УСТРОЙСТВО ПОДАЧИ ВОДНОГО РАСТВОРА МОЧЕВИНЫ И СПОСОБ ПОДАЧИ ВОДНОГО РАСТВОРА МОЧЕВИНЫ 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 подачи водного раствора мочевины и способу подачи водного раствора мочевины для двигателя внутреннего сгорания.

2. ОПИСАНИЕ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ

[0002] Способ очистки с использованием водного раствора мочевины известен как пример способа удаления NO_x, содержащийся в выхлопных газах двигателя внутреннего сгорания. В двигателе внутреннего сгорания, использующем этот способ очистки, водный раствор мочевины содержится в бачке, а инжектор мочевины, который впрыскивает водный раствор мочевины, расположен в выхлопном канале. Водный раствор мочевины, который хранится в бачке, под давлением подают к инжектору мочевины с помощью насоса, и водный раствор мочевины вводится инжектором мочевины в выхлопные газы. Водный раствор мочевины, добавляемый в выхлопные газы, гидролизируется под действием тепла выхлопных газов, и затем вырабатывается аммиак. Образованный аммиак адсорбируется на катализаторе удаления NO_x, расположенном в выхлопном канале, и используется при удалении NO_x посредством восстановления.

[0003] В некоторых случаях температура водного раствора мочевины в инжекторе мочевины повышается из-за повышения температуры инжектора мочевины, так как инжектор мочевины подвергается воздействию выхлопных газов. Затем инжектор мочевины может быть подвержен коррозии из-за повышенной температуры водного раствора мочевины. В опубликованной заявке на патент Японии №2014-222064 раскрывается устройство, которое осуществляет внесение охладителя (защитное впрыскивание) для внесения водного раствора мочевины в выхлопные газы таким образом, что инжектор мочевины охлаждается. Когда водный раствор мочевины вводится инжектором мочевины в выхлопные газы посредством этого внесения охладителя, водный раствор мочевины с относительно низкой температурой поступает в инжектор мочевины из бачка и, таким образом, инжектор мочевины охлаждается.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0004] Когда водный раствор мочевины в количестве для внесения, необходимом для охлаждения инжектора мочевины, не может подаваться из бачка в инжектор мочевины, ранее добавленный водный раствор мочевины остается в инжекторе мочевины. Соответственно, температура остаточного водного раствора мочевины повышается с увеличением температуры инжектора мочевины, который взаимодействует с выхлопными газами, и затем инжектор мочевины может быть подвержен коррозии.

[0005] Настоящее изобретение обеспечивает устройство подачи водного раствора мочевины и способ подачи водного раствора мочевины для двигателя внутреннего сгорания, который способен подавлять коррозию инжектора мочевины, который взаимодействует с водным раствором мочевины.

[0006] Первый аспект настоящего изобретения обеспечивает устройство подачи водного раствора мочевины для двигателя внутреннего сгорания, при этом двигатель внутреннего сгорания включает в себя выхлопной канал. Устройство подачи водного раствора мочевины содержит: бачок для хранения водного раствора мочевины; инжектор мочевины, расположенный в выхлопном канале, причем инжектор мочевины сконфигурирован для внесения водного раствора мочевины в выхлопные газы двигателя внутреннего сгорания; трубопровод водного раствора мочевины, сконфигурированный для подачи водного раствора мочевины, находящегося в бачке, к инжектору мочевины; насос, расположенный в трубопроводе водного раствора мочевины; и электронный блок управления. Электронный блок управления сконфигурирован с возможностью выполнения управления возвратом, управление возвратом представляет собой управление возвратом водного раствора мочевины, находящегося в инжекторе мочевины, в бачок, когда электронный блок управления определяет, что водный раствор мочевины в количестве для внесения, необходимом для охлаждения инжектора мочевины, не подается из бачка к инжектору мочевины.

[0007] В соответствии с описанной выше конфигурацией, водный раствор мочевины, находящийся в инжекторе мочевины, возвращается в бачок, когда водный раствор мочевины в количестве для внесения, необходимом для охлаждения инжектора мочевины, не может подаваться из бачка к инжектору мочевины. Соответственно, можно воспрепятствовать тому, чтобы водный раствор мочевины оставался в инжекторе мочевины, в случае, когда достаточный эффект охлаждения инжектора мочевины путем внесения мочевины не достигается. Следовательно, можно устранить коррозию инжектора мочевины, обусловленную водным раствором мочевины.

[0008] Устройство подачи водного раствора мочевины может дополнительно включать в себя устройство определения давления, сконфигурированное для определения давления водного раствора мочевины, подаваемого к инжектору мочевины, и устройство определения количества воды, сконфигурированное для определения количества водного раствора мочевины в бачке. Электронный блок управления может быть сконфигурирован для определения того, что водный раствор мочевины в количестве для внесения, необходимом для охлаждения инжектора мочевины, не подается из бачка к инжектору мочевины, когда давление водного раствора мочевины, определяемое устройством определения давления, равно или ниже, чем заранее заданное давление, и количество водного раствора мочевины, определяемое устройством определения количества воды, равно или меньше, чем заранее заданное пороговое значение.

[0009] Когда количество водного раствора мочевины в бачке уменьшается, то поверхность жидкости водного раствора мочевины приближается к всасывающему отверстию насоса и, таким образом, насос все более и более вероятно будет всасывать воздух. Когда насос всасывает также и воздух, то давление водного раствора мочевины, который подается к инжектору мочевины, снижается. В соответствии с конфигурацией, описанной выше, определено, что текущее состояние является состоянием, в котором водный раствор мочевины в количестве для внесения, необходимом для охлаждения инжектора мочевины, не может быть подан из бачка к инжектору мочевины, когда давление водного раствора мочевины, подаваемого к инжектору мочевины, равно или ниже заранее заданного давления, и количество водного раствора мочевины в бачке равно или меньше заранее заданного порогового значения. Соответственно, может быть соответствующим образом определено, что текущее состояние является состоянием, в котором водный раствор мочевины в количестве, эквивалентном количеству для внесения, необходимому для охлаждения инжектора мочевины, не может быть подан из бачка в инжектор мочевины.

[0010] Поверхность жидкости водного раствора мочевины приближается к всасывающему отверстию насоса, даже если количество водного раствора мочевины в бачке является достаточным, когда высота поверхности жидкости в непосредственной близости от всасывающего отверстия насоса уменьшается из-за наклона поверхности жидкости водного раствора мочевины. В этом случае сообщение насоса с воздухом становится все более и более вероятным, и водный раствор мочевины в количестве для внесения, необходимом для охлаждения инжектора мочевины, не может быть подан из бачка к инжектору мочевины, когда насос фактически сообщается с воздухом. Устройство подачи водного раствора мочевины может дополнительно включать в себя блок определения наклона, сконфигурированный для определения угла наклона поверхности жидкости водного раствора мочевины в бачке. Электронный блок управления может быть сконфигурирован с возможностью коррекции количества водного раствора мочевины, определяемого устройством определения количества воды, на основе угла наклона поверхности жидкости, определяемого блоком определения наклона.

[0011] В соответствии с описанной выше конфигурацией, количество водного раствора мочевины корректируется на основе величины угла наклона поверхности жидкости и, таким образом, может быть точно определено, является ли текущее состояние состоянием, в котором водный раствор мочевины в количестве для внесения, необходимом для охлаждения инжектора мочевины, не может быть подан из бачка к инжектору мочевины.

[0012] Водный раствор мочевины в бачке замерзает при крайне низкой температуре и, таким образом, предпочтительно, чтобы нагреватель был расположен таким образом, чтобы нагревать и согревать водный раствор мочевины в бачке. В состоянии, в котором водный раствор мочевины замерзает и водный раствор мочевины не полностью прогрет, количество водного раствора мочевины, которое может быть подано в инжектор мочевины, мало, даже если количество водного раствора мочевины в бачке является достаточным. Соответственно, когда внесение мочевины для охлаждения продолжается, поверхность жидкости водного раствора мочевины, который разморозили, приближается к всасывающему отверстию насоса и, таким образом, сообщение насоса с воздухом становится все более и более вероятным, и водный раствор мочевины в количестве для внесения, необходимом для охлаждения инжектора мочевины, не может быть подан из бачка к инжектору мочевины, когда насос, фактически, сообщается с воздухом. Количество водного раствора мочевины, которое размораживается нагревателем, увеличивается пропорционально продолжительности времени размораживания водного раствора мочевины, размораживаемого нагревателем. Водный раствор мочевины может дополнительно включать в себя нагреватель, сконфигурированный, чтобы нагревать и размораживать водный раствор мочевины в бачке. Электронный блок управления может быть сконфигурирован с возможностью измерения продолжительности времени оттаивания водного раствора мочевины, размораживаемого нагревателем, и электронный блок управления может быть сконфигурирован с возможностью коррекции количества водного раствора мочевины, определяемого устройством определения количества воды на основе продолжительности времени оттаивания.

