УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЗА ВЫХЛОПНЫМИ ГАЗАМИ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2017 года по МПК F01N3/20 F01N9/00 

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Изобретение относится к устройству для контроля за выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания.

2. Описание известного уровня техники

[0002] Известен двигатель внутреннего сгорания, который снабжен катализатором, который очищает выхлопные газы от окислов азота (NOx) (например, см. публикацию японской патентной заявки №2014-88800 (JP 2014-88800 А)). Устройство введения добавки, которое добавляет мочевину к выхлопным газам, расположено в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания, и аммиак, вырабатываемый из мочевины, адсорбируется на катализаторе, удаляющем оксиды азота. Далее оксиды азота удаляют путем восстановления аммиаком, адсорбированным на катализаторе.

[0003] Когда на катализаторе адсорбировано недостаточное количество аммиака, удаление окислов азота не может выполняться соответствующим образом. Однако в то же время избыточная величина адсорбции аммиака может привести к проскоку аммиака. Соответственно, желательно, чтобы целевое значение адсорбции было установлено для аммиака, адсорбированного на катализаторе, и на основе этого целевого значения адсорбции выполнялось управление величиной адсорбции аммиака для управления количеством добавляемой мочевины.

[0004] Что касается выполнения управления величиной адсорбции аммиака, важно устранить ошибку между целевым значением адсорбции и фактической величиной адсорбции аммиака. При этом, десорбция и адсорбция аммиака повторяются в катализаторе в результате удаления окислов азота, и это заставляет фактическую величину адсорбции аммиака отклоняться от целевого значения адсорбции. При этом накапливается ошибка.

[0005] В устройстве, описанном в JP 2014-88800 А и в подобных устройствах, процесс приведения в исходное состояние выполняется в этом отношении, когда отклонение между оценочным значением величины адсорбции аммиака и фактической величиной адсорбции аммиака равно или больше заданной величины. Этот процесс приведения в исходное состояние обеспечивает полную десорбцию аммиака из катализатора с помощью процесса повышения температуры выхлопных газов, что вызывает повышение температуры катализатора. Когда выполняется процесс приведения в исходное состояние, накопленная ошибка устраняется, и, таким образом, отклонение фактической величины адсорбции аммиака по отношению к целевому значению адсорбции может быть устранено во время последующего управления величиной адсорбции аммиака.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0006] Однако в устройстве, которое раскрыто в JP 2014-88800 А, вышеописанное отклонение не может быть вычислено с точностью, когда само оценочное значение величины адсорбции аммиака имеет ошибку. В этом случае, ошибочное вычисление отклонения может привести к постоянному состоянию, когда отклонение остается ниже заданной величины. Далее состояние, когда процесс приведения в исходное состояние не выполняется, продолжается, и ошибка может возрастать.

[0007] Изобретение обеспечивает создание устройства для контроля за выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания, которое способно устранить возрастание ошибки фактической величины адсорбции аммиака по отношению к целевому значению адсорбции, что может объясняться продолжением состояния, когда процесс приведения в исходное состояние не выполняется.

[0008] Устройство для контроля за выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания согласно объекту изобретения включает в себя механизм введения добавки, катализатор и электронный блок управления. Механизм введения добавки выполнен с возможностью добавления водного раствора мочевины в выхлопные газы двигателя внутреннего сгорания. Катализатор выполнен с возможностью адсорбции аммиака, выработанного из водного раствора мочевины. Катализатор выполнен с возможностью удаления окислов азота путем использования аммиака, который адсорбирован на катализаторе. Электронный блок управления выполнен с возможностью установки целевого значения адсорбции аммиака, адсорбированного на катализаторе. Электронный блок управления выполнен с возможностью управления механизмом введения добавки так, что количество водного раствора мочевины, добавляемой в выхлопные газы, становится добавляемым количеством, вычисленным на основе целевого значения адсорбции. Электронный блок управления выполнен с возможностью выполнения процесса приведения в исходное для уменьшения количества аммиака, адсорбированного на катализаторе, до «0» в случае, когда суммарное количество окислов азота, поступивших в катализатор, равно или больше заданной величины.

[0009] Число реакций аммиака с окислами азота в катализаторе увеличивается, когда суммарное количество окислов азота, поступающих в катализатор, увеличивается, и, таким образом, увеличивается суммарное значение ошибки между целевой величиной адсорбции аммиака и фактической величиной адсорбции аммиака. Тем не менее, согласно вышеописанному объекту изобретения, процесс приведения в исходное состояние выполняется при условии, что суммарное количество окислов азота, поступивших в катализатор, равно или больше этой заданной величины, и, таким образом, процесс приведения в исходное состояние может надежно выполняться на основе суммарного количества окислов азота. Соответственно, может быть устранено увеличение ошибки фактической величины адсорбции аммиака по отношению к целевому значению адсорбции, которое может объясняться продолжением состояния, когда процесс приведения в исходное состояние не выполняется.

