УСТРОЙСТВО ОЧИСТКИ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2010 года по МПК F01N3/18 F01N3/04 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания.

Уровень техники

В данной области техники известен двигатель внутреннего сгорания, в котором в выхлопном тракте двигателя установлен избирательный по NO_x восстанавливающий катализатор, в котором водный раствор мочевины, содержащийся в баке водного раствора мочевины, подают в избирательный по NO_x восстанавливающий катализатор, и используют аммиак, получаемый из водного раствора мочевины, для избирательного восстановления NO_x, содержащихся в выхлопных газах, в котором датчик концентрации водного раствора мочевины двигателя внутреннего сгорания установлен в баке водного раствора мочевины для детектирования ненормального состояния водного раствора мочевины (см., например, публикацию (А) номер 2005-83223 японского патента).

Однако такой датчик концентрации водного раствора мочевины является дорогостоящим. Желательно использовать другой менее дорогостоящий способ.

Раскрытие изобретения

Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить устройство очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, позволяющее дешево и надежно детектировать ненормальное состояние водного раствора мочевины.

В соответствии с настоящим изобретением предложено устройство очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, в котором в выхлопном канале двигателя предусмотрен избирательный по NO_x восстанавливающий катализатор, в котором водный раствор мочевины, содержащийся в баке водного раствора мочевины, подают в избирательный по NO_x восстанавливающий катализатор, и в котором используется аммиак, получаемый из водного раствора мочевины, для избирательного восстановления NO_x, содержащихся в выхлопных газах, в котором предусмотрены средство определения пополнения водного раствора мочевины, предназначенное для определения, произошло ли пополнение водного раствора мочевины в баке водного раствора мочевины, и средство определения степени очистки от NO_x, предназначенное для определения, упала ли степень очистки от NO_x до допустимого уровня или ниже, и когда определяют, что степень очистки от NO_x упала до допустимого уровня или ниже во время работы двигателя сразу после пополнения водного раствора мочевины в баке водного раствора мочевины, определяют несоответствие добавленного водного раствора мочевины.

Ненормальное состояние водного раствора мочевины, то есть, например, падение концентрации водного раствора мочевины, в основном, происходит, когда добавляют нестандартный водный раствор мочевины, или другую жидкость вместо водного раствора мочевины. С другой стороны, падение концентрации водного раствора мочевины проявляется как падение степени очистки от NO_x во время работы двигателя. Поэтому становится возможным детектировать ненормальное состояние водного раствора мочевины по падению степени очистки от NO_x во время работы двигателя после добавления водного раствора мочевины, и поэтому возможно детектировать ненормальное состояние водного раствора мочевины, используя недорогостоящий способ.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показан общий вид двигателя внутреннего сгорания с компрессионным воспламенением, на фиг.2 показан общий вид другого варианта воплощения двигателя внутреннего сгорания с компрессионным воспламенением, на фиг.3 показана блок-схема последовательности операций, предназначенная для определения, был ли добавлен водный раствор мочевины, на фиг.4 показана блок-схема последовательности операций, предназначенная для определения, является ли водный раствор мочевины ненормальным, на фиг.5 показан вид, представляющий моменты времени генерирования исполнительной команды детектирования уровня и т.д., на фиг.6 показана блок-схема последовательности операций для воплощения обработки команды детектирования уровня, на фиг.7 показана блок-схема последовательности операций для воплощения исполнительной обработки детектирования уровня, на фиг.8 показана блок-схема последовательности операций для воплощения исполнительной обработки детектирования уровня, на фиг.9 показана блок-схема последовательности операций для воплощения исполнительной обработки детектирования уровня, на фиг.10 показана блок-схема последовательности операций для воплощения исполнительной обработки детектирования уровня, на фиг.11 показана блок-схема последовательности операций для воплощения исполнительной обработки детектирования уровня, на фиг.12 показана блок-схема последовательности операций для воплощения исполнительной обработки детектирования уровня, на фиг.13 показана блок-схема последовательности операций для воплощения исполнительной обработки детектирования уровня, на фиг.14 показана блок-схема последовательности операций для воплощения исполнительной обработки детектирования уровня и т.д., на фиг.15 показана блок-схема последовательности операций для определения ненормального состояния водного раствора мочевины, на фиг.16 показана блок-схема последовательности операций определения ненормального состояния водного раствора мочевины и на фиг.17 показана блок-схема последовательности операций для определения ненормального состояния водного раствора мочевины.

Осуществление изобретения

На фиг.1 показан общий вид двигателя внутреннего сгорания с компрессионным воспламенением.

На фиг.1 ссылочной позицией 1 обозначен корпус двигателя, ссылочной позицией 2 обозначена камера сгорания цилиндра, ссылочной позицией 3 обозначен инжектор топлива с электронным управлением, предназначенный для впрыска топлива в каждую камеру 2 сгорания, ссылочной позицией 4 обозначен впускной коллектор и ссылочной позицией 5 обозначен выпускной коллектор. Впускной коллектор 4 соединен через впускной канал 6 с выходом компрессора 7а турбонагнетателя 7 с приводом от выхлопной системы двигателя, в то время как вход компрессора 7а соединен через детектор 8 подаваемого воздуха с очистителем 9 воздуха. Внутри впускного канала 6 установлена дроссельная заслонка 10, приводимая в действие шаговым двигателем. Кроме того, вокруг впускного канала 6 установлено устройство 11 охлаждения, предназначенное для охлаждения впускного воздуха, протекающего внутри впускного канала 6. В варианте воплощения, показанном на фиг.1, воду охлаждения двигателя направляют в устройство 11 охлаждения, где вода охлаждения двигателя охлаждает впускной воздух.