[0013] В соответствии с описанной выше конфигурацией, количество водного раствора мочевины корректируется на основе продолжительности времени размораживания, которое пропорционально количеству размороженного водного раствора мочевины и, таким образом, может быть точно определено, является ли текущее состояние состоянием, в котором водный раствор мочевины в количестве для внесения, необходимом для охлаждения инжектора мочевины, не может быть подан из бачка к инжектору мочевины.

[0014] Когда давление водного раствора мочевины, подаваемого к инжектору мочевины, снижается, выполняется управление давлением для повышения давления водного раствора мочевины путем увеличения скорости вращения насоса. Затем пониженное давление водного раствора мочевины может быть восстановлено. После того, как количество водного раствора мочевины в бачке снижается до точки всасывания воздуха насосом, давление водного раствора мочевины не может быть восстановлено, даже если многократно выполняется управление давлением. Соответственно, является ли текущее состояние состоянием, в котором водный раствор мочевины в количестве для внесения, необходимом для охлаждения инжектора мочевины, не может быть подан из бачка к инжектору мочевины, также может быть определено на основании того, сколько раз выполняется процесс управления давлением.

[0015] Устройство подачи водного раствора мочевины может дополнительно включать в себя устройство определения давления, сконфигурированное для определения давления водного раствора мочевины, подаваемого к инжектору мочевины. Электронный блок управления может быть сконфигурирован с возможностью неоднократного выполнения управления давлением, когда давление водного раствора мочевины, определяемое устройством определения давления, равно или ниже, чем первое заранее заданное давление, при этом управление давлением представляет собой процесс управления для повышения давления водного раствора мочевины путем увеличения скорости вращения насоса. Электронный блок управления может быть сконфигурирован с возможностью определять, что водный раствор мочевины в количестве для внесения, необходимом для охлаждения инжектора мочевины, не подается из бачка к инжектору мочевины, когда количество выполненных процессов управление давлением превышает заранее заданное число, и давление водного раствора мочевины еще не достигло второго заранее заданного давления. Второе заранее заданное давление может быть выше, чем первое заранее заданное давление.

[0016] В соответствии с описанной выше конфигурацией, может быть соответствующим образом определено, без учета количества водного раствора мочевины в бачке, что текущее состояние является состоянием, в котором водный раствор мочевины в количестве для внесения, необходимом для охлаждения инжектора мочевины, не может быть подан из бачка к инжектору мочевины. Кроме того, так как не учтено количество водного раствора мочевины в бачке, то может быть точно определено, что, даже не принимая во внимание наклон поверхности жидкости водного раствора мочевины и количество оттаявшего водного раствора мочевины в бачке, является ли текущее состояние состоянием, в котором водный раствор мочевины в количестве для внесения, необходимом для охлаждения инжектора мочевины, не может быть подан из бачка к инжектору мочевины.

[0017] Второй аспект настоящего изобретения обеспечивает способ подачи водного раствора мочевины для двигателя внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания включает в себя выхлопной канал, бачок, инжектор мочевины, трубопровод водного раствора мочевины и насос. Бачок предназначен для хранения водного раствора мочевины. Инжектор мочевины расположен в выхлопном канале. Инжектор мочевины сконфигурирован для внесения водного раствора мочевины в выхлопные газы двигателя внутреннего сгорания. Трубопровод водного раствора мочевины сконфигурирован для подачи водного раствора мочевины, находящегося в бачке, к инжектору мочевины. Насос расположен в трубопроводе водного раствора мочевины. Способ подачи водного раствора мочевины включает в себя: возврат водного раствора мочевины, находящегося в инжекторе мочевины, в бачок, когда электронный блок управления определяет, что водный раствор мочевины в количестве для внесения, необходимом для охлаждения инжектора мочевины, не подается из бачка к инжектору мочевины.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0018] Признаки, преимущества, техническое и промышленное значение примеров осуществления настоящего изобретения будут описаны ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые элементы и на которых:

фиг. 1 представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую конфигурацию двигателя внутреннего сгорания, который снабжен устройством подачи водного раствора мочевины в соответствии с первым примером осуществления изобретения;

фиг. 2 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую процесс замедления коррозии в соответствии с первым примером осуществления изобретения;

фиг. 3 представляет собой временную диаграмму, показывающую эффект замедления коррозии;

фиг. 4 представляет собой временную диаграмму, показывающую эффект замедления коррозии;

фиг. 5 показывает блок-схему, иллюстрирующую процесс замедления коррозии в соответствии со вторым примером осуществления изобретения;

фиг. 6 показывает блок-схему, иллюстрирующую процесс замедления коррозии в соответствии с модификацией первого примера осуществления изобретения;

фиг. 7 показывает блок-схему, иллюстрирующую процесс замедления коррозии в соответствии с другой модификацией первого примера осуществления изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0019] Ниже описан конкретный первый пример осуществления устройства подачи водного раствора мочевины для двигателя внутреннего сгорания со ссылкой на фиг. 1-4.

[0020] Конфигурация двигателя 1 внутреннего сгорания, в котором применяется устройство подачи водного раствора мочевины, показана на фиг. 1. Двигатель 1 внутреннего сгорания согласно этому примеру осуществления изобретения является дизельным двигателем. Двигатель 1 внутреннего сгорания согласно этому примеру осуществления изобретения установлен на транспортном средстве. Множество цилиндров #1- #4 расположено в двигателе 1 внутреннего сгорания. Множество клапанов 4a-4d впрыска топлива установлено на головке 2 блока цилиндров, в соответствии с цилиндрами #1-#4. Эти клапаны 4a-4d впрыска топлива впрыскивают топливо в камеры сгорания цилиндров #1-#4. Впускное отверстие для подачи свежего воздуха в цилиндры и выпускные отверстия 6a-6d для отвода отработанных газов из цилиндров расположены на головке 2 цилиндра в соответствии с цилиндрами от #1 до #4.

[0021] Клапаны 4a-4d впрыска топлива соединены с системой 9 впрыска топлива, которая аккумулирует топливо под высоким давлением. Система 9 впрыска топлива соединена с топливным насосом 10. Топливный насос 10 всасывает топливо из топливного бака и подает топливо под высоким давлением в систему 9 впрыска топлива. Когда клапаны 4a-4d впрыска топлива открыты, то топливо, под высоким давлением подаваемое в систему 9 впрыска топлива, впрыскивается в цилиндры из соответствующих клапанов 4a-4d впрыска топлива.

[0022] Впускной коллектор 7 соединен с впускным отверстием. Впускной коллектор 7 соединен с впускным трубопроводом 3. Впускной клапан 16 дроссельной заслонки для регулировки объема всасываемого воздуха установлен во впускном трубопроводе 3.

[0023] Выпускной коллектор 8 соединен с выпускными отверстиями 6а-6d. Выпускной коллектор 8 соединен с выхлопным каналом 28. Турбонагнетатель 11, который нагнетает всасываемый воздух, подаваемый в цилиндры, используя выпускной трубопровод, расположен в середине выхлопного канала 28. На впускном трубопроводе 3 установлен промежуточный охладитель 18 между впускным компрессором турбонагнетателя 11 и впускным клапаном 16 дроссельной заслонки. Промежуточный охладитель 18 охлаждает отсасываемый воздух с повышенной температурой посредством наддува турбонагнетателем 11.

[0024] Первый очищающий элемент 30, который очищает выхлопные газы, расположен на выпускной стороне от выпускной турбины турбонагнетателя 11 и в середине выхлопного канала 28. В первом очищающем элементе 30 установлены окислительный катализатор 31 и фильтр 32 в указанной последовательности по отношению к направлению, в котором текут выхлопные газы.

[0025] Реакция катализа, посредством которой окисляется НС в выхлопных газах, выполняется в окислительном катализаторе 31. Фильтр 32 является элементом, который собирает твердые частицы (ТЧ) в выхлопных газах, и сконфигурирован для использования пористой керамики. Реакция катализа, посредством которой осуществляется окисление твердых частиц, поддерживается на фильтре 32. Твердые частицы в выхлопных газах собираются при прохождении выхлопных газов через пористую стенку фильтра 32.