[0010] В устройстве для контроля за выхлопными газами, согласно объекту изобретения, описанному выше, электронный блок управления может быть выполнен с возможностью выполнения процесса по повышению температуры для повышения температуры выхлопных газов, поступающих в катализатор, в качестве процесса приведения в исходное состояние. Согласно этому объекту, температура катализатора возрастает при использовании процесса по повышению температуры, и, таким образом, это способствует десорбции аммиака из катализатора. Соответственно, количество аммиака, адсорбированного на катализаторе, может быть уменьшено до «0».

[0011] В устройстве для контроля за выхлопными газами согласно объекту изобретения, описанному выше, электронный блок управления может быть выполнен с возможностью подъема температуры выхлопных газов до температуры, при которой аммиак десорбируется из катализатора, в качестве процесса приведения в исходное состояние.

[0012] В устройстве для контроля за выхлопными газами согласно объекту изобретения, описанному выше, электронный блок управления может быть выполнен с возможностью остановки добавления водного раствора мочевины из механизма введения добавки, в качестве процесса приведения в исходное состояние. Согласно этому объекту изобретения, добавление водного раствора мочевины останавливается, и, таким образом, процесс по восстановлению для окислов азота, поступающих в катализатор, выполняется аммиаком, адсорбированным на катализаторе, пока добавление водного раствора мочевины не останавливается. Соответственно, аммиак, адсорбированный на катализаторе, расходуется посредством реакции восстановления с использованием оксидов азота, и величина адсорбции аммиака катализатора постепенно уменьшается. Соответственно, в конце количество аммиака, адсорбированного на катализаторе, может быть уменьшено до «0».

[0013] В устройстве для контроля за выхлопными газами согласно объекту изобретения, описанному выше, электронный блок управления может быть выполнен с возможностью измерения времени выполнения процесса приведения в исходное состояние. Электронный блок управления может быть выполнен с возможностью выполнения процесса приведения в исходное состояние, пока измеренное время выполнения не достигнет порогового значения, определенного заранее.

[0014] Согласно этому объекту изобретения, процесс приведения в исходное состояние может выполняться, пока количество аммиака, адсорбированного на катализаторе, не станет равным «0», с использованием порогового значения времени выполнения, установленного соответствующим образом.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0015] Признаки, преимущества, а также техническая и промышленная значимость примерных вариантов осуществления изобретения будут описаны ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые элементы, и на которых:

на Фиг. 1 представлен схематический чертеж, иллюстрирующий двигатель внутреннего сгорания, на котором применен вариант осуществления устройства для контроля за выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания, а также его периферийную конфигурацию;

на Фиг. 2 представлена диаграмма, иллюстрирующая взаимосвязь максимальной величины адсорбции аммиака и величины десорбции аммиака и температуры катализатора;

на Фиг. 3 представлена диаграмма, иллюстрирующая соотношение между температурой катализатора и целевым значением адсорбции;

на Фиг. 4 представлена блок-схема, иллюстрирующая процедуры процесса, относящиеся к выполнению процесса приведения в исходное состояние согласно этому варианту осуществления изобретения;

на Фиг. 5 представлена временная диаграмма, иллюстрирующая результат процесса приведения в исходное состояние согласно этому варианту осуществления изобретения; и

на Фиг. 6 представлена временная диаграмма, иллюстрирующая результат процесса приведения в исходное состояние согласно модифицированному примеру этого варианта осуществления изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0016] Далее будет описан конкретный вариант осуществления устройства для контроля за выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания со ссылкой на фиг. 1-5. На фиг. 1 показан дизельный двигатель (далее именуемый просто «двигателем»), на котором применено устройство для контроля за выхлопными газами согласно этому варианту осуществления изобретения, а также его периферийная конфигурация.

[0017] В двигателе 1 расположено множество цилиндров №1-№4. В головке 2 блока цилиндров, множество клапанов 4а-4d впрыска топлива расположено с привязкой к соответствующим цилиндрам №1-№4. Клапаны 4а-4d впрыскивают топливо в камеры сгорания соответствующих цилиндров №1-№4. В головке 2 блока цилиндров, впускное отверстие для введения свежего воздуха в цилиндры и выпускные отверстия 6а-6d для выпуска газа сгорания из цилиндров также расположены с привязкой к соответствующим цилиндрам №1-№4.

[0018] Клапаны впрыска топлива 4а-4d соединены с общей магистралью 9, которая аккумулирует топливо под высоким давлением. Общая магистраль 9 соединена с питающим насосом 10. Питающий насос 10 всасывает топливо в топливном баке и подает топливо под высоким давлением на общую магистраль 9. Топливо под высоким давлением, которое подается на общую магистраль 9, впрыскивается в цилиндры из клапанов 4а-4d впрыска топлива, когда соответствующие клапаны 4а-4d впрыска топлива открыты.

