УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ВЫХЛОПНЫМИ ГАЗАМИ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ ВЫХЛОПНЫМИ ГАЗАМИ Российский патент 2019 года по МПК F01N3/20 F01N11/00 

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Область изобретения

[0001] Изобретение относится к устройству управления выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания и к способу управления для устройства управления выхлопными газами.

2. Описание уровня техники

[0002] В публикации заявки на патент Японии № 2006-214337 (JP 2006-214337 А) раскрыто, что выхлопной канал двигателя внутреннего сгорания снабжен катализатором восстановления NOx и что NOx восстанавливаются в катализаторе восстановления NOx за счет подачи восстановителя в катализатор восстановления NOx. В публикации заявки на патент Японии № 2006-214337 (JP 2006-214337 А) в качестве восстановителя в катализатор накопления-восстановления NOx подается топливо.

[0003] Когда температура выхлопных газов в выхлопной трубе низка и энергия выхлопных газов является низкой, подаваемый в выхлопную трубу восстановитель подается в катализатор восстановления NOx в жидком состоянии. В публикации заявки на патент Японии № 2006-214337 (JP 2006-214337 А) в выхлопную трубу вводится высокотемпературное топливо, сжатое насосом высокого давления, так что топливо газифицируется на ранней стадии за счет явления кипения при пониженном давлении. Описывается, что за счет этого могут повышаться характеристики восстановления NOx.

DE 10 2011 018453 A1 раскрывает систему и способ оценки температуры выхлопных газов и компонентов.

CN 202 789 025 U описывает систему инжекции мочевины для снижения выбросов оксида азота (NOx) двигателя.

US 8 206 470 B1 описывает способ снижения выбросов образующиеся при горении.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0004] Автор данной заявки выяснил в результате напряженных исследований, что NOx могут восстанавливаться более эффективно посредством подачи восстановителя в газожидкостном смешанном состоянии в катализатор восстановления NOx вместо подачи в него восстановителя в жидком или газообразном состоянии. Считается, что это явление основано на механизме, который описывается ниже.

[0005] Когда восстановитель, газифицированный в выхлопной трубе, затекает в катализатор восстановления NOx, восстанавливающие компоненты подаются во весь катализатор. В частности, в случае, если катализатор восстановления NOx представляет собой катализатор накопления-восстановления NOx, газифицированный восстановитель в основном используется на то, чтобы повышать температуру катализатора за счет реакции с кислородом, который адсорбирован на катализаторе. С другой стороны, восстановитель в каплевидном состоянии может локально повышать концентрацию восстанавливающих компонентов на катализаторе. Следовательно, кислород на катализаторе удаляется посредством газифицированного восстановителя, а концентрация восстанавливающих компонентов в катализаторе локально повышается восстановителем в каплевидном состоянии. Таким образом, реакция восстановления NOx в катализаторе накопления-восстановления NOx может ускоряться. Кроме того, в случае, если катализатор восстановления NOx представляет собой катализатор избирательного каталитического восстановления NOx (СКВ-катализатор), реакция восстановления NOx в СКВ-катализаторе может ускоряться посредством локального повышения концентрации аммиака на катализаторе за счет подачи водного раствора мочевины в каплевидном состоянии в катализатор при подаче газообразного аммиака, полученного путем гидролиза водного раствора мочевины, в качестве восстановителя во весь катализатор.

[0006] Изобретение предоставляет устройство управления выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания и способ управления для устройства управления выхлопными газами, которые позволяют подавать восстановитель в газожидкостном смешанном состоянии в катализатор восстановления NOx, когда энергия выхлопных газов в выхлопном канале является низкой.

[0007] Первый аспект изобретения представляет собой устройство управления выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания. Устройство управления выхлопными газами включает в себя катализатор восстановления NOx, резервуар восстановителя, устройство подачи восстановителя, бустер, нагреватель и электронный блок управления. Катализатор восстановления NOx размещен в выхлопном канале двигателя внутреннего сгорания. Резервуар восстановителя хранит восстановитель. Устройство подачи восстановителя выполнено с возможностью подавать восстановитель в выхлопной канал до катализатора восстановления NOx по направлению потока выхлопных газов. Бустер выполнен с возможностью повышать давление восстановителя, подаваемого в устройство подачи восстановителя из резервуара восстановителя, до давления более высокого, чем давление в выхлопном канале. Нагреватель выполнен с возможностью нагревать восстановитель, подаваемый в устройство подачи восстановителя из резервуара восстановителя. Электронный блок управления выполнен с возможностью управлять температурой восстановителя посредством нагревателя. Электронный блок управления выполнен с возможностью оценивать энергию выхлопных газов в выхлопном канале. Электронный блок управления выполнен с возможностью осуществлять управление повышением температуры восстановителя до первой целевой температуры так, что восстановитель, подаваемый устройством подачи восстановителя, переводится в газожидкостное смешанное состояние в выхлопном канале, когда энергия выхлопных газов ниже первого порогового значения.