С другой стороны, выпускной коллектор 5 соединен с входом турбины 7b с турбонагнетателя 7, работающего от выхлопной системы двигателя, в то время как выход турбины 7b, работающей от выхлопной системы двигателя соединен с входом окислительного катализатора 12. После окислительного катализатора 12 установлен фильтр 13 очистки от микрочастиц, расположенный рядом с окислительным катализатором 12, для сбора веществ в виде частиц, содержащихся в выхлопных газах, в то время как выход этого фильтра 13 очистки от микрочастиц соединен через выхлопную трубу 14 с входом избирательного по NO_x восстановительного катализатора 15. Выход такого избирательного по NO_x восстановительного катализатора 15 соединен с окислительным катализатором 16.

Внутри выхлопной трубы 14 перед избирательным по NO_x восстановительным катализатором 15 установлен клапан 17 подачи водного раствора мочевины. Такой клапан 17 подачи водного раствора мочевины соединен через трубку 18 подачи и насос 19 подачи с баком 20 водного раствора мочевины. Водный раствор мочевины, содержащийся внутри бака 20 водного раствора мочевины, впрыскивают с помощью насоса 19 подачи в выхлопные газы, и водный раствор мочевины протекает из клапана 17 подачи водного раствора мочевины внутрь выхлопной трубы 14, в то время как аммиак ((NH₂)₂CO+Н₂О→2NH₃+CO₂), генерируемый из мочевины, обеспечивает восстановление NO_x, содержащихся в выхлопных газах, в избирательном по NO_x восстановительном катализаторе 15.

Выпускной коллектор 5 и впускной коллектор 4 соединены друг с другом через канал 21 рециркуляции выхлопного газа (ниже называется "EGR" (РВГ)). Внутри канала 21 РВГ установлен клапан 22 управления РВГ электронного типа. Кроме того, вокруг канала 21 РВГ расположено устройство 23 охлаждения для охлаждения газа РВГ, протекающего внутрь канала 21 РВГ. В варианте воплощения, показанном на фиг.1, охлаждающую двигатель воду направляют через устройство 23 охлаждения, где охлаждающую двигатель воду используют для охлаждения газа РВГ. С другой стороны, каждый топливный инжектор 3 соединен через трубу 24 подачи топлива с общей топливной магистралью 25. Такая общая магистраль 25 соединена через топливный насос 26 с переменным выходом и с электронным управлением с топливным баком 27. Топливо, содержащееся в топливном баке 27, подают с помощью топливного насоса 26 в общую топливную магистраль 25, и топливо, поданное внутрь общей топливной магистрали 25, подают через каждую топливную трубку 24 к топливным инжекторам 3.

Модуль 30 электронного управления состоит из цифрового компьютера, в котором предусмотрено ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) 32, ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) 33, ЦПУ (микропроцессор) 34, входной порт 35 и выходной порт 36, и все они соединены друг с другом через двунаправленную шину 31.

В настоящем изобретении внутри бака 20 водного раствора мочевины предусмотрено средство определения пополнения водного раствора мочевины для определения, произошло ли пополнение водного раствора мочевины. В варианте воплощения, показанном на фиг.1, такое средство определения пополнения водного раствора мочевины состоит из переключателя 42, включающегося, когда снимают крышку 41, закрепленную на порту 40 пополнения водного раствора мочевины топливного бака 20. Сигнал включения/выключения такого переключателя 42 поступает во входной порт 35.

Кроме того, в настоящем изобретении предусмотрено средство определения степени очистки от NO_x для определения, не упала ли степень очистки от NO_x до допустимого уровня или ниже. В варианте воплощения, показанном на фиг.1, такое средство определения степени очистки от NO_x состоит из датчика 43 концентрации NO_x, который установлен после окислительного катализатора 16. Такой датчик 43 концентрации NO_x генерирует выходной сигнал, пропорциональный концентрации NO_x в выхлопных газах. Выходной сигнал датчика 43 концентрации NO_x подают через соответствующий AD (АЦ, аналого-цифровой) преобразователь 37 во входной порт 35.

С другой стороны, выходной сигнал детектора 8 количества подаваемого воздуха подают через соответствующий АЦ преобразователь 37 во входной порт 35. Кроме того, педаль 45 акселератора соединена с датчиком 46 нагрузки, который генерирует выходное напряжение, пропорциональное степени нажатия L на педаль 45 акселератора 45. Выходное напряжение датчика 46 нагрузки подают через соответствующий АЦ преобразователь 37 во входной порт 35. Кроме того, входной порт 35 соединен с датчиком 47 угла кривошипного механизма, который генерирует выходной импульс каждый раз, когда кривошипный механизм поворачивается, например, на 15°. С другой стороны, выходной порт 36 соединен через соответствующие схемы 38 привода с топливным инжектором 3, шаговым двигателем для привода дроссельной заслонки 10, клапаном 17 подачи водного раствора мочевины, насосом 19 подачи, клапаном 22 управления РВГ и топливным насосом 26.

В окислительном катализаторе 12, например, содержится катализатор на основе драгоценного металла, такого как платина. Такой окислительный катализатор 12 действует так, что он преобразует NO, содержащийся в выхлопном газе, в NO₂ и способствует окислению НС, содержащемся в выхлопном газе. То есть NO₂ в большей степени подвержен окислению, чем NO, поэтому, если NO₂ преобразована в NO₂, будет стимулирована реакция окисления вещества в виде микрочастиц, задержанного в фильтре 13 очистки от микрочастиц, кроме того, будет стимулироваться реакция восстановления с использованием аммиака в избирательном по NO_x восстанавливающем катализаторе 15. В качестве фильтра 13 очистки от микрочастиц можно использовать фильтр очистки от микрочастиц, который не содержит какой-либо катализатор. Например, также можно использовать фильтр очистки от микрочастиц, содержащий катализатор из драгоценного металла, такого как платина. С другой стороны, избирательный по NO_x восстанавливающий катализатор 15 может состоять из поглощающего аммиак цеолита Fe, обеспечивающего высокую степень очистки от NO_x при низкой температуре, и который может состоять из катализатора на основе двуокиси титана - ванадия, который не обладает функцией поглощения аммиака. Окислительный катализатор 16, например, содержит катализатор из драгоценного металла, такого как платина. Такой окислительный катализатор 16 во время работы окисляет аммиак, утечка которого происходит из избирательного по NO_x восстанавливающего катализатора 15.