[0019] Впускной коллектор 7 соединен с впускным отверстием. Впускной коллектор 7 соединен с впускным каналом 3. Впускная дроссельная заслонка 16 для регулировки объема всасываемого воздуха расположена во впускном канале 3.

[0020] Выпускной коллектор 8 соединен с выпускными отверстиями 6а-6d. Выпускной коллектор 8 соединен с выпускным каналом 26. Турбокомпрессор 11, который нагнетает всасываемый воздух, который подается в цилиндры, путем использования давления выхлопных газов, расположен в середине выпускного канала 26. Во впускном канале 3, промежуточный охладитель 18 расположен между впускной стороной компрессора турбокомпрессора 11 и впускной дроссельной заслонкой 16. Промежуточный охладитель 18 охлаждает всасываемый воздух, после того как турбокомпрессор 11 повышает температуру всасываемого воздуха при нагнетании.

[0021] Первый очищающий элемент 30, который очищает выхлопные газы, расположен в середине выпускного канала 26 ниже по потоку относительно выпускной стороны турбины турбокомпрессора 11. В первом очищающем элементе 30, катализатор 31 окисления и фильтр 32 расположены последовательно относительно направления, в котором текут выхлопные газы.

[0022] Катализатор, который выполняет процесс окисления углеводородов НС в выхлопных газах, размещен в катализаторе 31 окисления. Фильтр 32 представляет собой элемент, который собирает твердые частицы (ТЧ) в выхлопных газах и выполнен из пористой керамики. Катализатор, способствующий окислению твердых частиц, находится в фильтре 32. Твердые частицы в выхлопных газах отбирают во время прохода через пористую стенку фильтра 32.

[0023] Клапан 5 добавления топлива для добавления топлива в выхлопные газы расположен вблизи участка подсоединения выпускного коллектора 8. Клапан 5 добавления топлива соединен с питающим насосом 10 через трубку 27 подачи топлива. Местоположение размещения клапана 5 добавления топлива в выпускной системе может быть соответствующим образом изменено постольку, поскольку местоположение размещения клапана 5 добавления топлива находится на впускной стороне первого очищающего элемента 30. Топливо может добавляться в выхлопные газы путем дожигающего впрыска, выполняемого с помощью согласованного времени впрыска топлива.

[0024] Когда количество твердых частиц, собранных фильтром 32, превышает заданную величину, инициируется процесс регенерации для фильтра 32, и топливо впрыскивается в выпускной коллектор 8 из клапана 5 добавления топлива. Это топливо, впрыснутое из клапана 5 добавления топлива, окисляется, когда достигает катализатора 31 окисления. При этом температура выхлопных газов повышается. При этом температура фильтра 32 возрастает из-за выхлопных газов, поступающих в фильтр 32, температура которых повышается катализатором 31 окисления. Это заставляет фильтр 32 регенерироваться при наличии твердых частиц, осадившихся в фильтре 32, в ходе процесса окисления.

[0025] Второй очищающий элемент 40, который очищает выхлопные газы, расположен в середине выпускного канала 26 и на выпускной стороне первого очищающего элемента 30. Катализатор 41 селективного восстановления окислов азота (далее именуемый SCR катализатором), который очищает восстановлением выхлопные газы от окислов азота путем использования аммиака, расположен во втором очищающем элементе 40.

[0026] Третий очищающий элемент 50, который очищает выхлопные газы, расположен в середине выпускного канала 26 и на выпускной стороне второго очищающего элемента 40. Катализатор 51 окисления аммиака, который очищает выхлопные газы от аммиака, расположен в третьем очищающем элементе 50.

[0027] Механизм 200 подачи водного раствора мочевины расположен в двигателе 1 в качестве устройства введения добавки, которое добавляет водный раствор мочевины в выхлопные газы. Бак 210, в котором хранится водный раствор мочевины, клапан 230 добавления мочевины, который подает водный раствор мочевины в выпускной канал 26 путем впрыска, питающий канал 240, который соединяет клапан 230 добавления мочевины и бак 210 друг с другом, а также насос 220, который расположен в середине питающего канала 240, образуют механизм 200 подачи водного раствора мочевины.

[0028] Клапан 230 добавления мочевины расположен между первым очищающим элементом 30 и вторым очищающим элементом 40 в выпускном канале 26. Когда клапан 230 добавления мочевины открыт, водный раствор мочевины подается путем впрыска в выпускной канал 26 через питающий канал 240.