[0008] В устройстве управления выхлопными газами электронный блок управления может быть выполнен с возможностью осуществлять одно из измерения и оценки температуры выхлопных газов в выхлопном канале. Электронный блок управления может быть выполнен с возможностью оценивать энергию выхлопных газов в выхлопном канале на основе температуры выхлопных газов.

[0009] В устройстве управления выхлопными газами электронный блок управления может быть выполнен с возможностью оценивать расход выхлопных газов в выхлопном канале. Электронный блок управления может быть выполнен с возможностью оценивать энергию выхлопных газов в выхлопном канале на основе температуры выхлопных газов и расхода выхлопных газов.

[0010] В устройстве управления выхлопными газами электронный блок управления может быть выполнен с возможностью повышать температуру восстановителя до второй целевой температуры, когда энергия выхлопных газов равна или выше первого порогового значения и ниже второго порогового значения. Вторая целевая температура может быть ниже первой целевой температуры.

[0011] В устройстве управления выхлопными газами электронный блок управления может быть выполнен с возможностью повышать температуру восстановителя до первой целевой температуры путем постепенного повышения температуры восстановителя.

[0012] В устройстве управления выхлопными газами электронный блок управления может быть выполнен с возможностью управлять подачей восстановителя посредством устройства подачи восстановителя. Когда энергия выхлопных газов становится равной или большей, чем первое пороговое значение, после того, как температура восстановителя повышается до первой целевой температуры, электронный блок управления может быть выполнен с возможностью подавать восстановитель при первой целевой температуре в выхлопной канал и подавать восстановитель ниже первой целевой температуры в выхлопной канал.

[0013] В устройстве управления выхлопными газами электронный блок управления может быть выполнен с возможностью осуществлять одно из измерения и оценки атмосферного давления. Электронный блок управления может быть выполнен с возможностью задавать по меньшей мере одно из первой целевой температуры и первого порогового значения более низким, когда атмосферное давление является относительно низким, чем когда атмосферное давление является относительно высоким.

[0014] Второй аспект изобретения представляет собой способ управления для устройства управления выхлопными газами. Устройство управления выхлопными газами предусмотрено в двигателе внутреннего сгорания. Устройство управления выхлопными газами включает в себя катализатор восстановления NOx, резервуар восстановителя, устройство подачи восстановителя, бустер, нагреватель и электронный блок управления. Катализатор восстановления NOx размещен в выхлопном канале двигателя внутреннего сгорания. Резервуар восстановителя хранит восстановитель. Устройство подачи восстановителя выполнено с возможностью подавать восстановитель в выхлопной канал до катализатора восстановления NOx по направлению потока выхлопных газов. Бустер выполнен с возможностью повышать давление восстановителя, подаваемого в устройство подачи восстановителя из резервуара восстановителя, до давления более высокого, чем давление в выхлопном канале. Нагреватель выполнен с возможностью нагревать восстановитель, подаваемый в устройство подачи восстановителя из резервуара восстановителя. Способ управления включает в себя: управление температурой восстановителя посредством нагревателя; оценку энергии выхлопных газов в выхлопном канале посредством электронного блока управления; и повышение, посредством электронного блока управления, температуры восстановителя до первой целевой температуры так, что восстановитель, подаваемый устройством подачи восстановителя, переводится в газожидкостное смешанное состояние в выхлопном канале, когда энергия выхлопных газов ниже первого порогового значения.

[0015] Согласно вышеуказанной конфигурации предложено устройство управления выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания, которое может подавать восстановитель в газожидкостном смешанном состоянии в катализатор восстановления NOx, когда энергия выхлопных газов в выхлопном канале является низкой.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0016] Ниже описываются признаки, преимущества и техническая и промышленная значимость примерных вариантов осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых аналогичные номера обозначают аналогичные элементы и на которых:

Фиг. 1 является видом, схематично показывающим двигатель внутреннего сгорания, который снабжен устройством управления выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания согласно первому варианту осуществления изобретения;

Фиг. 2A является схематичным видом в поперечном сечении поверхностной зоны носителя катализатора в NSR-катализаторе;