На фиг.2 показан другой вариант воплощения двигателя внутреннего сгорания с компрессионным воспламенением. В этом варианте воплощения средство определения пополнения водного раствора мочевины, предназначенное для определения, произошло ли пополнение водного раствора мочевины в баке 20 водного раствора мочевины, состоит из датчика 44 уровня, который установлен в баке 20 водного раствора мочевины. Такой датчик 44 уровня генерирует выходной сигнал, соответствующий уровню жидкости водного раствора мочевины в баке 20 водного раствора мочевины. Кроме того, в данном варианте воплощения фильтр 13 очистки от микрочастиц расположен после окислительного катализатора 16. Поэтому в данном варианте воплощения выходное отверстие окислительного катализатора 12 соединено через выхлопную трубу 14 с входным отверстием избирательного по NO_x восстанавливающего катализатора 15.

Теперь, как пояснялось выше, ненормальное состояние водного раствора мочевины, в основном, возникает, когда используют нестандартный водный раствор мочевины, или когда противозаконно вместо водного раствора мочевины использовали другую жидкость. С другой стороны, степень очистки от NO_x во время работы двигателя можно детектировать, используя недорогостоящий способ. Поэтому в настоящем изобретении используют средство определения пополнения водного раствора мочевины, предназначенное для определения, произошло ли пополнение водного раствора мочевины в баке 20 водного раствора мочевины, и средство определения степени очистки от NO_x, предназначенное для определения, не упала ли степень очистки от NO_x до допустимого уровня или ниже и, когда определяют, что степень очистки от NO_x упала до допустимого уровня или ниже во время работы двигателя непосредственно после пополнения водного раствора мочевины в баке 20 водного раствора мочевины, определяют, что водный раствор мочевины является не соответствующим.

В этом случае в варианте воплощения, показанном на фиг.1, определяют, что водный раствор мочевины был пополнен, когда детектируют открывание и закрывание порта 40 пополнения водного раствора мочевины бака 20 водного раствора мочевины, и определяют, что порт 40 пополнения водного раствора мочевины был открыт и закрыт. В отличие от этого в варианте воплощения, показанном на фиг.2, детектируют уровень жидкости водного раствора мочевины в баке 20 водного раствора мочевины, и когда уровень жидкости водного раствора мочевины поднимается от заданного низкого уровня или меньше и превышает заданный уровень окончания пополнения, определяют, что произошло пополнение водного раствора мочевины.

Далее, поясняется процедура определения пополнения водного раствора мочевины для определения, произошло ли пополнение водного раствора мочевины. На фиг.3 (А) показана процедура, предназначенная для определения пополнения водного раствора мочевины, выполняемая в варианте воплощения, показанном на фиг.1, в то время как на фиг.3 (В) показана процедура определения пополнения водного раствора мочевины, выполненного в варианте воплощения, показанном на фиг.2.

Вначале рассмотрим процедуру определения пополнения водного раствора мочевины, показанную на фиг.3 (А), при этом на этапе 50 определяют, был ли переведен во включенное состояние переключатель 42, то есть был ли открыт порт 40 пополнения водного раствора мочевины. Когда порт 40 пополнения водного раствора мочевины был открыт, процедура переходит на этап 51, на котором определяют, был ли переведен переключатель 42 из положения "включено" в положение "выключено", то есть был ли закрыт порт 40 пополнения водного раствора мочевины. Когда порт 40 пополнения водного раствора мочевины был закрыт, процедура переходит на этап 52. То есть, когда порт 20 пополнения водного раствора мочевины был закрыт после того, как он был открыт, это, вероятно, означает, что произошло пополнение водного раствора мочевины, таким образом, процедура переходит на этап 52, где определяют, что произошло пополнение водного раствора мочевины.

Далее, при пояснении процедуры для определения пополнения водного раствора мочевины, показанной на фиг.3 (В), в данном примере, когда уровень жидкости в баке 20 водного раствора мочевины падает ниже заданного низкого уровня, устанавливают флаг уровня жидкости на основе выходного сигнала датчика 44 уровня. На этапе 60 определяют, был ли установлен этот флаг низкого уровня. Когда флаг низкого уровня установлен, процедура переходит на этап 61, где датчик 44 уровня определяет, превысил ли уровень жидкости уровень SX окончания пополнения, по которому выполняют оценку окончания пополнения. Когда уровень жидкости превысил уровень SX окончания пополнения, процедура переходит на этап 62. То есть, когда ранее низкий уровень жидкости повышается выше уровня окончания пополнения, вероятно, что произошло пополнение водного раствора мочевины в течение этого времени, поэтому процедура переходит на этап 62, где определяют, что произошло пополнение водного раствора мочевины.

На фиг.4 показана процедура определения несоответствующего состояния водного раствора мочевины, выполняемая, когда двигатель начинает работать.

Как показано на фиг.4, вначале на этапе 70 определяют на основе результата определения процедурой, показанной на фиг.3 (А) или на фиг.3 (В), произошло ли пополнение водного раствора мочевины. Когда произошло пополнение водного раствора мочевины, процедура переходит на этап 71, на котором концентрацию NO_x в выхлопном газе детектируют с помощью датчика 43 NO_x.