[0029] Насос 220 представляет собой электрический насос. Во время положительного вращения, насос 220 подает водный раствор мочевины из бака 210 на клапан 230 добавления мочевины. Во время обратного вращения, насос 220 подает водный раствор мочевины из клапана 230 добавления мочевины в бак 210. Другими словами, водный раствор мочевины извлекается из клапана 230 добавления мочевины и питающего канала 240, и возвращается в бак 210 во время обратного вращения насоса 220.

[0030] В выпускном канале 26, между клапаном 230 добавления мочевины и SCR катализатором 41 расположена дисперсная пластина 60. Дисперсная пластина 60 способствует распылению водного раствора мочевины путем рассеивания водного раствора мочевины, впрыснутой из клапана 230 добавления мочевины.

[0031] Водный раствор мочевины, которая впрыскивается из клапана 230 добавления мочевины, гидролизуется под действием тепла выхлопных газов и становится аммиаком. Этот аммиак адсорбируется на SCR катализаторе 41, когда достигает SCR катализатора 41. Выхлопные газы восстанавливаются и очищаются от окислов азота аммиаком, который адсорбируется на SCR катализаторе 41.

[0032] Как показано на фиг. 2, максимальное количество адсорбируемого аммиака, который может быть адсорбирован в SCR катализаторе 41, уменьшается, когда увеличивается температура ST слоя в SCR катализаторе, которая представляет собой температуру SCR катализатора 41. Когда температура ST слоя SCR катализатора превышает предельную температуру UT адсорбции, аммиак не может адсорбироваться в SCR катализаторе 41. Когда температура ST слоя SCR превышает температуру DT инициации десорбции, аммиак начинает десорбироваться из SCR катализатора 41. Эта температура DT инициации десорбции представляет собой температуру, которая ниже предельной температуры UT адсорбции. Количество аммиака, которое десорбируется из SCR катализатора 41, увеличивается, когда возрастает температура ST слоя SCR катализатора. Соответственно, максимальная величина адсорбции аммиака уменьшается, и величина десорбции аммиака увеличивается, когда возрастает температура ST слоя SCR катализатора в результате повышения температуры выхлопных газов.

[0033] Двигатель 1 снабжен устройством рециркуляции выхлопных газов (далее, именуемым устройством EGR). Канал 13 EGR, который позволяет впускному коллектору 7 и выпускному коллектору 8 сообщаться друг с другом, клапан 15 EGR, который расположен в канале 13 EGR, охладитель 14 EGR, который расположен в середине канала 13 EGR, и пр., образуют это устройство EGR. Расход EGR регулируется, когда корректируют степень открытия клапана 15 EGR в соответствии с рабочим состоянием двигателя. Расход EGR представляет собой объем выхлопных газов, возвращающихся из выпускного канала 26 во впускной канал. Температура выхлопных газов, которые текут через канал 13 EGR, понижается охладителем 14 EGR.

[0034] К двигателю 1 прикреплены различные датчики, с тем, чтобы определять рабочие состояния двигателя. Например, анемометр 19 определяет объем GA всасываемого воздуха, датчик 20 степени открытия дроссельной заслонки определяет степень открытия впускной дроссельной заслонки 16, датчик 21 угла поворота коленчатого вала определяет обороты NE двигателя, датчик 22 акселератора определяет усилие нажатия на педаль акселератора, то есть, рабочую величину АССР акселератора, датчик 23 температуры наружного воздуха определяет температуру THout наружного воздуха, и датчик 24 скорости транспортного средства определяет скорость SPD транспортного средства, с которой движется транспортное средство, на котором установлен двигатель 1.

[0035] Первый датчик 100 температуры выхлопных газов, который расположен на впускной стороне катализатора 31 окисления, определяет первую температуру ТН1 выхлопных газов, которая представляет собой температуру выхлопных газов до их попадания в катализатор 31 окисления. Датчик 110 дифференциального давления определяет разницу давлений АР между давлением выхлопных газов на впускной и выпускной сторонах фильтра 32.

[0036] В выпускном канале 26, второй датчик 120 температуры выхлопных газов и первый датчик 130 окислов азота расположены между первым очищающим элементом 30 и вторым очищающим элементом 40, и выше по потоку относительно клапана 230 добавления мочевины. Второй датчик 120 температуры выхлопных газов определяет вторую температуру ТН2 выхлопных газов, которая представляет собой температуру выхлопных газов до попадания в SCR катализатор 41. Эта вторая температура ТН2 выхлопных газов более пригодна, чем первая температура ТН1 выхлопных газов в качестве температуры, которая имеет корреляцию с температурой SCR катализатора 41. Первый датчик 130 окислов азота определяет первую концентрацию N1 окислов азота, которая представляет собой концентрацию окислов азота в выхлопных газах до попадания их в SCR катализатор 41.

[0037] В выпускном канале 26, второй датчик 140 окислов азота расположен ниже по потоку относительно третьего очистительного элемента 50. Второй датчик 140 окислов азота определяет вторую концентрацию N2 окислов азота, которая представляет собой концентрацию окислов азота в выхлопных газах, очищенных SCR катализатором 41.