Фиг. 2B является схематичным видом в поперечном сечении поверхностной зоны носителя катализатора в NSR-катализаторе;

Фиг. 3 является видом, показывающим кривую давления паров бензина;

Фиг. 4 является временной диаграммой частоты вращения двигателя и т.п. при подаче топлива в выхлопную трубу;

Фиг. 5 является блок-схемой, показывающей процедуру управления процессом подачи восстановителя в первом варианте осуществления изобретения;

Фиг. 6 является картой, показывающей, как частота вращения двигателя и количество топлива, впрыскиваемого из клапанов впрыска топлива, связаны с количеством NOx, достигающим NSR-катализатора;

Фиг. 7 является картой, показывающей, как частота вращения двигателя и количество топлива, впрыскиваемого из клапанов впрыска топлива, связаны с температурой выхлопных газов в выхлопном канале;

Фиг. 8 является картой, показывающей, как температура выхлопных газов в выхлопном канале и расход выхлопных газов связаны с энергией выхлопных газов в выхлопном канале;

Фиг. 9 является временной диаграммой частоты вращения двигателя и т.п. при подаче топлива в выхлопную трубу;

Фиг. 10 является блок-схемой, показывающей процедуру управления процессом подачи восстановителя во втором варианте осуществления изобретения;

Фиг. 11 является блок-схемой, показывающей процедуру управления процессом подачи восстановителя в третьем варианте осуществления изобретения; и

Фиг. 12 является блок-схемой, показывающей процедуру управления процессом подачи восстановителя в четвертом варианте осуществления изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0017] Ниже подробно описываются варианты осуществления изобретения со ссылкой на чертежи. В этой связи в нижеприведенном описании аналогичные компоненты обозначены аналогичными ссылочными номерами.

[0018] Далее описывается первый вариант осуществления изобретения со ссылкой на фиг. 1-8.

[0019] Фиг. 1 является видом, схематично показывающим двигатель внутреннего сгорания, который содержит устройство управления выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания согласно первому варианту осуществления изобретения. Двигатель 1 внутреннего сгорания, показанный на фиг. 1, представляет собой работающий на основе самовоспламенения от сжатия двигатель внутреннего сгорания (дизельный двигатель). Двигатель 1 внутреннего сгорания установлен, например, в транспортном средстве.

[0020] Обращаясь к фиг. 1, корпус двигателя обозначен позицией 10, камеры сгорания соответствующих цилиндров обозначены позицией 2, клапаны впрыска топлива с электронным управлением, которые впрыскивают топливо соответственно в камеры 2 сгорания, обозначены позицией 3, впускной коллектор обозначен позицией 4, а выпускной коллектор обозначен позицией 5. Впускной коллектор 4 соединен с выходом компрессора 7a турбонагнетателя 7 (нагнетателя наддува) через впускной патрубок 6. Вход компрессора 7a соединен с воздушным фильтром 8 через впускной патрубок 6. Во впускном патрубке 6 размещен дроссельный клапан 9, который приводится в действие шаговым двигателем. Кроме того, вокруг впускного патрубка 6 размещено охлаждающее устройство 13 для охлаждения всасываемого воздуха, протекающего через впускной патрубок 6. В показанном на фиг. 1 двигателе 1 внутреннего сгорания охлаждающая жидкость двигателя вводится в охлаждающее устройство 13, и всасываемый воздух охлаждается охлаждающей жидкостью двигателя. Впускной коллектор 4 и впускной патрубок 6 образуют впускной канал, через который воздух вводится в камеры 2 сгорания.

[0021] С другой стороны, выпускной коллектор 5 соединен с выходом турбины 7b турбонагнетателя 7 через выхлопную трубу 27. Выход турбины 7b соединен с катализатором 28 накопления-восстановления NOx через выхлопную трубу 27. Катализатор 28 накопления-восстановления NOx соединен с дизельным сажевым фильтром (ДСФ) 29 через выхлопную трубу 27. Выпускной коллектор 5 и выхлопная труба 27 образуют выхлопной канал, через который выпускаются выхлопные газы, образовавшиеся при сгорания топливо-воздушной смеси в камерах 2 сгорания. ДСФ 29 собирает твердые частицы (сажу) в выхлопных газах и сжигает собранную сажу, очищая выхлопные газы. В этой связи ниже описывается катализатор 28 накопления-восстановления NOx.