Например, если будет залит нестандартный водный раствор мочевины с низкой концентрацией, или будет залита жидкость со слабой силой восстановления вместо водного раствора мочевины, степень очистки от NO_x в избирательном по NO_x восстанавливающем катализаторе 15 упадет, поэтому концентрация NO_x в выхлопном газе, который поступает к датчику 43 NO_x, становится более высокой. Поэтому, по концентрации NO_x, детектируемой датчиком 43 NO_x, определяют, не упала ли степень очистки от NO_x ниже заданного допустимого уровня или меньше. В частности, степень очистки от NO_x рассчитывают по количеству NO_x, найденному из концентрации NO_x, детектированной датчиком 43 NO_x и по количеству выхлопного газа, то есть по количеству всасываемого воздуха и количеству выхлопного NO_x, определяемого по состоянию работы двигателя. На этапе 72 на фиг.4, определяют, стала ли эта степень очистки от NO_x равной допустимому уровню RX или меньше. В это время, если степень очистки от NO_x≥RX, процедура переходит на этап 73, на котором определяют, что водный раствор мочевины является нормальным, в то время как, когда степень очистки от NO_x<RX, процедура переходит на этап 74, на котором определяют, что водный раствор мочевины является не соответствующим. Таким образом, определяют, является ли не соответствующим водный раствор мочевины.

Далее, со ссылкой на фиг.5-7, поясняется другой вариант воплощения средства определения пополнения водного раствора мочевины.

Вначале, если обратиться к фиг.5, здесь показаны состояние включения/выключения выключателя зажигания, команда детектирования уровня, представляющая, что уровень жидкости водного раствора мочевины в баке 20 водного раствора мочевины должен детектироваться датчиком 44 уровня, показанным на фиг.2, состояние работы детектирования уровня, представляющее рабочее состояние двигателя, которое пригодно для детектирования уровня жидкости датчиком 44 уровня, исполнительная команда детектирования уровня, вырабатываемая для детектирования уровня жидкости с помощью датчика 44 уровня, и уровня жидкости в баке 20 водного раствора мочевины 20, то есть уровня водного раствора мочевины.

В примере, представленном на фиг.5, когда выключатель зажигания переключают из состояния "выключено" в состояние "включено", вырабатывается команда детектирования уровня, затем, когда выключатель зажигания включен, команда детектирования уровня вырабатывается через каждый постоянный промежуток времени. Когда вырабатывается такая команда детектирования уровня, выполняют процедуру обработки команды, показанную на фиг.6.

Если эта процедура обработки команды будет выполнена, для обеспечения возможности для датчика 44 точно детектировать уровень жидкости, на этапе 80 определяют, представляет ли собой рабочее состояние одно из состояний, в котором величина флуктуации вверх и вниз уровня жидкости водного раствора мочевины в баке 20 водного раствора мочевины становится меньше, чем заданная допустимая величина флуктуации, то есть определяют, является ли данное рабочее состояние состоянием, в котором уровень жидкости водного раствора мочевины стабилизировался. Когда рабочее состояние, в котором уровень жидкости водного раствора мочевины стабилизировался, не достигнуто, процедура снова возвращается на этап 80. То есть на этапе 80 происходит ожидание до тех пор, пока уровень жидкости водного раствора мочевины не стабилизируется. Когда уровень жидкости водного раствора мочевины стабилизируется, обработка переходит на этап 81, на котором вырабатывают исполнительную команду детектирования уровня. То есть, как показано на фиг.5, после выработки команды детектирования уровня, когда рабочее состояние двигателя представляет собой рабочее состояние детектирования уровня, при котором вначале стабилизируется уровень жидкости водного раствора мочевины, вырабатывают исполнительную команду детектирования уровня.

Если исполнительная команда детектирования будет выработана, выполняют процедуру исполнительной обработки детектирования, показанную на фиг.7. То есть вначале, на этапе 90, датчик 44 уровня детектирует уровень L водного раствора мочевины в баке 20 водного раствора мочевины. Затем, на этапе 91, определяют, стал ли уровень L водного раствора мочевины больше на постоянное значение α или больше уровня Lo водного раствора мочевины, детектированного во время предыдущего перерыва. Когда L>Lo+α, определяют, что раствор был пополнен в баке 20 водного раствора мочевины 20, и процедура переходит на этап 92, на котором устанавливают флаг пополнения, представляющий, что действие пополнения было выполнено. Затем, на этапе 93, уровень L водного раствора мочевины принимают как Lo.

Таким образом, в настоящем изобретении предусмотрены средство определения состояния уровня жидкости, предназначенное для определения состояния уровня жидкости водного раствора мочевины в баке 20 водного раствора мочевины, и средство определения, предназначенное для определения, например, стала ли величина флуктуации вверх и вниз уровня жидкости водного раствора мочевины в баке 20 водного раствора мочевины меньше, чем заданная допустимая величина флуктуации, и когда определяют, что рабочее состояние представляет собой состояние, в котором величина флуктуации вверх и вниз уровня жидкости водного раствора мочевины в баке 20 водного раствора мочевины становится меньше, чем заданная допустимая величина флуктуации, в соответствии с определением с помощью такого средства определения состояния уровня жидкости, уровень жидкости в баке 20 водного раствора мочевины детектируют с помощью датчика 44 уровня.

Ниже приведено несколько конкретных примеров обработки команды для генерирования исполнительной команды детектирования уровня, показанной на фиг.6, то есть поясняются несколько конкретных примеров определения, представляет ли собой состояние работы состояние, в котором величина рабочей флуктуации вверх и вниз уровня жидкости водного раствора мочевины в баке 20 водного раствора мочевины стала меньше, чем заданная допустимая величина флуктуации.