[0026] Клапан 5 ввода топлива для подачи топлива в качестве добавки в окислительный катализатор 31 и фильтр 32 расположены в непосредственной близости от соединительной части выпускного коллектора 8. Клапан 5 ввода топлива соединен с топливным насосом 10 через подающий топливопровод 29. Местоположение, в котором установлен клапан 5 ввода топлива, может быть соответствующим образом изменено, поскольку это местоположение находится на впускной стороне от первого очищающего элемента 30 в выхлопной системе. В качестве добавки может подаваться топливо на окислительный катализатор 31 и фильтр 32 с помощью дожигающего впрыска с регулируемым моментом впрыска топлива.

[0027] Когда количество твердых частиц, собранное с помощью фильтра 32, превышает заранее заданное значение, инициируется процесс регенерации фильтра 32. Во время выполнения процесса регенерации фильтра 32 топливо впрыскивается в выпускной коллектор 8 из клапана 5 ввода топлива. Топливо, которое впрыскивается из клапана 5 ввода топлива, сгорает при достижении окислительного катализатора 31. Затем температура выхлопных газов повышается. Затем температура фильтра 32 повышается за счет выхлопных газов, нагретых на окислительном катализаторе 31, которые поступают на фильтр 32. Таким образом, фильтр 32 регенерируется за счет того, что твердые частицы, осевшие на фильтре 32, подвергаются окислению.

[0028] Второй очищающий элемент 40, который очищает выхлопные газы, расположен на выпускной стороне первого очищающего элемента 30 и в середине выхлопного канала 28. Катализатор 41 селективного восстановления NO_x (далее упоминаемый как SCR катализатор), используемый в качестве катализатора, который удаляет NO_x в выхлопных газах, установлен во втором очищающем элементе 40.

[0029] Третий очищающий элемент 50, который очищает выхлопные газы, расположен на выпускной стороне второго очищающего элемента 40 и в середине выхлопного канала 28. Катализатор 51 окисления аммиака, который преобразует аммиак в выхлопных газах, установлен в третьем очищающем элементе 50.

[0030] Устройство 200 подачи водного раствора мочевины, которое добавляет водный раствор мочевины в выхлопные газы, расположено в двигателе 1 внутреннего сгорания. Устройство 200 подачи водного раствора мочевины содержит бачок 210, который хранит водный раствор мочевины, инжектор 230 мочевины, который подает водный раствор мочевины в выхлопной канал 28 посредством впрыска, трубопровод 240 водного раствора мочевины, который соединяет инжектор 230 мочевины и бачок 210 друг с другом, электрический насос 220, который расположен в середине трубопровода 240 водного раствора мочевины и тому подобное.

[0031] Нагреватель для оттаивании замороженного водного раствора мочевины или ингибирования водного раствора мочевины от замерзания расположен в устройстве 200 подачи водного раствора мочевины. Например, в данном примере осуществления изобретения электрический нагреватель 290 расположен в каждом элементе из следующего: бачок 210, трубопровод 240 водного раствора мочевины и насос 220.

[0032] Инжектор 230 мочевины расположен между первым очищающим элементом 30 и вторым очищающим элементом 40 в выхлопном канале 28. Инжектор 230 мочевины имеет отверстие для впрыскивания, направленное к SCR катализатору 41. Когда инжектор 230 мочевины открыт, водный раствор мочевины поставляется посредством впрыска в выхлопной канал 28 через трубопровод 240 водного раствора мочевины.

[0033] Дисперсионная пластина 60 расположена между инжектором 230 мочевины и SCR катализатором 41 в выхлопном канале 28. Дисперсионная пластина 60 способствует распылению водного раствора мочевины путем диспергирования водного раствора мочевины, впрыскиваемого из инжектора 230 мочевины на впускной стороне SCR катализатора 41.

[0034] Водный раствор мочевины, впрыскиваемый инжектором 230 мочевины, превращается в аммиак после реакции гидролиза посредством тепла выхлопных газов. Этот аммиак адсорбируется на SCR катализаторе 41. Затем осуществляется очистка выхлопных газов посредством восстановления NO_x с помощью аммиака, адсорбированного на SCR катализаторе 41.

[0035] Двигатель 1 внутреннего сгорания также снабжен устройством рециркуляции выхлопных газов (далее упоминаемым как EGR устройство). Это EGR устройство представляет собой устройство, которое уменьшает количество вырабатываемого NO_x путем введения некоторого количества выхлопных газов во всасываемый воздух и понижения температуры сгорания в цилиндре. EGR трубопровод 13, EGR клапан 15, EGR охладитель 14 и тому подобное образуют EGR устройство. EGR трубопровод 13 обеспечивает связь впускного трубопровода 3 и выпускного коллектора 8 друг с другом. EGR клапан 15 расположен в EGR трубопроводе 13. Объем рециркуляции выхлопных газов, который вводят во впускной трубопровод 3 из выхлопного канала 28, то есть EGR объем, регулируется посредством величины открытия EGR клапана 15. Температура выхлопных газов, которые протекают через EGR трубопровод 13, снижается посредством EGR охладителя 14.

[0036] Различные датчики для определения состояния функционирования двигателя установлены в двигателе 1 внутреннего сгорания. Например, измеритель 19 потока воздуха определяет объем GA всасываемого воздуха. Датчик 20 степени открытия клапана дроссельной заслонки определяет степень открытия впускного клапана 16 дроссельной заслонки. Датчик 21 угла поворота коленчатого вала определяет скорость NE вращения двигателя. Датчик 22 акселератора определяет величину АССР воздействия на акселератор, которое представляет собой величину нажатия на педаль акселератора. Датчик 23 температуры наружного воздуха определяет температуру THout наружного воздуха. Датчик 24 скорости автомобиля определяет скорость SPD транспортного средства, которая является скоростью движения транспортного средства, на котором установлен двигатель 1 внутреннего сгорания. Датчик 25 угла наклона представляет собой датчик, который определяет угол AR наклона транспортного средства. Угол AR наклона представляет величину угла наклона поверхности жидкости водного раствора мочевины в бачке 210, по отношению к горизонтальной плоскости. Датчик 260 давления в качестве устройства определения давления, которое расположено в трубопроводе 240 водного раствора мочевины в непосредственной близости от инжектора 230 мочевины, определяет величину давления PN водного раствора мочевины, которое является давлением водного раствора мочевины, подаваемого в инжектор 230 мочевины. Датчик 270 температуры, который расположен на бачке 210, определяет температуру THn водного раствора мочевины, которая является температурой водного раствора мочевины в бачке 210. Датчик 280 уровня в качестве устройства для определения количества воды, который расположен в бачке 210, определяет количество RN водного раствора мочевины, которое представляет собой количество водного раствора мочевины, находящегося в бачке 210.

[0037] Первый датчик 100 температуры выхлопных газов, который расположен на впускной стороне катализатора 31 окисления, определяет первую температуру ТН1 выхлопных газов, которая является температурой выхлопных газов, который еще должен поступить на катализатор 31 окисления. Датчик 110 разности давления определяет перепад давления АР, который представляет собой разность давлений между давлением выхлопных газов на впускной стороне фильтра 32 и давлением выхлопных газов на выпускной стороне фильтра 32. В выхлопном канале 28 второй датчик 120 температуры выхлопных газов и первый датчик 130 NO_x установлены на впускной стороне инжектора 230 мочевины и между первым очищающим элементом 30 и вторым очищающим элементом 40. Второй датчик 120 температуры выхлопных газов определяет вторую температуру ТН2 выхлопных газов, которая является температурой выхлопных газов, которым еще предстоит течь к SCR катализатору 41. Первый датчик 130 NO_x определяет первую концентрацию N1 NO_x, которая представляет собой концентрацию NO_x в выхлопных газах, которые должны поступить на SCR катализатор 41, то есть представляет собой концентрацию NO_x в выхлопных газах, которые должны быть очищены с помощью SCR катализатора 41. Первая концентрация N1 NO_x может быть оценена на основании различных значений, относящихся к работе двигателя, таких как количество топлива, впрыскиваемого из клапанов 4a-4d впрыска топлива, момент впрыска топлива, скорость вращения двигателя и объем GA всасываемого воздуха, ассоциированный с воздушно-топливным отношением.

