择的材料喷射到车辆排放系统中并包括电线圈的喷射器。阻抗元件与跨在线圈上的回扫二极管串联连接。喷射器点火控制电路电连接到喷射器上以驱动线圈，开关电路操作在开启模式使喷射器点火，操作在关闭模式关闭喷射器。阻抗元件增加反向电压从而提高喷射器关闭响应。本发明的其他特征和优点将通过说明书和附图变得显而易见。
图I是由实施本发明的喷射器点火控制电路控制的排气系统的示意图。图2是根据本发明的喷射器点火控制电路的第一实施例的电示意图；以及 图3是根据本发明的喷射器点火控制电路的第二实施例的电示意图。
具体实施例方式参考图I，提供柴油机排气后处理系统10处理来自柴油机燃烧过程14 (例如柴油压缩发动机16)的排放12。系统10可包括一个或多个清洁和/或处理排气12的排气处理构件18，例如，柴油颗粒过滤器(DPF)、燃烧器、柴油氧化催化剂(D0C)、稀燃NOx收集器等。这样的构件有很多适合类型的构造，其选择高度依赖于各特定应用的参数。系统10还包括选择催化还原催化剂(SCR) 20和用于将尿素24喷射到SCR 20上游的排放12中的尿素喷射系统22。尿素喷射系统22将典型地包括箱28或其他类型的用于尿素24的容器，一个或多个尿素喷射器30，对系统22中的尿素24加压的泵32，用于控制系统22中的尿素24的流量的控制阀34，用于从箱28提供尿素24到一个或多个喷射器30的柔性的、电加热管40。参考图2，喷射器30包括用于打开和关闭喷射器的电螺线管线圈50，如传统的那样。电线圈50包括与线圈50串联的由电阻52表示的电阻。根据本发明的喷射器点火控制电路54控制喷射器30的点火。控制电路54包括电压源56。电压源56可为车辆电池或由发动机驱动的发电机产生。如下文所述，电压源56产生根据维持喷射器30在打开位置所需的电压来选择的选择电压水平。电容58操作为电压存储电路。开关电路60操作性地将电压源56和电容58联接到喷射器30上。开关电路60包括第一 NPN晶体管62、第二 NPN晶体管64、和PNP晶体管67，它们都由来自块66的开启/关闭信号控制。如已知的，开启/关闭信号由主控制电路产生，用于控制喷射系统的总体操作。电容58跨接在第一 NPN晶体管62上，第一ニ极管68连接在第一 NPN晶体管62的集电极和电容58之间。第一 NPN晶体管62和PNP晶体管67串联跨接在电压源56上。在第一ニ极管68和电容58之间的节点连接到第二 NPN晶体管64的集电极，第二 NPN晶体管64的发射极连接到喷射器30的高压侧。喷射器30的低压侧接地。传统回扫ニ极管70跨接在喷射器30上。所述点火控制电路54由块66控制在关闭模式吋，NPN晶体管62和64不导通，使得喷射器30关闭。PNP晶体管67导通。相反地，当开启/关闭信号为开启吋，NPN晶体管62和64导通，PNP晶体管67不导通。在关闭模式中，电容58有效地并联连接电压源56。这样，关闭模式包括充电模式。电容58将充电至电压源56的电压水平。在开启模式中，电容58串联电连接电压源56和喷射器30。这样，喷射器30由电压源56和电容58的组合电压驱动，以提供包括电压源56的选择电压水平加电容58的电压水平的相对高的点火电压。如已知的，电容58将放电。当电容58完全放电时，喷射器30由电压源56的选择电压维持打开。如上文所述，維持电压足以维持喷射器30在开启状态。 点火控制电路54使用单个驱动电压以产生双电压点火电路。该电路使喷射器30对升程公差不那么敏感并且还維持良好的上升时间和关闭时间响应，同时减小喷射器30产生的热。如已知的，回扫ニ极管70允许喷射器30中的电流在没有任何供给时释放。这防止了在喷射器30关闭时的尖鋭的电压峰值。然而，喷射器典型地具有低衰减率的残留电压，导致喷射器比可能需要的时间更长地维持打开。这可负面影响喷射器的线性和操作范围。根据本发明，阻抗元件72与回扫ニ极管70串联联接。这改变回扫电路以升高反向电压。这可通过串联电阻74或相对于回扫ニ极管70反极性连接的串联Zener ニ极管76完成。