Например, в транспортном средстве в течение интервала от момента, когда ключ зажигания повернули во включенное положение, до момента, когда заработал стартер, транспортное средство не вибрирует, и бак 20 водного раствора мочевины также не вибрирует. Поэтому, в первом примере, в течение времени от момента, когда ключ зажигания повернули во включенное положение, до момента, когда включился стартер, определяют, что состояние работы представляет собой состояние, в котором величина флуктуации вверх и вниз уровня жидкости водного раствора мочевины в баке 20 водного раствора мочевины меньше, чем заданная допустимая величина флуктуации.

На фиг.8 показана обработка команды для выполнения этого первого примера.

При такой обработке команды вначале, на этапе 100 определяют, повернули ли ключ зажигания из положения выключено в положение включено. Когда ключ зажигания переключают из положения выключено в положение включено, процедура переходит на этап 101, на котором определяют, был ли включен стартер или нет. Если стартер не был включен, процедура переходит на этап 102, на котором выполняют исполнительную команду детектирование уровня, затем процедура возвращается обратно на этап 101. Когда стартер включен, процедура переходит с этапа 101 на этап 103, на котором исполнительную команду отменяют.

С другой стороны, даже когда транспортное средство остановлено, то есть когда скорость транспортного средства равна нулю, транспортное средство не сильно вибрирует, и бак 20 водного раствора мочевины также не сильно вибрирует. Поэтому, во втором примере, когда скорость транспортного средства равна нулю, то есть когда транспортное средство остановлено, определяют, что состояние работы представляет собой одно из состояний, в котором величина флуктуации вверх и вниз уровня жидкости водного раствора мочевины в баке 20 водного раствора мочевины становится меньше, чем заданная допустимая величина флуктуации.

На фиг.9 показана обработка команды для выполнения этого второго примера.

При такой обработке команды вначале, на этапе 110, определяют, равна ли скорость транспортного средства нулю. Когда скорость транспортного средства равна нулю, процедура переходит на этап 111, на котором вырабатывают исполнительную команду детектирования уровня. В отличие от этого, когда на этапе 110 определяют, что скорость транспортного средства не равна нулю, процедура переходит на этап 112, на котором исполнительную команду отменяют.

Затем, даже когда транспортное средство остановлено, непосредственно после остановки водный раствор мочевины в баке 20 водного раствора мочевины может сильно колебаться вверх и вниз. Поэтому, в третьем примере вырабатывают исполнительную команду детектирования уровня, только когда скорость транспортного средства остается равной нулю после того, как пройдет фиксированное время после момента остановки транспортного средства.

На фиг.10 представлена обработка команды для выполнения этого третьего примера.

При такой обработке команды, вначале, на этапе 120, определяют, равна ли скорость транспортного средства нулю. Когда скорость транспортного средства равна нулю, процедура переходит на этап 121, на котором определяют, прошло ли фиксированное время. После того, как пройдет фиксированное время, процедура переходит на этап 122, на котором определяют, продолжает ли оставаться равной нулю скорость транспортного средства. Когда скорость транспортного средства все еще равна нулю, процедура переходит на этап 123, на котором вырабатывают исполнительную команду детектирования уровня, затем процедура снова возвращается на этап 122. Когда скорость транспортного средства больше не равна нулю, процедура переходит с этапа 122 на этап 124, на котором исполнительную команду отменяют.

С другой стороны, когда происходит увеличение ускорения или замедления транспортного средства, возникают флуктуации уровня жидкости водного раствора мочевины в баке 20 водного раствора мочевины. Поэтому, в четвертом примере, исполнительную команду детектирования уровня вырабатывают только, когда ускорение и замедление равны заданным допустимым значениям или меньше. Следует отметить, что в таком случае ускорение и замедление транспортного средства детектируют с помощью датчика ускорения и датчика замедления, которые установлены в транспортном средстве.

На фиг.11 показана обработка команды для выполнения этого четвертого примера.

При такой обработке команды, вначале, на этапе 130, определяют, равно ли ускорение транспортного средства допустимому значению GX или меньше. Когда ускорение транспортного средства равно допустимому значению GX или меньше, процедура переходит на этап 131, на котором определяют, равно ли замедление транспортного средства допустимому значению GY или меньше. Когда замедление транспортного средства равно допустимому значению GY или меньше, процедура переходит на этап 132, на котором вырабатывают исполнительную команду детектирования уровня. В отличие от этого, когда ускорение транспортного средства больше, чем допустимое значение GX или замедление транспортного средства больше, чем допустимое значение GY, процедура переходит на этап 133, на котором исполнительную команду отменяют.

С другой стороны, когда транспортное средство движется с постоянной скоростью транспортного средства в течение фиксированного времени или больше, уровень жидкости водного раствора мочевины в баке 20 водного раствора мочевины, вероятно, стабилизируется без значительного движения вверх или вниз. Поэтому, в пятом примере, когда транспортное средство движется с постоянной скоростью в течение фиксированного времени или больше, вырабатывают исполнительную команду детектирования уровня.

На фиг.12 показана обработка команды для осуществления этого пятого примера.

При такой обработке команды, вначале, на этапе 140, определяют, стала ли скорость транспортного средства постоянной. Когда скорость транспортного средства становится постоянной, процедура переходит на этап 141, на котором определяют, прошло ли фиксированное время. Когда проходит фиксированное время, процедура переходит на этап 142, на котором определяют, изменилась ли скорость транспортного средства. Когда скорость транспортного средства не изменяется, процедура переходит на этап 143, на котором вырабатывают исполнительную команду детектирования уровня, затем процедура снова возвращается на этап 142. Когда скорость транспортного средства изменяется, процедура переходит с этапа 142 на этап 144, на котором исполнительную команду отменяют.