[0038] В выхлопном канале 28 второй датчик 140 NO_x установлен на выпускной стороне третьего очищающего элемента 50 для. Второй датчик 140 NO_x определяет вторую концентрацию N2 NO_x, которая представляет собой концентрацию NO_x в выхлопных газах, очищенных посредством SCR катализатора 41. Выходные сигналы этих различных датчиков и т.п. поступают в электронный блок управления 80. Этот электронный блок управления 80 сконфигурирован так, что имеет микрокомпьютер в качестве основного компонента. Микрокомпьютер снабжен центральным процессором (CPU), постоянным запоминающим устройством (ROM), в котором заранее сохранены различные программы, карты и т.п., оперативным запоминающим устройством (RAM), которое временно хранит результаты вычислений центрального процессора и т.п., счетчиком таймера, интерфейсом ввода, интерфейс вывода и тому подобным.

[0039] Электронный блок управления 80 сконфигурирован для выполнения различных типов режимов управления для двигателя 1 внутреннего сгорания, таких как управление впрыском топлива для клапанов 4a-4d впрыска топлива и клапана 5 ввода топлива, управление давлением нагнетания для топливного насоса 10, управление исполнительным механизмом 17, который открывает и закрывает впускной клапан 16 дроссельной заслонки, и управление степенью открытия EGR клапана 15. Кроме того, различные элементы процесса управления для очистки выхлопных газов, такие, как описанный выше процесс регенерации для сжигания твердых частиц, собранных с помощью фильтра 32, выполняются с помощью электронного блока управления 80.

[0040] Электронный блок 80 управления управляет процессом внесения водного раствора мочевины с помощью инжектора 230 мочевины в качестве примера процесса управления очисткой выхлопных газов. Во время этого управления внесением количество QE мочевины для внесения, необходимое для выполнения процесса восстановления NO_x, испускаемого двигателем 1 внутреннего сгорания, вычисляется на основании параметров состояния работы двигателя и тому подобное. Затем степень открытия инжектора 230 мочевины управляется таким образом, что эквивалент мочевины в вычисленном количестве, таком как количество QE мочевины для внесения, впрыскивается из инжектора 230 мочевины.

[0041] Оконечность инжектора 230 мочевины подвергается воздействию выхлопных газов и, таким образом, подвергается тепловому разрушению в некоторых случаях. Когда водный раствор мочевины впрыскивается из инжектора 230 мочевины, водный раствор мочевины с относительно низкой температурой поступает на инжектор 230 мочевины из бачка 210 и, таким образом, инжектор 230 мочевины охлаждается. В связи с этим, электронный блок управления 80 выполняет ввод охладителя для охлаждения инжектора 230 мочевины путем впрыскивания водного раствора мочевины из инжектора 230 мочевины. Во время внесения охладителя, количество QEC для внесения, необходимое для охлаждения, которое представляет собой вносимое количество водного раствора мочевины, необходимое для дополнительного охлаждения, вычисляется на основании температуры выхлопных газов (например, второй температуры ТН2 выхлопных газов), скорости потока выхлопных газов, скорости SPD транспортного средства, температуры THn раствора мочевины и т.п. Скорость потока выхлопных газов представляет собой расчетное значение, которое рассчитывается на основании, например, объема GA всасываемого воздуха и скорости вращения двигателя. Скорость SPD автомобиля создает эффект охлаждения инжектора 230 мочевины посредством воздушного потока, создаваемого во время движения транспортного средства. В случае когда количество QE мочевины для внесения, необходимое для удаления NO_x, превышает количество QEC мочевины для внесения, необходимое для охлаждения, степень открытия инжектора 230 мочевины управляется таким образом, что эквивалент водного раствора мочевины в количестве QE мочевины для внесения выпрыскивается из инжектора 230 мочевины. В случае когда количество QE мочевины для внесения, необходимое для удаления NO_x, равно или меньше, чем количество QEC мочевины для внесения, необходимое для охлаждения, степень открытия инжектора 230 мочевины управляется таким образом, что эквивалент водного раствора мочевины в количестве QEC мочевины для внесения, необходимом для охлаждения, выпрыскивается из инжектора 230 мочевины.

[0042] Внесение мочевины прекращается, как только двигатель перестает работать. Тем не менее, когда водный раствор мочевины остается в инжекторе 230 мочевины и в трубопроводе 240 водного раствора мочевины, и температура наружного воздуха низка, например, то оставшееся количество водного раствора мочевины замерзает и расширяется в некоторых случаях. В связи с этим, электронный блок управления 80 осуществляет управление возвратом для возврата водного раствора мочевины из инжектора 230 мочевины и трубопровода 240 водного раствора мочевины в бачок 210 после того, как двигатель остановлен, с тем, чтобы предотвратить повреждение инжектора 230 мочевины и трубопровода 240 водного раствора мочевины при замораживании и расширении водного раствора мочевины. Во время управления возвратом насос 220 приводится в действие в направлении, противоположном тому, которое было при внесении мочевины во время работы двигателя и поддерживается состояние открытия инжектора 230 мочевины. Водный раствор мочевины, которым наполнены инжектор 230 мочевины и трубопровод 240 водного раствора мочевины, возвращается в бачок 210 посредством обратного вращения привода насоса 220, и выполняется поддержание открытого состояния инжектора 230 мочевины в течение заранее заданного промежутка времени.

[0043] После выполнения этого управления возвратом после остановки двигателя инжектор 230 мочевины и трубопровод 240 водного раствора мочевины должны быть наполнены водным раствором мочевины, когда внесение мочевины инициируется в течение следующего запуска двигателя. В связи с этим электронный блок управления 80 осуществляет управление наполнением, которое приводит насос 220 во вращение в прямом направлении и управляет открыванием и закрыванием инжектора 230 мочевины, при этом инжектор 230 мочевины и трубопровод 240 водного раствора мочевины заполняются водным раствором мочевины перед инициированием внесения мочевины для удаления NO_x после запуска двигателя. Как только управление наполнением закончено, электронный блок управления 80 выполняет управление давлением для повышения давления PN водного раствора мочевины до значения давления, близкого к предписанному значению давления. Во время выполнения управление давлением электронный блок 80 управления поддерживает состояние, в котором инжектор 230 мочевины закрыт, и выполняет процесс для увеличения скорости вращения насоса 220 в прямом направлении до заранее заданной скорости в течение заранее заданного промежутка времени. После окончания управление давлением электронный блок 80 управления инициирует управление поддержанием постоянного давления для поддержания скорости вращения насоса 220 обратной связью так, чтобы давление PN водного раствора мочевины поддерживалось равным предписанному давлению. После инициирования управления поддержанием постоянного давления, процесс подготовки к внесению водного раствора мочевины завершается.

[0044] В случае когда температура THn водного раствора мочевины ниже, чем заранее заданная температура, электронный блок управления 80 определяет, что водный раствор мочевины в бачке 210, очень вероятно, будут заморожен, и выполняет операцию оттаивания водного раствора мочевины путем подачи напряжения на нагреватель 290. Затем, в случае когда температура THn водного раствора мочевины достигает, по меньшей мере, заранее заданной температуры, электронный блок управления 80 определяет, что оттаивание водного раствора мочевины завершено, и прекращает подачу электроэнергии на нагреватель 290.

[0045] В состоянии, в котором эквивалент водного раствора мочевины в количестве до количества QEC мочевины для внесения, необходимого для охлаждения, которое требуется для выполнения описанного выше внесения для охлаждения, не может быть подан из бачка 210 к инжектору 230 мочевины, добавленный ранее водный раствор мочевины остается в инжекторе 230 мочевины. Соответственно, температура оставшегося водного раствора мочевины повышается из-за воздействия выхлопных газов, и затем инжектор 230 мочевины может быть подвержен коррозии.

[0046] Электронный блок управления 80 выполняет процесс замедления коррозии, который показан на фиг. 2, в заранее заданном цикле с тем, чтобы предотвратить коррозию инжектора 230 мочевины, который взаимодействует с водным раствором мочевины. Как показано на фиг. 2, после начала процесса определяется, завершена ли или нет подготовка к внесению (S100). В этом этапе S100 определяют, что подготовка к внесению была завершена, когда управление наполнением и управление давлением завершены, как описано выше, и управление поддержанием постоянного давления инициировано. Если подготовка к внесению еще не завершена (S100: НЕТ), то выполнение этого процесса прекращается.