[0038] Выходные сигналы этих датчиков и др. подаются на электронный блок 80 управления. Главным компонентом этого электронного блока 80 управления является микрокомпьютер, который снабжен, например, центральным процессорным устройством (ЦПУ), постоянным запоминающим устройством (ПЗУ), куда заранее загружены различные программы, карты, и пр., оперативным запоминающим устройством (ОЗУ), которое временно хранит результаты расчетов ЦПУ и пр., счетчиком времени, входным интерфейсом, а также выходным интерфейсом.

[0039] Различные типы управления двигателем 1 выполняются электронным блоком 80 управления. Их примеры включают в себя управление количеством впрыскиваемого топлива и управление регулировкой впрыска, относящиеся к клапанам 4а-4d впрыска топлива и клапану 5 добавления топлива, управление выпускным давлением, относящееся к питающему насосу 10, управление величиной привода, относящееся к приводу 17, который открывает или закрывает впускную дроссельную заслонку 16, и управление степенью открытия, относящееся к клапану 15 EGR.

[0040] Электронный блок 80 управления выполняет также различные типы управления очисткой выхлопных газов, примеры чего включают в себя процесс регенерации для сжигания твердых частиц, собранных фильтром 32. Электронный блок 80 управления управляет добавлением водного раствора мочевины через клапан 230 добавления мочевины, в качестве примера управления очисткой выхлопных газов. При этом управлении добавлением, добавляемое количество QE мочевины, которое требуется для процесса по восстановлению окислов азота, выпускаемых из двигателя 1, вычисляется на основе рабочих состояний двигателя и пр.. При этом производится управление открытым состоянием клапана 230 добавления мочевины так, что объем водного раствора мочевины, эквивалентный вычисленному добавляемому количеству QE мочевины, впрыскивается из клапана 230 добавления мочевины. Кроме того, электронный блок 80 управления выполняет управление величиной адсорбции аммиака для управления величиной адсорбции аммиака SCR катализатора 41 в качестве одного из этих управлений добавлением.

[0041] Как показано на фиг. 3, целевое значение NHp адсорбции аммиака, которое требуется для процесса по восстановлению окислов азота в SCR катализаторе 41, устанавливается во время управления величиной адсорбции аммиака. В этом варианте осуществления изобретения, постоянная и фиксированная величина NH1 устанавливается в качестве целевого значения NHp адсорбции в случае, когда температура ST слоя SCR катализатора равна или ниже, чем заданная температура ST1. В области, где температура ST слоя SCR катализатора превышает температуру ST1, величина, которая меньше, чем фиксированная величина NH1, устанавливается в качестве целевого значения NHp адсорбции. Более конкретно, целевое значение NHp адсорбции вариативно устанавливается с возможностью уменьшения, когда температура ST слоя SCR увеличивается. Коррекция добавляемого количества QE мочевины на основе целевого значения NHp адсорбции обеспечивает управление величиной адсорбции аммиака, при этом фактическая величина адсорбции аммиака SCR катализатора 41 (далее, именуемая фактической величиной адсорбции) и целевое значение NHp адсорбции соответствуют друг другу.

[0042] Как описано выше, десорбция и адсорбция аммиака повторяются в SCR катализаторе 41 в результате очистки окислов азота в SCR катализаторе 41. Соответственно, величина NHR фактической адсорбции отклоняется от целевого значения NHp адсорбции, и ошибка фактической величины NHR адсорбции по отношению к целевому значению адсорбции накапливается.

[0043] В этом отношении, электронный блок 80 управления устраняет увеличение ошибки путем выполнения ряда операций процесса, проиллюстрированного на фиг. 4. Как показано на фиг. 4, электронный блок 80 управления сначала считывает суммарное количество NS окислов азота (S100). Суммарное количество NS окислов азота представляет собой суммарную величину объема окислов азота, поступающих в SCR катализатор 41, а также значение, которое получают путем суммирования по времени значений, определяемых первым датчиком 130 окислов азота. Это суммарное количество NS окислов азота вычисляется посредством процесса отдельно от этого процесса. Кроме того, суммарное количество NS окислов азота сбрасывается на «0», и заново запускается процесс суммирования в момент времени, когда заканчивается процесс приведения в исходное состояние (описанный ниже), а также в момент времени, когда заканчивается процесс регенерации для фильтра 32.