С другой стороны, когда используют датчик 44 уровня, если транспортное средство наклонено от горизонтальной плоскости, правильный уровень жидкости в баке 20 водного раствора мочевины больше нельзя детектировать. Поэтому в этом варианте воплощения в соответствии с настоящим изобретением исполнительную команду детектирования уровня вырабатывают только, когда транспортное средство остается в горизонтальном состоянии в течение фиксированного времени или больше. Следует отметить, что в этом случае определяют, находится ли транспортное средство в горизонтальном состоянии, с помощью датчика детектирования горизонтального положения, закрепленного на транспортном средстве.

На фиг.13 показана обработка команды для выполнения этого варианта воплощения.

При такой обработке команды вначале, на этапе 150, определяют, находится ли транспортное средство в горизонтальном состоянии, то есть угол наклона транспортного средства к горизонтальной плоскости меньше, чем заданный допустимый угол наклона. Когда транспортное средство находится в горизонтальном состоянии, процедура переходит на этап 151, на котором определяют, прошло ли фиксированное время. Когда пройдет фиксированное время, процедура переходит на этап 152, на котором определяют, превышает ли угол наклона транспортного средства относительно горизонтальной плоскости допустимый угол наклона, то есть наклонено ли транспортное средство или нет. Когда транспортное средство наклонено, процедура переходит на этап 153, на котором вырабатывают исполнительную команду детектирования уровня, затем процедура снова возвращается на этап 152. Когда транспортное средство наклонено, процедура переходит с этапа 152 на этап 154, на котором исполнительную команду отменяют.

То есть в данном варианте воплощения определяют, представляет ли собой рабочее состояние такое состояние, в котором угол наклона уровня жидкости водного раствора мочевины в баке 20 водного раствора мочевины относительно горизонтальной плоскости меньше, чем заданный допустимый угол наклона, и когда определяют рабочее состояние, в котором угол наклона уровня жидкости в водном растворе мочевины в баке 20 водного раствора мочевины относительно горизонтальной плоскости становится меньше, чем заданный допустимый угол наклона, детектируют уровень жидкости в баке 20 водного раствора мочевины, используя датчик уровня жидкости.

Далее поясняется вариант воплощения, который можно применять в случае, когда электронный модуль 30 управления остается в рабочем состоянии даже во время пополнения водного раствора мочевины, например, даже когда ключ зажигания выключен. В этом варианте воплощения датчик 44 уровня детектирует момент, когда заканчивается пополнение водного раствора мочевины. При этом сразу после окончания пополнения водного раствора мочевины уровень жидкости водного раствора мочевины в баке водного раствора мочевины не стабилен. Поэтому, в этом варианте воплощения, как показано на фиг.14 (А), после того, как будет закончено пополнение водного раствора мочевины, вырабатывают исполнительную команду детектирования после того, как пройдет фиксированное время.

На фиг.14 (В) показана обработка команды для выполнения данного варианта воплощения.

При такой обработке команды, вначале, на этапе 160, определяют, закончено ли пополнение водного раствора мочевины. Когда пополнение водного раствора мочевины заканчивается, процедура переходит на этап 161, на котором определяют, прошло ли фиксированное время. После того, как пройдет фиксированное время, процедура переходит на этап 161, на котором вырабатывают исполнительную команду детектирования уровня.

Теперь, в процедуре определения несоответствующего состояния водного раствора мочевины, показанной на фиг.4, когда выполняют пополнение водного раствора мочевины, степень очистки от NO_x в выхлопных газах детектируют с помощью датчика 43 NO_x, и когда такая степень очистки от NO_x становится равной допустимому уровню RX или меньше, определяют, что состояние водного раствора мочевины является не соответствующим. Однако в это время, если избирательный по NO_x восстанавливающий катализатор 15 не активирован, даже если концентрация водного раствора мочевины будет нормальной, степень очистки от NO_x, детектируемая датчиком 43 NO_x, будет не правильной. Поэтому, в этом случае, если определяют, что водный раствор мочевины является не соответствующим, когда степень очистки от NO_x становится равной допустимому уровню RX или ниже, происходит неправильное определение.

Поэтому в данном варианте воплощения в соответствии с настоящим изобретением для предотвращения такого неправильного определения, когда флаг пополнения установлен в процедуре выполнения детектирования уровня, показанной на фиг.7, то есть когда определяют, что произошло пополнение водного раствора мочевины в баке 20 водного раствора мочевины, определяют, активирован ли избирательный по NO_x восстанавливающий катализатор 15, и когда определяют, что избирательный по NO_x восстанавливающий катализатор 15 активирован, определяют, упала ли степень очистки от NO_x до допустимого уровня RX или меньше.

Следует отметить, что для того, чтобы обеспечить точное детектирование с помощью датчика 43 NO_x степени очистки от NO_x, предпочтительно выбирать время работы в установившемся состоянии, в котором величина изменения выхлопа NO_x из двигателя мала, и величина поглощения аммиака в чувствительном по NO_x восстанавливающем катализаторе 15 является стабильной. Поэтому в таком варианте воплощения в соответствии с настоящим изобретением степень очистки от NO_x детектируют с помощью датчика 43 NO_x во время работы в установившемся состоянии.

На фиг.15 показана процедура определения несоответствующего состояния водного раствора мочевины для выполнения данного варианта воплощения.

Как показано на фиг.15, вначале, на этапе 170, определяют, был ли установлен флаг пополнения, показывающий, что произошло пополнение водного раствора мочевины. Когда флаг пополнения был установлен, процедура переходит на этап 171, на котором определяют, стала ли температура ТС избирательного по NO_x восстанавливающего катализатора 15 равной температуре ТХ активации или выше. Когда ТС>ТХ, то есть когда избирательный по NO_x восстанавливающий катализатор 15 активирован, процедура переходит на этап 172, на котором определяют, работает ли двигатель в постоянно установившемся состоянии. Во время работы в постоянно установившемся состоянии процедура переходит на этап 173.