[0047] Когда подготовка к внесению завершена (S100: ДА), то определяется, понижено ли или нет давление PN водного раствора мочевины (S110). В этом этапе S110 определяют, что давление PN водного раствора мочевины понижено, когда давление PN водного раствора мочевины равно или ниже, чем заранее заданное давление PNTS. Давление, которое существенно ниже, чем предписанное давление, как описано выше, предварительно устанавливается равным заранее заданному давлению PNTS. Предпочтительно на этапе S110 определяют, что давление PN водного раствора мочевины понижено, когда состояние, в котором давление PN водного раствора мочевины равно или ниже, чем заранее заданное давление PNTS, сохраняется по меньшей мере в течение предписанного промежутка ТТ времени так, что определяется, что состояние, в котором давление PN водного раствора мочевины равно или ниже, чем заранее заданное давление PNTS, не является неожиданным состоянием, но состоянием, которое сохраняется некоторое время. Промежуток времени, который является подходящим для определения, что состояние, в котором давление PN водного раствора мочевины равно или ниже, чем заранее заданное давление PNTS, не является неожиданным состоянием, но состоянием, которое продолжается некоторое время, может быть установлен предварительно равным предписанному промежутку ТТ времени. Когда определено, что давление PN водного раствора мочевины не понижено (S110: НЕТ), то процесс прекращается.

[0048] Когда определено, что давление PN водного раствора мочевины понижено (S110: ДА), то определяется, равно или меньше количество RN водного раствора мочевины в бачке 210, чем пороговое значение RNTS (S120). Величина порогового значения RNTS устанавливается таким образом, чтобы можно было точно определить, на основании того, что количество RN водного раствора мочевины равно или меньше величине порогового значения RNTS, что текущее количество RN водного раствора мочевины в состоянии, когда водный раствор мочевины в количестве для внесения, необходимом для охлаждения инжектора 230 мочевины, не может быть подан из бачка 210 к инжектору 230 мочевины.

[0049] Когда количество RN водного раствора мочевины равно или меньше, чем пороговое значение RNTS (S120: ДА), то выполняется управление возвратом (S130), и этот процесс завершается. Управление возвратом на этом этапе S120 является таким же процессом управления, как описанное ранее управление возвратом. Другими словами, насос 220 приводится в действие в направлении, противоположном направлению во время внесения мочевины во время работы двигателя, и поддерживается отрытое состояние инжектора 230 мочевины. Водный раствор мочевины, оставшийся в инжекторе 230 мочевины, и водный раствор мочевины, оставшийся в трубопроводе 240 водного раствора мочевины, возвращается в бачок 210 посредством вращения в обратном направлении привода насоса 220 и поддержания открытого состояния инжектора 230 мочевины в течение заранее заданного времени.

[0050] Когда количество RN водного раствора мочевины превышает пороговое значение RNTS (S120: НЕТ), то выполняется управление давлением (S140), и этот процесс завершается. Управление давлением на этом этапе S140 является таким же, как описанное выше управление давлением. Другими словами, пониженная величина давления PN водного раствора мочевины повышается до давления, близкого к предписанному давлению, описанному выше, посредством использования состояния, в котором инжектор 230 мочевины поддерживается в закрытом состоянии, и выполняется процесс увеличения скорости вращения насоса до заранее заданной скорости вращения в состоянии, в котором насос 220 вращается в прямом направлении в течение заранее заданного промежутка времени. После того, как это управление давлением завершено, инициируется управление поддержанием постоянного давления, как описано выше.

[0051] Далее будет описан эффект, который достигается за счет выполнения процесса замедления коррозии. Как показано на фиг. 3, давление PN водного раствора мочевины, поддерживаемое равным предписанному давлению, начинает понижаться, так как насос 220 сообщается с воздухом, и затем давление PN водного раствора мочевины в момент времени t1 становится равно или ниже, чем заранее заданное давление PNTS. Затем, если состояние, в котором давление PN водного раствора мочевины становится равно или ниже, чем заранее заданное давление PNTS, продолжается, по меньшей мере, по истечении предписанного промежутка ТТ времени (момент t2), то определяется, равно или меньше количество RN водного раствора мочевины в этот момент времени пороговому значению RNTS. Когда количество RN водного раствора мочевины превышает пороговое значение RNTS, то скорость вращения насоса увеличивается до заранее заданной скорости в результате выполнения управления давлением. После того, как управление давлением выполнялась в течение заранее заданного промежутка времени, давление PN водного раствора мочевины повышается до давления, близкого к предписанному давлению (момент t3).

[0052] Как описано выше, в случае когда количество RN водного раствора мочевины при уменьшенном давлении PN водного раствора мочевины превышает пороговое значение RNTS, количество водного раствора мочевины, который находится в бачке 210, является достаточным, чтобы обеспечить водный раствор мочевины в количестве для внесения, необходимом для охлаждения инжектора 230 мочевины, чтобы быть поданным из бачка 210 к инжектору 230 мочевины. Соответственно, понижение давления PN водного раствора мочевины носит временный характер, и давление PN водного раствора мочевины восстанавливается до предписанного давления, как описано выше, посредством выполнения управления давлением.

[0053] Как показано на фиг. 4, давление PN водного раствора мочевины, поддерживаемое равным предписанному давлению, начинает снижаться, так как насос 220 сообщается с воздухом, и затем давление PN водного раствора мочевины становится равно или ниже, чем заранее заданное давление PNTS в момент времени ti. Затем, после того, как состояние, в котором давление PN водного раствора мочевины равно или ниже, чем заранее заданное давление PNTS, продолжается, по меньшей мере, по истечении предписанного промежутка ТТ времени (момент t2), то в этот момент времени определяется, равно или меньше количество RN водного раствора мочевины, чем пороговое значение RNTS. Когда количество RN водного раствора мочевины равно или меньше, чем пороговое значение RNTS, то в результате управления возвратом (момент t3) насос 220, вращающийся в прямом направлении, меняет направление вращения на противоположное и вращается с предварительно определенной скоростью. Когда насос 220, вращающийся в прямом направлении, меняет направление и скорость увеличивается, то большая нагрузка прикладывается к насосу 220. Соответственно, предпочтительно, чтобы обратное вращение инициировалось после того, как насос 220, вращающийся в прямом направлении, временно останавливается. Затем, после выполнения управления возвратом в течение заранее заданного промежутка времени, вращение насоса 220 останавливается (момент t4).

[0054] В случае когда давление PN водного раствора мочевины снижается из-за сообщения насоса 220 с воздухом, и количество RN водного раствора мочевины равно или меньше, чем пороговое значение RNTS, как описано выше, сообщение насоса 220 с воздухом обуславливает недостаток количества RN водного раствора мочевины. Количество водного раствора мочевины, которое хранится в бачке 210, является недостаточным по отношению к количеству водного раствора мочевины для внесения, необходимому для охлаждения инжектора 230 мочевины, и не может быть подано из бачка 210 в инжектор 230 мочевины. Соответственно, управление возвратом осуществляется без выполнения управления давлением. Другими словами, водный раствор мочевины из инжектора 230 мочевины возвращается в бачок 210, когда состояние является таковым, что водный раствор мочевины в количестве для внесения, необходимом для охлаждения инжектора 230 мочевины, не может подаваться из бачка 210 к инжектору 230 мочевины, и состояние является таковым, что достаточный эффект охлаждения инжектора 230 мочевины путем внесения мочевины не достигается. Соответственно, можно препятствовать тому, что водный раствор мочевины остается в инжекторе 230 мочевины. Таким образом, может быть устранен недостаток, вызывающий возникновение коррозии инжектора 230 мочевины, которая обусловлена повышением из-за воздействия выхлопных газов температуры водного раствора мочевины, остающегося в инжекторе 230 мочевины.

[0055] Следующие эффекты могут быть достигнуты с помощью этого описанного выше примера осуществления изобретения.

(i) Когда определено, что водный раствор мочевины в количестве для внесения, необходимом для охлаждения инжектора 230 мочевины, не может быть подан из бачка 210 к инжектору 230 мочевины, водный раствор мочевины из инжектора 230 мочевины отсасывается обратно в бачок 210. Соответственно, можно препятствовать тому, что водный раствор мочевины остается в инжекторе 230 мочевины в случае, когда эффект охлаждения инжектора 230 мочевины путем внесения мочевины, достигается недостаточно. Соответственно, коррозию инжектора 230 мочевины, который взаимодействует с водным раствором мочевины, можно замедлить.