[0044] Далее электронный блок 80 управления определяет, является ли суммарное количество NS окислов азота равным или большим, чем пороговое значение NS1 (S110). Число реакций аммиака с окислами азота в SCR катализаторе 41 увеличивается, когда возрастает суммарное количество NS окислов азота, и, таким образом, десорбция и адсорбция аммиака повторяются несколько раз в SCR катализаторе 41. Соответственно, понятно, что совокупное значение ошибки фактической величины NHR адсорбции по отношению к целевому значению NHp адсорбции увеличивается, когда возрастает суммарное количество NS окислов азота. Значение суммарного количества NS окислов азота, с помощью которого можно определить, что суммарное значение ошибки фактической величины NHR адсорбции по отношению к целевому значению NHp адсорбции увеличивается до неприемлемой степени, заранее устанавливают в качестве порогового значения NS1 экспериментальным путем или подобным образом

[0045] Когда суммарное количество NS окислов азота меньше, чем пороговое значение NS1 (S110: NO), суммарное значение ошибки фактической величины NHR адсорбции по отношению к целевому значению NHp адсорбции не является существенно высоким. Соответственно, электронный блок 80 управления временно заканчивает этот процесс.

[0046] Когда суммарное количество NS окислов азота равно или больше, чем пороговое значение NS1 (S110: YES), суммарное значение ошибки фактической величины NHR адсорбции по отношению к целевому значению NHp адсорбции является высоким до неприемлемой степени. Соответственно, электронный блок 80 управления начинает процесс приведения в исходное состояние для уменьшения количества аммиака, адсорбированного на SCR катализаторе 41, до «0» (S120).

[0047] В этом варианте осуществления изобретения, процесс по повышению температуры для повышения температуры выхлопных газов, текущих в SCR катализатор 41, выполняется в качестве процесса приведения в исходное состояние. Этот процесс по повышению температуры может быть выполнен соответствующим образом. Например, температура выхлопных газов может быть повышена путем добавления топлива из клапана 5 добавления топлива или выполнения дожигающего впрыска. Во время выполнения процесса по повышению температуры, температура выхлопных газов возрастает до температуры, при которой аммиак десорбируется из SCR катализатора 41. Более конкретно, температура выхлопных газов возрастает, по меньшей мере, до температуры, при которой количество аммиака, десорбированного из SCR катализатора 41, превышает количество аммиака, адсорбированного на SCR катализаторе 41. В этом варианте осуществления изобретения, например, температура выхлопных газов возрастает до предельной температуры UT адсорбции, при которой адсорбция аммиака на SCR катализаторе 41 становится невозможной. В качестве процесса приведения в исходное состояние, может быть принудительно инициирован процесс регенерации для фильтра 32.

[0048] После инициации процесса приведения в исходное состояние, электронный блок 80 управления измеряет время ЕТ выполнения процесса приведения в исходное состояние (S130). Время ЕТ выполнения обозначает протяженность времени от начала процесса приведения в исходное состояние.

[0049] Далее электронный блок 80 управления определяет, является или нет время ЕТ выполнения равным или большим, чем пороговое значение ЕТ1 (S140). Как и пороговое значение ЕТ1, время ЕТ выполнения устанавливается заранее, что требуется для полной десорбции аммиака, адсорбированного на SCR катализаторе 41.

[0050] Когда время ЕТ выполнения меньше, чем пороговое значение ЕТ1 (S140: NO), электронный блок 80 управления неоднократно выполняет процесс этапа S130 и процесс этапа S140, пока время ЕТ выполнения не станет равным или большим, чем пороговое значение ЕТ1.

[0051] После того как время ЕТ выполнения становится равным или большим, чем пороговое значение ЕТ1, электронный блок 80 управления заканчивает процесс приведения в исходное состояние. Другими словами, процесс по повышению температуры для выхлопных газов заканчивается (S150), и время ЕТ выполнения и суммарное количество NS окислов азота сбрасываются на «О» (S160). Далее электронный блок 80 управления временно заканчивает этот процесс.

[0052] Далее будет описан результат этого варианта осуществления изобретения со ссылкой на фиг. 5. После того как в момент t1 времени суммарное количество NS окислов азота становится равным или большим, чем пороговое значение NS1, температура ST слоя SCR постепенно увеличивается с помощью начавшегося процесса приведения в исходное состояние. Это увеличение температуры ST слоя SCR способствует десорбции аммиака из SCR катализатора 41, и, таким образом, величина NHR фактической адсорбции постепенно уменьшается и достигает «0» в конце, как проиллюстрировано сплошной линией L1.

[0053] Как проиллюстрировано штрихпунктирной линией L2 с двумя точками, рост температуры ST слоя SCR заставляет целевое значение NHp адсорбции постепенно снижаться. После того как температура ST слоя SCR достигает предельной температуры UT адсорбции в момент t2 времени, адсорбция аммиака становится невозможной, и, таким образом, целевое значение NHp адсорбции устанавливается на «0». Добавляемое количество постепенно также уменьшается из-за этого уменьшения целевого значения NHp адсорбции, вызываемого ростом температуры ST слоя SCR. После того как целевое значение NHp адсорбции устанавливается на «0» в момент t2 времени, добавляемое количество для адсорбции аммиака устанавливается на «0».