从效率方面来看，Zener ニ极管76将是优选的。电阻选项是由电阻或变阻器代替Zener ニ极管76。回扫ニ极管70和反向偏置Zener ニ极管76的串联组合提供较高的反向电压，这导致喷射器30中的电流更快到零以提供更快的喷射器关闭。參考图3，说明了根据本发明的第二实施例的喷射器点火控制电路80的电示意图。如上，开启/关闭信号在块66产生。点火控制电路80包括第一电压源84和第二电压源86。在说明的实施例中，第二电压源86包括24伏DC源。显然的，当必要或需要时，可使用不同的电压水平。第一电压源84产生小于24伏的維持电压，然而足以维持喷射器30是开启的。ニ极管88连接在第一电压源84和节点98之间。电容90，限定了电压存储电路，连接到节点98。开关电路92包括NPN晶体管94和PNP晶体管96。PNP晶体管96将第二电压源86连接到节点98上。NPN晶体管94将节点98连接到喷射器30上。如上，晶体管94和96都由来自块66的开启/关闭信号操作。显然的，在关闭模式中，PNP晶体管96导通，由于第二电压源86具有比第一电压源84更高的电压，使得电容90充电到24伏。在开启模式中，PNP晶体管96停止导通，以将第二电压源86从电容90断开连接。类似的，NPN晶体管94导通以将节点98连接到喷射器30上。这样，喷射器30由电容90的24伏水平打开。电容90开始放电，直到它达到第一电压源84的維持电压。如上，喷射器30初始由第二电压源86的较高电压操作，然后由第一电压源84的较低电压维持。这保证对较大升程公差的快速响应并对打开提供更快的响应，同时减小内部热量输入并产生更小的需要衰减的磁场。如同第一实施例，回扫二极管70跨接在喷射器30上。如上，根据本发明，Zener 二极管76或电阻元件74又串联连接回扫二极管70以增加反向电压从而减小喷射器关闭时间。 这样，根据本发明，喷射器点火控制电路增加反向电压以减小关闭时间。
权利要求
1.用于处理车辆排放系统的NOx喷射系统,包括用于向所述车辆排放系统中喷射选择的材料并包括电线圈的喷射器；以及电连接到所述喷射器以驱动所述线圈的喷射器点火控制电路，所述喷射器点火控制电路包括选择性地将电源联接到所述电线圈的开关、跨接在所述电线圈上的回扫ニ极管、以及与所述回扫ニ极管串联连接以增加反向电压从而提高喷射器关闭响应的阻抗元件。
2.根据权利要求I所述的NOx喷射器系统，其特征在于，所述阻抗元件包括zenerニ极管，所述zener ニ极管以相反极性与所述回扫ニ极管串联连接以增加回扫电压。
3.根据权利要求I所述的NOx喷射器系统，其特征在于，所述阻抗元件包括电阻。
4.根据权利要求I所述的NOx喷射器系统，其特征在于，所述喷射器点火控制电路包括产生第一选择电压水平的电压源、电压存储电路和开关电路，所述开关操作性地将所述电 压源和所述电压存储电路联接到所述电线圈，所述开关电路操作在开启模式时使所述喷射器点火，并且操作在关闭模式时关闭所述喷射器，在所述关闭模式期间所述电压存储电路被充电，在所述开启模式中所述电压源和所述电压存储电路都电连接到所述喷射器，从而所述电线圈初始由高于所述第一选择电压水平的第二选择电压水平驱动，之后由所述第一选择电压水平驱动。
5.根据权利要求4所述的NOx喷射器系统，其特征在于，所述开关包括晶体管。
6.根据权利要求4所述的NOx喷射器系统，其特征在于，所述电压存储电路包括在所述关闭模式期间由所述电压源充电的电容，所述第二选择电压水平包括所述第一选择电压水平加电容电压水平。
7.根据权利要求4所述的NOx喷射器系统，其特征在于，所述开关电路包括将所述电压 源电连接到所述电压存储电路的多个开关，在所述关闭模式中，这些开关并联连接所述电压源和所述电压存储电路，在所述开启模式中，这些开关将所述电压源和所述电压存储电路串联连接到所述线圏。
8.根据权利要求4所述的NOx喷射器系统，其特征在于，所述电压存储电路包括电容，该电容由产生所述第二选择电压水平的第二电压源充电。