[0056] (ii) Когда количество RN водного раствора мочевины в бачке 210 уменьшаешься, то поверхность жидкости водного раствора мочевины приближается к всасывающему отверстию насоса 220 и, таким образом, сообщение насоса 220 с воздухом становится все более вероятным. Затем, когда насос 220 фактически сообщается с воздухом, давление водного раствора мочевины, который подается к инжектору 230 мочевины, снижается. Поэтому выполняется следующее определение, когда количество RN водного раствора мочевины в бачке 210 равно или меньше, чем заранее заданное значение RNTS (S120: ДА) в состоянии, когда может быть определено, что давление PN водного раствора мочевины, которое является давлением водного раствора мочевины, подаваемого к инжектору 230 мочевины, равно или меньше, чем заранее заданное давление PNTS, и возникает сообщение насоса 220 с воздухом (S110: ДА). Другими словами, определяется, что сообщение насоса 220 с воздухом обусловлено недостатком количества RN водного раствора мочевины и состояние возникает, когда водный раствор мочевины в количестве для внесения, необходимом для охлаждения инжектора 230 мочевины, не может быть подан из бачка 210 к инжектору 230 мочевины. Соответственно, может быть соответствующим образом определена ситуация, в которой водный раствор мочевины в количестве для внесения, необходимом для охлаждения инжектора 230 мочевины, не может быть подан из бачка 210 к инжектору 230 мочевины.

[0057] Ниже будет описан конкретный второй пример осуществления устройства подачи водного раствора мочевины для двигателя внутреннего сгорания со ссылкой на фиг. 5.

[0058] Поверхность жидкости водного раствора мочевины приближается к всасывающему отверстию насоса 220, даже при наличии достаточного количества RN водного раствора мочевины в бачке 210, когда высота поверхности жидкости водного раствора мочевины вблизи всасывающего отверстия насоса 220 уменьшается из-за наклона поверхности жидкости водного раствора мочевины, вызванного наклоном транспортного средства. Соответственно, сообщение насоса 220 с воздухом становится все более и более вероятным, и водный раствор мочевины в количестве для внесения, необходимом для охлаждения инжектора 230 мочевины, не может подаваться из бачка 210 к инжектору 230 мочевины, когда насос 220 фактически сообщается с воздухом.

[0059] Водный раствор мочевины в бачке 210 замерзает при крайне низкой температуре, и, таким образом, нагреватель 290 расположен так, чтобы нагреть и растопить водный раствор мочевины в бачке 210. В состоянии, в котором водный раствор мочевины замерзает и водный раствор мочевины не полностью разморожен, количество водного раствора мочевины, которое может быть подано к инжектору 230 мочевины, является незначительным, даже если количество водного раствора мочевины в бачке 210 является достаточным. Соответственно, когда продолжается внесение для охлаждения, поверхность жидкости водного раствора мочевины, который оттаял на относительно раннем временном отрезке, приближается к всасывающему отверстию насоса 220. Соответственно, даже в этом случае, сообщение насоса 220 с воздухом становится все более и более вероятным, и становится затруднительно подавать водный раствор мочевины в количестве для внесения, необходимом для охлаждения инжектора 230 мочевины, из бачка 210 к инжектору 230 мочевины, когда насос 220 фактически сообщается с воздухом.

[0060] По этой причине, предпочтительно, чтобы наклон поверхности жидкости и количество размороженного водного раствора мочевины принималось во внимание в случае, когда количество RN водного раствора мочевины учитывается при определении, может ли водный раствор мочевины быть подан в количестве для внесения, необходимом для охлаждения инжектора 230 мочевины, из бачка 210 к инжектору 230 мочевины в текущем состоянии. В случае когда эти моменты приняты во внимание, однако, количество RN водного раствора мочевины должно быть скорректировано в соответствии с наклоном поверхности жидкости водного раствора мочевины и количества размороженного водного раствора мочевины, что приводит к увеличению сложности процесса управления. В таком случае возникает недостаток, который заключается в необходимости получения величины коррекции, которая будет использоваться для коррекции, что влечет за собой увеличение количества человеко-часов для адаптации.

[0061] Когда давление водного раствора мочевины, который подается на инжектор 230 мочевины, снижается, как описано выше, в отличие от этого, пониженное давление водного раствора мочевины может быть восстановлено с помощью управления давлением для повышения давления водного раствора мочевины путем увеличения скорости вращения насоса 220. Затем, как только количество водного раствора мочевины в бачке 210 уменьшается до момента, когда насос 220 начнет всасывать воздух, давление водного раствора мочевины не может быть восстановлено, даже если процесс управления давлением многократно выполняется. Соответственно, определение того, что водный раствор мочевины в количестве для внесения, необходимом для охлаждения инжектора 230 мочевины, не может быть подан из бачка 210 к инжектору 230 мочевины в текущем состоянии, может быть осуществлено на основании количества раз выполнения процесса управления давлением.

[0062] В этом примере осуществления изобретения выполняется процесс замедления коррозии путем использования информации о количестве раз выполнения процесса управления давлением вместо информации о количестве RN водного раствора мочевины. Здесь и далее будет описан процесс замедления коррозии в соответствии с этим примером осуществления изобретения, и последующее описание будет сосредоточено на отличиях от первого примера осуществления изобретения.

[0063] Процесс замедления коррозии в соответствии с этим примером осуществления изобретения показан на фиг. 5. На фиг. 5 используются те же самые номера этапов, как и в первом примере осуществления изобретения, для обозначения этапов процесса обработки, которые, по существу, идентичны этапам процесса замедления коррозии, описанных в связи с первым примером осуществления изобретения.

[0064] Как показано на фиг. 5, когда определено на этапе S100, что подготовка к внесению завершена (S100: ДА) после инициирования этого процесса, то определяется, понижено или нет давление PN водного раствора мочевины (S110). На этом этапе S110 определяют, что давлением PN водного раствора мочевины понижено, если давление PN водного раствора мочевины равно или ниже, чем первое заранее заданное давление PNTS1. Значение, которое равно заранее заданному давлению PNTS, как описано в связи с первым примером осуществления изобретения, устанавливается равным первому заранее заданному давлению PNTS1. Предпочтительно также определять на этапе S110 вместе с определением того, что давление PN водного раствора мочевины понижено, определять, что состояние, в котором давление PN водного раствора мочевины равно или ниже, чем первое заранее заданное давление PNTS1, в течение, по меньшей мере, предписанного промежутка ТТ времени, так что определяется, что состояние, в котором давление PN водного раствора мочевины равно или ниже, чем первое заранее заданное давление PNTS1, не является неожиданным состоянием, но является состоянием, которое продолжается некоторое время.

[0065] Когда определено на этапе S110, что давление PN водного раствора мочевины понижено (S110: ДА), то определяется, не превышает ли значение К счетчика предписанное значение KTS счетчика (S120). Это значение К счетчика представляет собой значение, представляющее собой количество раз выполнения процесса управления давлением. Предписанное значение KTS счетчика устанавливается таким образом, что оно может быть точно определено, на основании того, что значение К счетчика превышает предписанное значение KTS счетчика, что давление PN водного раствора мочевины находится в состоянии, в котором пониженное давление PN водного раствора мочевины не может быть восстановлено даже после многократного выполнения процесса управления давлением.

[0066] Когда значение К счетчика превышает предписанное значение KTS счетчика (S120: ДА), то пониженное давление PN водного раствора мочевины не может быть восстановлено в текущем состоянии, несмотря на повторное выполнение процесса управления давлением, до состояния, эквивалентного предписанному значению KTS счетчика. Соответственно, можно предположить, что это состояние, в котором давление PN водного раствора мочевины не может быть восстановлено, как описано выше, происходит потому, что количество RN водного раствора мочевины в бачке 210 уменьшилось до уровня сообщения насоса 220 с воздухом. В случае когда это предположение реализуется, то может быть определено, что водный раствор мочевины в количестве для внесения, необходимом для охлаждения инжектора 230 мочевины, не может быть подан из бачка 210 к инжектору 230 мочевины в текущем состоянии. Затем выполняется управление возвратом, как в первом примере осуществления изобретения (S130). Тогда значение К счетчика сбрасывается на "0" (S240) и процесс завершается.

[0067] Когда значение К счетчика равно или меньше, чем предписанное значение KTS счетчика (S120: НЕТ), выполняется описанный выше процесс управления давлением один раз (S210), и значение К счетчика повышается (S220). На этапе S220 повышение значения К счетчика выполняется путем добавления «1» к текущему значению К счетчика.

[0068] Затем определяется, было или нет восстановлено давление PN водного раствора мочевины (S230). На этом этапе S230 определяют, что давление PN водного раствора мочевины было восстановлено, если давление PN водного раствора мочевины достигает второго заранее заданного давления PNTS2, которое установлено выше первого заранее заданного давления PNTS1, более предпочтительно, второе заранее заданное давление PNTS2 установлено равным давлению, которое близко к предписанному давлению, посредством выполнения управления давлением на этапе S210.