На этапе 173, концентрацию NO_x в выхлопном газе детектируют с помощью датчика 43 NO_x, и степень очистки от NO_x рассчитывают по этой концентрации NO_x. Затем, на этапе 174, определяют, стала ли степень очистки от NO_x раной допустимому уровню RX или меньше. В это время, если степень очистки от NO_x≥RX, процедура переходит на этап 175, на котором определяют, что водный раствор мочевины является нормальным, и флаг пополнения устанавливают повторно. В отличие от этого, когда степень очистки от NO_x<RX, процедура переходит на этап 176, на котором определяют, что водный раствор мочевины является не соответствующим, и флаг пополнения устанавливают повторно.

Кроме того, когда определяют несоответствие водного раствора мочевины, если водный раствор мочевины перед пополнением остается внутри клапана 17 подачи водного раствора мочевины для подачи водного раствора мочевины, и внутри трубки 18 подачи водного раствора мочевины, подключенной к клапану 17 подачи водного раствора мочевины, определяют несоответствия водного раствора мочевины до окончания пополнения.

Поэтому в данном варианте воплощения настоящего изобретения для обеспечения возможности определения несоответствия водного раствора мочевины после пополнения, когда определяют, что произошло пополнение водного раствора мочевины в баке 20 водного раствора мочевины, определяют, остается ли водный раствор мочевины до пополнения внутри клапана 17 подачи водного раствора мочевины для подачи водного раствора мочевины и внутри трубки 18 подачи водного раствора мочевины, соединенной с клапаном 17 подачи водного раствора мочевины, и когда определяют, что водный раствор мочевины перед пополнением не оставался внутри клапана 17 подачи водного раствора мочевины и внутри трубки 18 подачи водного раствора мочевины, определяют, упала ли степень очистки от NO_x ниже допустимого уровня RX или меньше.

В этом случае, в первом примере, когда определяют накопленную величину Q величины подачи водного раствора мочевины из клапана 17 подачи водного раствора мочевины после пополнения, и такая накопленная величина Q превышает максимальное остаточное количество Q₀ одного раствора мочевины, которое может оставаться внутри клапана 17 подачи водного раствора мочевины и внутри трубки 18 подачи водного раствора мочевины, определяют, что водный раствор мочевины перед пополнением не остается внутри клапана 17 подачи водного раствора мочевины и внутри трубки 18 подачи водного раствора мочевины.

На фиг.16 показана процедура определения несоответствия водного раствора мочевины для выполнения этого первого примера.

Как показано на фиг.16, вначале, на этапе 180, определяют, был ли установлен флаг пополнения, представляющий, что произошло пополнение водного раствора мочевины. Когда флаг пополнения установлен, процедура переходит на этап 181, на котором рассчитывают накопленную величину Q количество подаваемого водного раствора мочевины после пополнения. Затем, на этапе 182, определяют, превышает ли накопленная величина Q максимальное остаточное количество Q₀ мочевины. Когда Q>Q₀, процедура переходит на этап 183.

На этапе 183 концентрацию NO_x в выхлопных газах детектируют с помощью датчика 43 NO_x, и степень очистки от NO_x рассчитывают по этой концентрации NO_x. Затем, на этапе 184, определяют, стала ли степень очистки от NO_x равной допустимому уровню RX или меньше. В это время, когда степень очистки от NO_x≥RX, процедура переходит на этап 185, на котором определяют, что водный раствор мочевины является нормальным, и флаг пополнения устанавливают повторно. В отличие от этого, когда степень очистки от NO_x<RX, в этот момент процедура переходит на этап 186, на котором определяют, что водный раствор мочевины является не соответствующим, и что флаг пополнения должен быть повторно установлен.

С другой стороны, во втором примере, когда заканчивают пополнение водного раствора мочевины, насос 19 подачи включают в обратном направлении, и водный раствор мочевины, остававшийся внутри клапана 17 подачи водного раствора мочевины и внутри трубки 18 подачи водного раствора мочевины до пополнения, всасывают в бак 20 водного раствора мочевины. Количество такой всасываемой мочевины меньше, чем количество пополнения водного раствора мочевины, таким образом, она не оказывает влияние на концентрацию водного раствора мочевины после пополнения. В этом втором примере, когда действие всасывания остаточного водного раствора мочевины заканчивается, несоответствие водного раствора мочевины определяют на основе детектируемого значения датчика 43 NO_x.

На фиг.17 показана процедура для определения степени несоответствия водного раствора мочевины для выполнения этого второго примера.

Рассмотрим фиг.17, вначале, на этапе 190, определяют, установлен ли флаг пополнения, представляющий, что произошло пополнение водного раствора мочевины. Когда флаг пополнения установлен, процедура переходит на этап 191, на котором выполняют действие всасывания водного раствора мочевины перед пополнением, который остается внутри клапана 17 подачи водного раствора мочевины и внутри трубки 18 подачи водного раствора мочевины. Затем, на этапе 192, определяют, было ли уже закончено это действие всасывания водного раствора мочевины. Когда действие всасывания водного раствора мочевины уже закончено, процедура переходит на этап 193.

На этапе 193 концентрацию NO_x в выхлопных газах детектируют с помощью датчика 43 NO_x, и степень очистки от NO_x рассчитывают по этой концентрации NO_x. Затем на этапе 194 определяют, достигла ли степень очистки от NO_x допустимого уровня RX или меньше. В это время, если степень очистки от NO_x≥RX, процедура переходит на этап 195, на котором определяют, что водный раствор мочевины является нормальным, и повторно устанавливают флаг пополнения. В отличие от этого, когда степень очистки от NO_x<RX, процедура переходит на этап 196, на котором определяют, что водный раствор мочевины является не соответствующим и флаг пополнения устанавливают повторно.