[0022] Выпускной коллектор 5 и впускной коллектор 4 соединены между собой через канал 14 рециркуляции выхлопных газов (EGR). В канале 14 EGR размещен клапан 15 регулировки EGR с электронным управлением. Кроме того, вокруг канала 14 EGR размещено охлаждающее EGR устройство 20 для охлаждения рециркулируемого выхлопного газа (EGR-газа), протекающего через канал 14 EGR. В показанном на фиг. 1 двигателе 1 внутреннего сгорания охлаждающая жидкость двигателя вводится в охлаждающее EGR устройство 20 и EGR-газ охлаждается охлаждающей жидкостью двигателя.

[0023] Топливо подается в общую топливную магистраль 18 из топливного бака 31 через топливопровод 32 топливным насосом 30. Топливный насос 30 накачивает находящееся в топливном баке 31 топливо и повышает давление топлива. Высоконапорное топливо, подаваемое в общую топливную магистраль 18, подается в клапаны 3 впрыска топлива через трубки 17 подачи топлива соответственно. Клапаны 3 впрыска топлива впрыскивают топливо соответственно в камеры 2 сгорания.

[0024] Различные виды управления двигателем 1 внутреннего сгорания выполняются электронным блоком 80 управления (ЭБУ). ЭБУ 80 выполнен в виде цифрового компьютера. ЭБУ 80 оснащен постоянным запоминающим устройством (ПЗУ) 82, оперативным запоминающим устройством (ОЗУ) 83, микропроцессором (ЦП) 84, портом 85 ввода и портом 86 вывода, которые соединены между собой двунаправленной шиной 81. К порту 85 ввода подведены выводы датчика 101 нагрузки и расходомера 102 воздуха через соответствующие аналого-цифровые преобразователи (АЦП) 87 соответственно.

[0025] Датчик 101 нагрузки генерирует выходное напряжение, пропорциональное величине нажатия педали 120 акселератора. Соответственно, датчик 101 нагрузки измеряет нагрузку на двигатель. Расходомер 102 воздуха размещен между воздушным фильтром 8 и компрессором 7a во впускном канале и определяет (измеряет) расход воздуха, протекающего через впускной патрубок 6. Кроме того, к порту 85 ввода подсоединен датчик 108 угла поворота коленчатого вала, который генерирует выходной импульс каждый раз, когда коленчатый вал поворачивается, например, на 15°. Датчиком 108 угла поворота коленчатого вала измеряется частота вращения двигателя.

[0026] С другой стороны, порт 86 вывода соединен с клапанами 3 впрыска топлива, шаговым двигателем для приведения в действие дроссельного клапана, клапана 15 регулировки EGR и топливного насоса 30 через соответствующие схемы 88 возбуждения соответственно.

[0027] Двигатель 1 внутреннего сгорания может представлять собой двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием, имеющий размещенные в камерах сгорания свечи зажигания, в частности, работающий на бедной топливовоздушной смеси бензиновый двигатель (со сжиганием бедной смеси). Конкретная конструкция двигателя 1 внутреннего сгорания, к примеру, расположение цилиндров, строение систем впуска и выпуска выхлопных газов и присутствие/отсутствие нагнетателя наддува может отличаться от конструкции, показанной на фиг. 1.

[0028] Далее описывается конструкция устройства управления выхлопными газами для двигателя 1 внутреннего сгорания согласно первому варианту осуществления изобретения. Устройство управления выхлопными газами для двигателя 1 внутреннего сгорания оснащено катализатором восстановления NOx, который размещен в выхлопном канале двигателя 1 внутреннего сгорания. В настоящем варианте осуществления изобретения примером катализатора восстановления NOx является катализатор 28 накопления-восстановления NOx (в дальнейшем называемый "NSR-катализатором"). NSR-катализатор 28 размещен в выхлопной трубе 27 между турбиной 7b турбонагнетателя 7 и ДСФ 29 в выхлопном канале двигателя 1 внутреннего сгорания. NSR-катализатор 28 может быть размещен после ДСФ 29 по направлению потока выхлопных газов. Кроме того, NSR-катализатор 28 может быть выполнен как единое целое с ДСФ 29.

[0029] Далее кратко описывается конструкция и работа NSR-катализатора 28 со ссылкой на фиг. 2A и 2B. Каждая из фиг. 2A и 2B является схематичным видом в разрезе поверхностной зоны носителя 28a катализатора в NSR-катализаторе 28. NSR-катализатор 28 включает в себя носитель 28a катализатора, благородный металл 28b и накапливающее вещество 28c. Благородный металл 28b и накапливающее вещество 28c содержатся на носителе 28a катализатора.