9.根据权利要求8所述的NOx喷射器系统，其特征在于，仅在所述关闭模式期间所述电容操作性地连接到所述第一电压源并且所述开关电路选择性地将所述电容连接到所述第ニ电压源。
10.根据权利要求4所述的NOx喷射器系统，其特征在于，还包括连接在所述电压源和所述电压存储电路之间的ニ极管。
11.用于车辆排放系统喷射器的喷射器点火控制电路，所述喷射器用于将选择的材料喷射到车辆排放系统中以消除NOx，包括产生第一选择电压水平的电压源；选择性地将所述电压源联接到所述喷射器的开关；跨接在所述喷射器上的回扫ニ极管；以及与所述回扫ニ极管串联连接以增加反向电压从而提高喷射器关闭响应的阻抗元件。
12.根据权利要求11所述的喷射器点火控制电路，其特征在于，所述喷射器包括电线圈，所述回扫ニ极管和阻抗元件跨接在所述电线圈上。
13.根据权利要求11所述的喷射器点火控制电路，其特征在于，所述阻抗元件包括zener 二极管，所述zener 二极管以相反极性与所述回扫二极管串联连接以增加回扫电压。
14.根据权利要求11所述的喷射器点火控制电路，其特征在于，所述阻抗元件包括电阻。
15.根据权利要求11所述的喷射器点火控制电路，其特征在于，还包括电压存储电路；以及 开关电路，包括所述开关，操作性地将所述电压源和所述电压存储电路联接到所述喷射器，所述开关电路操作在开启模式以使所述喷射器点火，操作在关闭模式以关闭所述喷射器，在所述关闭模式期间所述电压存储电路被充电，在所述开启模式中所述电压源和所述电压存储电路都电连接所述喷射器，从而所述喷射器初始由高于所述第一选择电压水平 的第二选择电压水平驱动，之后由所述第一选择电压水平驱动。
16.根据权利要求15所述的喷射器点火控制电路，其特征在于，所述电压存储电路包括在所述关闭模式期间由所述电压源充电的电容，所述第二选择电压水平包括所述第一选择电压水平加电容电压水平。
17.根据权利要求15所述的喷射器点火控制电路，其特征在于，所述开关电路包括将所述电压源电连接到所述电压存储电路的多个开关，在所述关闭模式中，所述开关并联连接所述电压源和所述电压存储电路，在所述开启模式中将所述电压源和所述电压存储电路串联连接到所述喷射器。
18.根据权利要求15所述的喷射器点火控制电路，其特征在于，所述电压存储电路包括电容，该电容由产生所述第二选择电压水平的第二电压源充电。
19.根据权利要求15所述的喷射器点火控制电路，其特征在于，仅在所述关闭模式期间所述电容操作性地连接到所述第一电压源并且所述开关电路选择性地将所述电容连接到所述第二电压源。
20.根据权利要求15所述的喷射器点火控制电路，其特征在于，还包括连接在所述电压源和所述电压存储电路之间的二极管。
21.用于处理车辆排放系统的NOx喷射系统,包括 喷射器，所述喷射器用于向所述车辆排放系统中喷射选择的材料并包括电线圈； 与跨在所述线圈上的回扫二极管串联连接的阻抗元件；以及 电连接到所述喷射器上以驱动所述线圈的喷射器点火控制电路，所述开关电路操作在开启模式使所述喷射器点火，操作在关闭模式关闭所述喷射器，所述阻抗元件增加反向电压以提闻喷射器关闭响应。
22.根据权利要求21所述的NOx喷射器系统，其特征在于，所述阻抗元件包括zener二极管，所述zener 二极管以相反极性与所述回扫二极管串联连接以增加回扫电压。
23.根据权利要求21所述的NOx喷射器系统，其特征在于，所述阻抗元件包括电阻。
全文摘要
本发明涉及一种用于处理车辆排放系统的NOx喷射系统，包括用于将选择的材料喷射到车辆排放系统中并包括电线圈的喷射器。阻抗元件与跨在线圈上的回扫二极管串联连接。喷射器点火控制电路电连接到喷射器上以驱动线圈，开关电路操作在开启模式使喷射器点火，操作在关闭模式以关闭喷射器。阻抗元件增加反向电压以提高喷射器关闭响应。
文档编号B01D53/90GK102762282SQ201080054959
公开日2012年10月31日 申请日期2010年12月2日 优先权日2009年12月4日
发明者J.雷诺, M.肖弗尔斯, S.凯德尔, S.托马斯 申请人:坦尼科汽车营业公司