[0054] После того как время ЕТ выполнения достигает порогового значения ЕТ1 в момент t3 времени, процесс приведения в исходное состояние заканчивается, и температура ST слоя SCR уменьшается. После момента t3 времени, инициируется управление величиной адсорбции аммиака на основе добавления мочевины. Другими словами, целевое значение NHp адсорбции устанавливается на основе температуры ST слоя SCR, и инициируется добавление мочевины для адсорбции аммиака, что позволяет величине NHR фактической адсорбции снова начать повышаться.

[0055] Поскольку процесс приведения в исходное состояние выполняется до инициации управления величиной адсорбции аммиака в момент t3 времени, величина NHR фактической адсорбции временно сбрасывается на «0». Соответственно, суммарная ошибка AG величины NHR фактической адсорбции по отношению к целевой величине NHp адсорбции, предшествующая инициации выполнения процесса приведения в исходное состояние, устраняется. Соответственно, после момента t3 времени, отклонение фактической величины NHR адсорбции по отношению к целевому значению NHp адсорбции остается устраненным, и величина NHR фактической адсорбции SCR катализатора 41 поддерживается на соответствующем уровне в соответствии с целевым значением NHp адсорбции.

[0056] На фиг. 5 состояние, когда величина NHR фактической адсорбции меньше, чем целевое значение NHp адсорбции до выполнения процесса приведения в исходное состояние, показано в качестве примера. Тем не менее, результат, который сходен с вышеописанным результатом, достигается выполнением процесса приведения в исходное состояние даже в состоянии, когда величина NHR фактической адсорбции больше, чем целевое значение NHp адсорбции.

[0057] Величина NHR фактической адсорбции составляет «0» непосредственно после окончания процесса приведения в исходное состояние, и, таким образом, желательно, чтобы величина NHR фактической адсорбции увеличивалась быстро. С этой целью, непосредственно после инициации управления величиной адсорбции аммиака в момент t3 времени на фиг. 5, величина NHR фактической адсорбции может быстро увеличиться путем использования установки для целевого значения NHp адсорбции относительно большей величины вместо целевого значения NHp адсорбции, устанавливаемого на основе температуры ST слоя SCR.

[0058] С помощью данного варианта осуществления, описанного выше, могут быть достигнуты следующие результаты. (1) Процесс приведения в исходное состояние для уменьшения количества аммиака, адсорбированного на SCR катализаторе 41, до «0» выполняется при условии, что суммарное количество NS окислов, поступающих в SCR катализатор 41, равна или больше, чем порог NS1. Соответственно, начало обработки надежно выполняется на основе суммарного количества окислов азота. Таким образом, может быть устранено увеличение ошибки фактической величины NHR адсорбции по отношению к целевому значению NHp адсорбции, что может быть связано с продолжением состояния, когда процесс приведения в исходное состояние не выполняется.

[0059] (2) Процесс по повышению температуры для повышения температуры выхлопных газов, поступающих в SCR катализатор 41, выполняется в качестве процесса приведения в исходное состояние, описанного выше. Соответственно, количество аммиака, адсорбированного на SCR катализаторе 41, может быть уменьшено до «0».

[0060] (3) Время ЕТ выполнения процесса приведения в исходное состояние измеряется, и процесс приведения в исходное состояние выполняется, пока измеренное время ЕТ выполнения не достигнет порогового значения ЕТ1, определенного заранее. Соответственно, процесс приведения в исходное состояние может выполняться, пока количество аммиака, адсорбированного на SCR катализаторе 41, не станет равным «0» с использованием порогового значения ЕТ1, соответствующим образом установленного.

[0061] Вышеописанный вариант осуществления изобретения может выполняться путем модификации следующим образом. В варианте осуществления, описанном выше, постоянная и фиксированная величина NH1 установлена в качестве целевого значения NHp адсорбции, как показано на фиг. 3, в случае, когда температура ST слоя SCR равна или ниже, чем заданная температура ST1. Тем не менее, способ, которым установлено целевое значение NHp адсорбции, может быть соответствующим образом изменен. Например, целевое значение NHp адсорбции может вариативно устанавливаться в соответствии с температурой ST слоя SCR даже в случае, когда температура ST слоя SCR равна или ниже, чем заданная температура ST1. Кроме того, целевое значение NHp адсорбции может вариативно устанавливаться на основе количества окислов азота, поступающих в SCR катализатор 41 в единицу времени.

[0062] Суммарное количество NS окислов азота представляет собой величину, которую получают путем суммирования по времени значений, которые определяются первым датчиком 130 окислов азота. Вместо этого, тем не менее, суммарное количество NS окислов азота может быть получено с использованием количества окислов азота, поступающих в SCR катализатор 41, оцениваемого исходя из рабочих состояний двигателя (например, количества впрыскиваемого топлива и оборотов двигателя), причем эта оценочная величина является суммированной по времени.