[0069] Затем, когда определяют, что давление PN водного раствора мочевины было восстановлено (S230: ДА), то значение К счетчика сбрасывается на "0" (S240), и этот процесс завершается. Когда определяют, что давление PN водного раствора мочевины было восстановлено путем выполнения управления давлением на этапе S210, то инициируется управление поддержанием постоянного давления, описанное выше.

[0070] Когда определено, что давление PN водного раствора мочевины еще должно быть восстановлено (S230: НЕТ), то многократно выполняется процесс управления давлением посредством выполнения процесса на этапе S200 до тех пор, пока значение К счетчика не превысит предписанное значение KTS счетчика или до тех пор, пока давление PN водного раствора мочевины не восстановится и при этом значение К счетчика будет равно или меньше, чем предписанное значение KTS счетчика.

[0071] Следующий эффект может быть достигнут в дополнение к описанному выше эффекту (i) посредством описанного ранее примера осуществления изобретения.

(iii) Когда давление PN водного раствора мочевины равно или ниже, чем первое заранее заданное значение давления PNTS1, многократно выполняется процесс управления давлением для увеличения давления PN водного раствора мочевины за счет увеличения скорости вращения насоса 220. Затем осуществляется следующее определение, если давление PN водного раствора мочевины не достигает второго заранее заданного давления PNTS2, установленного более высоким, чем первое заранее заданное давление PNTS1, и давление PN водного раствора мочевины не может быть восстановлено, даже если значение К счетчика, представляющее количество раз выполнения процесса управления давлением, превышает предписанное значение KTS счетчика. Другими словами, определяется, что текущее состояние не допускает подачу водного раствора мочевины в количестве для внесения, необходимом для охлаждения инжектора 230 мочевины, из бачка 210 к инжектору 230 мочевины.

[0072] Соответственно, можно соответствующим образом определить без учета значения количества RN водного раствора мочевины в бачке 210, что текущее состояние не допускает подачу водного раствора мочевины в количестве для внесения, необходимом для охлаждения инжектора 230 мочевины, из бачка 210 к инжектору 230 мочевины.

[0073] Кроме того, так как количество RN водного раствора мочевины в бачке 210 не принимается во внимание, то может быть соответствующим образом определено, даже без учета наклона поверхности жидкости водного раствора мочевины и количества размороженного водного раствора мочевины в бачке 210, что текущее состояние не допускает подачу водного раствора мочевины в количестве для внесения, необходимом для охлаждения инжектора 230 мочевины, из бачка 210 к инжектору 230 мочевины.

[0074] Каждый из примеров осуществления изобретения, описанный выше, может быть реализован на практике после того, как будет осуществлена модификация следующим образом. Как было описано выше, поверхность жидкости водного раствора мочевины приближается к всасывающему отверстию насоса 220, даже если количество RN водного раствора мочевины в бачке 210 является достаточным, когда высота поверхности жидкости водного раствора мочевины в непосредственной близости от всасывающего отверстия насоса 220 уменьшается из-за наклона поверхности жидкости водного раствора мочевины, вызванного наклоном транспортного средства. Соответственно, сообщение насоса 220 с воздухом становится все более и более вероятным, и водный раствор мочевины в количестве для внесения, необходимом для охлаждения инжектора 230 мочевины, не может быть подан из бачка 210 к инжектору 230 мочевины, если насос 220 фактически сообщается с воздухом.

[0075] В случае когда выполняется процесс замедления коррозии, описанный в связи с первым примером осуществления изобретения, описанный выше, количество RN водного раствора мочевины, которое определяется датчиком 280 уровня, может быть скорректировано на основании угла AR наклона, определяемого датчиком 25 угла наклона. Пример выполнения процесса замедления коррозии согласно этому примеру модификации показан на фиг. 6.

[0076] Когда определено, что давление PN водного раствора мочевины понижено на этапе S110 выполнения процесса замедления коррозии, описанного в отношении первого примера осуществления изобретения (S110: ДА), то электронный блок управления 80 получает величину угла AR наклона (S300), как это показано на фиг. 6. Затем количество RN водного раствора мочевины корректируется на основе полученной величины угла AR наклона (S310). На этом этапе S310 количество RN водного раствора мочевины корректируется таким образом, что скорректированное количество RN водного раствора мочевины уменьшается по мере возрастания угла AR наклона в случае, когда, например, высота слоя жидкости от всасывающего отверстия насоса 220 к поверхности жидкости уменьшается, так как угол AR наклона увеличивается в горизонтальном направлении.

[0077] Затем определяется, является ли скорректированное количество RN водного раствора мочевины, скорректированное на основе величины угла AR наклона, равным или меньшим, чем пороговое значение RNTS (S320). Когда скорректированное количество RN водного раствора мочевины равно или меньше, чем пороговое значение RNTS (S320: ДА), то выполняется управление возвратом, описанное выше, как на этапе S130, описанном выше. Когда скорректированное количество RN водного раствора мочевины не превышает порогового значения RNTS (S320: НЕТ), то выполняется описанное выше управление давлением, как на этапе S140, описанном выше.

[0078] В соответствии с этим примером модификации, например, объем RN водного раствора мочевины корректируется на основе угла наклона поверхности жидкости водного раствора мочевины, и, таким образом, может быть точно определено, может или нет водный раствор мочевины в количестве для внесения, необходимом для охлаждения инжектора 230 мочевины, быть подан из бачка 210 к инжектору 230 мочевины в текущем состоянии.

[0079] Поскольку поверхность жидкости водного раствора мочевины наклонена также из-за ускорения транспортного средства, установлен датчик ускорения, который определяет ускорение транспортного средства или тому подобное. Наклон поверхности жидкости водного раствора мочевины по оценкам увеличиваться по мере ускорения транспортного средства, обнаруженного датчиком ускорения. Количество RN водного раствора мочевины также может быть скорректировано на основе величины расчетного угла наклона поверхности жидкости, так же, как и угла AR наклона, как описано выше.

[0080] Как описано выше, количество водного раствора мочевины, которое может быть подано в инжектор 230 мочевины, мало, даже если количество водного раствора мочевины в бачке 210 является достаточным, в состоянии, в котором водный раствор мочевины замерзает и водный раствор мочевины не полностью разморожен. Соответственно, когда продолжается внесение для охлаждения, поверхность жидкости водного раствора мочевины, которая была разморожена относительно недавно, приближается к всасывающему отверстию насоса 220. Соответственно, даже в этом случае, сообщение насоса 220 с воздухом становится все более и более вероятным, и водный раствор мочевины в количестве для внесения, необходимом для охлаждения инжектора 230 мочевины, не может быть подан из бачка 210 к инжектору 230 мочевины, когда насос 220 фактически сообщается с воздухом.

[0081] Количество водного раствора мочевины, которое разморожено с помощью нагревателя 290, увеличивается пропорционально продолжительности подачи электропитания на нагреватель 290, то есть продолжительности времени размораживания водного раствора мочевины. В случае когда выполняется процесс замедления коррозии, как описано в отношении первого примера осуществления изобретения, электронный блок управления 80 в качестве измерительного блока измеряет продолжительность UFT времени размораживания водного раствора мочевины нагревателем 290. Более конкретно, электронный блок управления 80 измеряет промежуток времени от начала подачи электропитания на нагреватель 290 до текущего момента времени. Затем количество RN водного раствора мочевины определяют с помощью датчика 380 уровня, когда определено, что водный раствор мочевины в бачке 210 очень вероятно будет заморожен, то есть количество RN водного раствора мочевины определяется с помощью датчика 280 уровня на момент времени, когда инициируется оттаивание водного раствора мочевины с помощью нагревателя 290, может быть скорректировано на основании продолжительности UFT времени размораживания. Пример процесса замедления коррозии, согласно этому примеру модификации, показан на фиг. 7.

[0082] Когда на этапе S110 процесса замедления коррозии, описанного в отношении первого варианта осуществления (S110: ДА), определено, что давление PN водного раствора мочевины понижено, то определяется, подается или нет электропитание на нагреватель 290 (S400), как показано на фиг. 7. Когда электропитание на нагреватель 290 не подается (S400: НЕТ), то выполняется процесс после этапа S120, описанный в связи с первым примером осуществления изобретения.