В двигателе внутреннего сгорания, в выхлопном канале двигателя установлен избирательный по NO_x восстанавливающий катализатор (15). Водный раствор мочевины, содержащийся в баке (20) водного раствора мочевины, подают в избирательный по NO_x восстанавливающий катализатор (15), в котором происходит избирательное восстановление NO_x. Открывание и закрывание порта (40) пополнения водного раствора мочевины бака (20) водного раствора мочевины детектируют и определяют, произошло ли пополнение водного раствора мочевины в баке (20) водного раствора мочевины. Когда определяют, что степень очистки от NO_x упала до допустимого уровня или ниже во время работы двигателя, сразу же после пополнения водного раствора мочевины в баке (20) водного раствора мочевины определяют, что добавленный водный раствор мочевины является не соответствующим. Использование изобретения позволит обеспечить дешево и надежно определять ненормальное состояние водного раствора мочевины. 9 з.п. ф-лы, 17 ил.

1. Устройство очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, в котором в выхлопном канале двигателя предусмотрен избирательный по NO_x восстанавливающий катализатор, водный раствор мочевины, содержащийся в баке водного раствора мочевины, подают в избирательный по NO_x восстанавливающий катализатор и используют аммиак, полученный из водного раствора мочевины, для избирательного восстановления NO_x, содержащихся в выхлопных газах, в котором предусмотрены средство определения пополнения водного раствора мочевины, предназначенное для определения, произошло ли пополнение водного раствора мочевины в баке водного раствора мочевины, и средство определения степени очистки от NO_x, предназначенное для определения, упала ли степень очистки от NO_x до допустимого уровня или ниже, и когда определяют, что степень очистки от NO_x упала до допустимого уровня или ниже во время работы двигателя сразу после пополнения водного раствора мочевины в баке водного раствора мочевины, определяют несоответствие добавленного водного раствора мочевины.

2. Устройство по п.1, в котором детектируют открывание и закрывание порта пополнения водного раствора мочевины бака водного раствора мочевины и определяют, что произошло пополнение водного раствора мочевины, когда порт пополнения водного раствора мочевины открывают и закрывают.

3. Устройство по п.1, в котором уровень жидкости водного раствора мочевины в баке водного раствора мочевины детектируют и определяют, что произошло пополнение водного раствора мочевины, когда уровень жидкости водного раствора мочевины повышается от заданного низкого уровня или меньше и превышает заданный уровень окончания пополнения.

4. Устройство по п.3, в котором предусмотрено средство определения состояния уровня жидкости для определения состояния уровня жидкости водного раствора мочевины в баке водного раствора мочевины, и уровень жидкости в баке водного раствора мочевины детектируют с помощью датчика уровня в соответствии с определением средством определения состояния уровня жидкости.

5. Устройство по п.4, в котором упомянутое средство определения состояния уровня жидкости определяет, является ли рабочее состояние состоянием, в котором величина флуктуации вверх и вниз уровня жидкости водного раствора мочевины в баке водного раствора мочевины становится меньшей, чем заданная допустимая величина флуктуации, и когда рабочее состояние представляет собой состояние, в котором величина флуктуации вверх и вниз уровня жидкости водного раствора мочевины в баке водного раствора мочевины становится меньше, чем заданная допустимая величина флуктуации, уровень жидкости в баке водного раствора мочевины детектируют с помощью датчика уровня.

6. Устройство по п.5, в котором во время интервала, когда переключатель зажигания переведен в положение включено, до срабатывания стартера, определяют, что рабочее состояние представляет собой состояние, в котором величина флуктуации вверх и вниз уровня жидкости водного раствора мочевины в баке водного раствора мочевины становится меньше, чем заданная допустимая величина флуктуации.

7. Устройство по п.5, в котором, когда транспортное средство остановлено, определяют, что рабочее состояние представляет собой состояние, в котором величина флуктуации вверх и вниз уровня жидкости водного раствора мочевины в баке водного раствора мочевины становится меньше, чем заданная допустимая величина флуктуации.

8. Устройство по п.4, в котором упомянутое средство определения состояния уровня жидкости определяет, представляет ли собой рабочее состояние такое состояние, при котором угол наклона транспортного средства относительно горизонтальной плоскости становится меньше, чем заданный допустимый угол наклона, и когда рабочее состояние представляет собой состояние, в котором угол наклона транспортного средства относительно горизонтальной плоскости становится меньше, чем заданный допустимый угол наклона, уровень жидкости внутри бака водного раствора мочевины детектируют с помощью датчика уровня.

9. Устройство по п.1, в котором, когда упомянутое средство определения пополнения водного раствора мочевины определяет, что произошло пополнение водного раствора мочевины внутри бака водного раствора мочевины, определяют, активирован ли избирательный по NO_x восстанавливающий катализатор, и когда определяют, что избирательный по NO_x восстанавливающий катализатор активирован, упомянутое средство определения степени очистки от NO_x определяет, что степень очистки от NO_x упала до допустимого уровня или ниже.

10. Устройство по п.1, в котором, когда упомянутое средство определения пополнения водного раствора мочевины определяет, что произошло пополнение водного раствора мочевины в баке водного раствора мочевины, определяют, остается ли водный раствор мочевины до пополнения внутри клапана подачи водного раствора мочевины, предназначенного для подачи водного раствора мочевины, и внутри трубки подачи водного раствора мочевины, соединенной с клапаном подачи водного раствора мочевины, и когда определяют, что водный раствор мочевины перед пополнением не остается внутри клапана подачи водного раствора мочевины и внутри трубки подачи водного раствора мочевины, упомянутое средство определения степени очистки от NO_x определяет, не упала степень очистки от NO_x до допустимого уровня или ниже.