[0063] Процесс по повышению температуры для повышения температуры выхлопных газов, поступающих в SCR катализатор 41, выполняется в качестве процесса приведения в исходное состояние. Вместо этого, тем не менее, может выполняться процесс для остановки добавления мочевины из механизма 200 подачи мочевины, в качестве процесса приведения в исходное состояние, как показано на фиг. 6. Когда добавление мочевины останавливается, как описано выше, процесс по восстановлению окислов азота, поступающих в SCR катализатор 41, выполняется аммиаком, адсорбированным на SCR катализаторе 41 до того, как останавливается добавление мочевины. Соответственно, аммиак, адсорбированный на SCR катализаторе 41, расходуется посредством реакции восстановления с помощью окислов азота после момента tl времени, как показано на фиг. 6, и величина адсорбции аммиака SCR катализатора 41 постепенно уменьшается. Соответственно, в конце количество аммиака, адсорбированного на SCR катализаторе 41, может уменьшиться до «0».

[0064] Кроме того, процесс по повышению температуры для повышения температуры выхлопных газов, поступающих в SCR катализатор 41, и процесс для остановки добавления мочевины из механизма 200 подачи мочевины могут быть использованы в сочетании друг с другом в качестве процесса приведения в исходное состояние.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Устройство для контроля за выхлопными газами для двигателя (1) внутреннего сгорания содержит добавляющий механизм (200), катализатор (41) и электронный блок (80) управления. Добавляющий механизм (200) выполнен с возможностью добавления водного раствора мочевины в выхлопные газы двигателя внутреннего сгорания. Катализатор (41) выполнен с возможностью адсорбции аммиака, вырабатываемого из водного раствора мочевины, и с возможностью удаления окислов азота путем использования аммиака, адсорбированного на катализаторе (41). Электронный блок (80) управления выполнен с возможностью установки целевого значения адсорбции аммиака для аммиака, адсорбированного на катализаторе (41). Электронный блок (80) управления управляет механизмом (200) введения добавки так, что количество водного раствора мочевины, добавляемой в выхлопные газы, становится добавляемым количеством, вычисленным на основе целевого значения адсорбции. Электронный блок (80) управления выполнен с возможностью выполнения процесса приведения в исходное состояние для уменьшения количества аммиака, адсорбированного на катализаторе (41), до «0» в случае, когда суммарное количество NS окислов азота, поступающих в катализатор, равно или больше заданной величины. Технический результат заключается в устранении ошибки между фактической величиной адсорбции аммиака и целевым значением адсорбции. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для контроля за выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания, содержащее:

добавляющий механизм, выполненный с возможностью добавления водного раствора мочевины в выхлопные газы двигателя внутреннего сгорания;

катализатор, выполненный с возможностью адсорбции аммиака, вырабатываемого из водного раствора мочевины, при этом катализатор выполнен с возможностью удаления окислов азота путем использования аммиака, адсорбированного на катализаторе; и

электронный блок управления, выполненный с возможностью установки целевого значения адсорбции аммиака для аммиака, адсорбированного на катализаторе, причем электронный блок управления выполнен с возможностью управления механизмом введения добавки так, что количество водного раствора мочевины, добавляемой в выхлопные газы, становится добавляемым количеством, вычисленным на основе целевого значения адсорбции, и при этом электронный блок управления выполнен с возможностью выполнения процесса приведения в исходное состояние для уменьшения количества аммиака, адсорбированного на катализаторе, до «0» в случае, когда суммарное количество NS окислов азота, поступающих в катализатор, равно или больше заданной величины.

2. Устройство для контроля за выхлопными газами по п. 1, в котором электронный блок управления выполнен с возможностью выполнения процесса по повышению температуры для повышения температуры выхлопных газов, поступающих в катализатор, в качестве процесса приведения в исходное состояние.

3. Устройство для контроля за выхлопными газами по п. 2, в котором электронный блок управления выполнен с возможностью повышения температуры выхлопных газов до температуры, при которой аммиак десорбируется на катализаторе, в качестве процесса приведения в исходное состояние.

4. Устройство для контроля за выхлопными газами по п. 1, в котором электронный блок управления выполнен с возможностью остановки добавления мочевины из механизма введения добавки в качестве процесса приведения в исходное состояние.

5. Устройство для контроля за выхлопными газами по любому из пп. 1-4, в котором электронный блок управления выполнен с возможностью измерения времени выполнения процесса приведения в исходное состояние, и при этом электронный блок управления выполнен с возможностью выполнения процесса приведения в исходное состояние, пока измеренное время выполнения не достигнет порогового значения, определенного заранее.