[0083] Когда на нагреватель 290 подается электропитание (S400: ДА), то осуществляется размораживание водного раствора мочевины в данный момент времени и, таким образом, осуществляется измерение продолжительности UFT времени размораживания. Затем количество размороженного водного раствора мочевины рассчитывается (S410) посредством коррекции количества RN водного раствора мочевины на момент инициирования оттаивания на основании продолжительности UFT времени размораживания. Эта коррекция количества RN водного раствора мочевины на этапе S410 осуществляется, например, следующим образом.

[0084] Другими словами, в тот момент времени, когда инициируется процесс оттаивания водного раствора мочевины с помощью нагревателя 290, количество RN водного раствора мочевины определяется с помощью датчика 280 уровня при инициировании процесса оттаивания хранимого водного раствора мочевины, на основе предположения о том, что водный раствор мочевины в бачке 210 замерзает во всему его объему. Затем вычисляется значение коррекции, которое представляет собой значение, умноженное на хранимое количество RN водного раствора мочевины, и устанавливается на основе продолжительности UFT времени размораживания. Например, это значение коррекции является значением, которое переменно устанавливают в диапазоне от "0" до " 1", и "0" принимают в качестве значения коррекции, когда продолжительность UFT времени размораживания равна "0". Эта величина коррекции постепенно увеличивается по мере увеличения продолжительности UFT времени размораживания. Из-за этой коррекции скорректированное количество RN водного раствора мочевины снижается по мере уменьшения продолжительности времени UFT размораживания, и количество RN водного раствора мочевины корректируется в сторону уменьшения в соответствии с продолжительностью UFT времени размораживания. Этот способ коррекции количества RN водного раствора мочевины является примером, и коррекция количества RN водного раствора мочевины, основанная на продолжительности UFT времени размораживания, может быть выполнена другим способом, поскольку количество размороженного водного раствора мочевины в соответствии с продолжительностью UFT времени размораживания может быть соответствующим образом вычислено.

[0085] В результате определяется скорректированное количество RN водного раствора мочевины на основе продолжительности UFT времени размораживания, то есть текущее количество размороженного водного раствора мочевины равно или меньше, чем пороговое значение RNTS (S420). Когда скорректированное количество RN водного раствора мочевины равно или меньше, чем пороговое значение RNTS (S420: ДА), выполняется описанный выше процесс рециркуляции на этапе S130, как описано выше. Когда скорректированный объем RN водного раствора мочевины не превышает пороговое значение RNTS (S420: НЕТ), выполняется, описанный выше, процесс управления давлением, как на этапе S140, описанном выше.

[0086] В соответствии с этой модификацией, например, количество RN водного раствора мочевины корректируется на основе продолжительности UFT времени размораживания, которая пропорциональна количеству размороженного водного раствора мочевины. Соответственно, можно точно определить, что водный раствор мочевины в количестве для внесения, необходимом для охлаждения инжектора 230 мочевины, не может быть подан из бачка 210 к инжектору 230 мочевины в текущем состоянии.

[0087] Количество установленных катализатора 31 окисления, фильтра 32, SCR катализатора 41 и катализатора 51 окисления аммиака может быть соответствующим образом изменено. Количество установленных датчиков температуры выхлопных газов и датчиков NO_x может быть соответствующим образом изменено.

Изобретение относится к области очистки отработанных газов двигателя внутреннего сгорания. Устройство подачи водного раствора мочевины для двигателя снабжено бачком, который хранит водный раствор мочевины, инжектором, сконфигурированным для внесения водного раствора мочевины в выхлопные газы, и трубопроводом, сконфигурированным для подачи водного раствора мочевины, находящегося в бачке, к инжектору. Когда давление водного раствора мочевины, подаваемого к инжектору, равно или ниже, чем заранее заданное давление, и количество водного раствора мочевины в бачке равно или меньше, чем заранее заданное пороговое значение, электронный блок управления определяет, что водный раствор мочевины в количестве, необходимом для охлаждения инжектора, не может быть подан из бачка к инжектору, и выполняет управление возвратом для возврата водного раствора мочевины из инжектора обратно в бачок. Предложен способ подачи раствора мочевины в отработанные газы. При использовании изобретения уменьшается коррозионный износ инжектора. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство подачи водного раствора мочевины для двигателя внутреннего сгорания, причем двигатель внутреннего сгорания включает в себя выхлопной канал, содержащее:

бачок для хранения водного раствора мочевины;

инжектор мочевины, расположенный в выхлопном канале, причем инжектор мочевины сконфигурирован для внесения водного раствора мочевины в выхлопные газы двигателя внутреннего сгорания;

трубопровод водного раствора мочевины, сконфигурированный для подачи водного раствора мочевины, находящегося в бачке, к инжектору мочевины;

насос, расположенный в трубопроводе водного раствора мочевины; и

электронный блок управления, сконфигурированный для выполнения управления возвратом, причем управление возвратом представляет собой управление для возврата водного раствора мочевины, находящегося в инжекторе мочевины, в бачок, когда электронный блок управления определяет, что водный раствор мочевины в количестве для внесения, необходимом для охлаждения инжектора мочевины, не подается из бачка к инжектору мочевины.

2. Устройство подачи водного раствора мочевины по п. 1, дополнительно содержащее:

устройство определения давления, сконфигурированное для определения давления водного раствора мочевины, подаваемого к инжектору мочевины; и

устройство определения количества воды, сконфигурированное для определения количества водного раствора мочевины в бачке,

в котором электронный блок управления сконфигурирован для определения, что водный раствор мочевины в количестве для внесения, необходимом для охлаждения инжектора мочевины, не подается из бачка к инжектору мочевины, когда давление водного раствора мочевины, определяемое устройством определения давления, равно или ниже, чем заранее заданное давление, и количество водного раствора мочевины, определяемое устройством определения количества воды, равно или меньше, чем заранее заданное пороговое значение.

3. Устройство подачи водного раствора мочевины по п. 2, дополнительно содержащее:

блок определения наклона, сконфигурированный для определения угла наклона поверхности жидкости водного раствора мочевины в бачке,

в котором электронный блок управления сконфигурирован с возможностью корректировать количество водного раствора мочевины, определяемое устройством определения количества воды, на основе угла наклона поверхности жидкости, определяемого блоком определения наклона.

4. Устройство подачи водного раствора мочевины по п. 2, дополнительно содержащее:

нагреватель, сконфигурированный, чтобы нагревать и размораживать водный раствор мочевины в бачке,

в котором электронный блок управления сконфигурирован с возможностью измерять продолжительность времени размораживания водного раствора мочевины, размораживаемого нагревателем, и

электронный блок управления сконфигурирован с возможностью корректировать количество водного раствора мочевины, определенное устройством определения количества воды, на основе продолжительности времени размораживания.

5. Устройство подачи водного раствора мочевины по п. 1, дополнительно содержащее:

устройство определения давления, сконфигурированное с возможностью определять давление водного раствора мочевины, подаваемого к инжектору мочевины,

в котором электронный блок управления сконфигурирован с возможностью неоднократно выполнять управление давлением, когда давление водного раствора мочевины, определяемое устройством определения давления, равно или ниже, чем первое заранее заданное давление, при этом управление давлением представляет собой управление для увеличения давления водного раствора мочевины путем увеличения скорости вращения насоса,

электронный блок управления сконфигурирован с возможностью определять, что водный раствор мочевины в количестве для внесения, необходимом для охлаждения инжектора мочевины, не подается из бачка к инжектору мочевины, когда количество выполненных процессов управления давлением превышает заранее заданное число и давление водного раствора мочевины еще не достигло второго заранее заданного давления, и

второе заранее заданное давление выше, чем первое заранее заданное давление.

6. Способ подачи водного раствора мочевины для двигателя внутреннего сгорания, при этом двигатель внутреннего сгорания включает в себя выхлопной канал, бачок, инжектор мочевины, трубопровод водного раствора мочевины и насос, причем бачок предназначен для хранения водного раствора мочевины, инжектор мочевины расположен в выхлопном канале, инжектор мочевины сконфигурирован для внесения водного раствора мочевины в выхлопные газы двигателя внутреннего сгорания, трубопровод водного раствора мочевины сконфигурирован для подачи водного раствора мочевины, находящегося в бачке, к инжектору мочевины и насос расположен в трубопроводе водного раствора мочевины, при этом способ подачи водного раствора мочевины включает:

возврат водного раствора мочевины, находящегося в инжекторе мочевины, в бачок, когда электронный блок управления определяет, что водный раствор мочевины в количестве для внесения, необходимом для охлаждения инжектора мочевины, не подается из бачка к инжектору мочевины.