[0030] Носитель 28a катализатора представляет собой, например, оксид алюминия (Al₂O₃). Благородный металл 28b представляет собой, например, платину (Pt). Накапливающее вещество 28c представляет собой, например, по меньшей мере одно из щелочного металла, такого как калий (K), натрий (Na), литий (Li) или цезий (Cs), щелочноземельного металла, такого как барий (Ba) или кальций (Ca), и редкоземельного металла, такого как лантан (La) или иттрий (Y).

[0031] Как показано на фиг. 2A, в NSR-катализаторе 28, когда концентрация кислорода в выхлопных газах является высокой, а именно, когда топливо-воздушное соотношение выхлопных газов является более бедным, чем теоретическое топливо-воздушное соотношение, содержащиеся в выхлопных газах компоненты оксидов азота (NO) окисляются на благородном металле 28b и накапливаются накапливающим веществом 28c в виде NOx. С другой стороны, как показано на фиг. 2B, в NSR-катализаторе 28, когда концентрация кислорода в выхлопных газах является низкой, а именно, когда топливо-воздушное соотношение выхлопных газов является более богатым, чем теоретическое топливо-воздушное соотношение, накопленные накапливающим веществом 28c NOx высвобождаются. Высвобожденные NOx восстанавливаются на благородном металле 28b восстанавливающими компонентами, такими как водород (H₂), монооксид углерода (CO), углеводороды (HC) и т.п. в выхлопных газах. Соответственно, NSR-катализатор 28 может восстанавливать NOx в выхлопных газах посредством повторения состояний по фиг. 2A и 2B.

[0032] Устройство управления выхлопными газами для двигателя 1 внутреннего сгорания дополнительно оснащено резервуаром восстановителя, устройством 35 подачи восстановителя, бустером и нагревателем 34. В настоящем варианте осуществления изобретения в качестве восстановителя используется топливо. Топливный бак 31 является примером резервуара восстановителя. Топливо представляет собой, например, бензин.

[0033] В настоящем варианте осуществления изобретения с соответствующими клапанами 3 впрыска топлива соединен сливной топливопровод 33. Топливо, которое было подано к соответствующим клапанам 3 впрыска топлива из общей топливной магистрали 18 и которое не было впрыснуто в камеры 2 сгорания, подается в качестве восстановителя в устройство 35 подачи восстановителя через сливной топливопровод 33. Устройство 35 подачи восстановителя прикреплено к выхлопной трубе 27 таким образом, чтобы подавать восстановитель в выхлопной канал до NSR-катализатора 28 по направлению потока выхлопных газов. Конкретнее, устройство 35 подачи восстановителя подает восстановитель в выхлопную трубу 27 между турбиной 7b турбонагнетателя 7 и NSR-катализатором 28. Таким образом, устройство 35 подачи восстановителя подает восстановитель в NSR-катализатор 28 через выхлопную трубу 27.

[0034] Устройство 35 подачи восстановителя представляет собой, например, инжекционный клапан с электронным управлением, который аналогичен клапанам 3 впрыска топлива. Устройство 35 подачи восстановителя соединено с портом 86 вывода ЭБУ 80 через соответствующую схему 88 возбуждения. ЭБУ 80 управляет моментом времени подачи восстановителя из устройства 35 подачи восстановителя и количеством восстановителя, подаваемого из устройства 35 подачи восстановителя.

[0035] Бустер повышает давление восстановителя, подаваемого в устройство 35 подачи восстановителя из топливного бака 31, до давления более высокого, чем давление в выхлопном канале. В настоящем варианте осуществления изобретения топливный насос 30 является примером бустера. Топливный насос 30 повышает давление топлива, подаваемого в устройство 35 подачи восстановителя через сливной топливопровод 33, до более высокого давления (например, 1,0 МПа), чем давление в выхлопной трубе 27 (соответственно, атмосферного давления (101,33 кПа)).

[0036] Нагреватель 34 размещен в сливном топливопроводе 33 и нагревает восстановитель, подаваемый в устройство 35 подачи восстановителя из топливного бака 31. Нагреватель 34 прикреплен к сливному топливопроводу 33, например, таким образом, что он окружает внешнюю периферию сливного топливопровода 33. В этой связи, нагреватель 34 может быть встроен в сливной топливопровод 33.

[0037] Нагреватель 34 представляет собой, например, теплогенератор, который вырабатывает тепло за счет подачи питания. Нагреватель 34 подключен к порту 86 вывода ЭБУ 80 через соответствующую схему 88 возбуждения. ЭБУ 80 управляет величиной питания нагревателя 34, а значит, управляет температурой восстановителя в сливном топливопроводе 33.

[0038] Топливо, подаваемое к клапанам 3 впрыска топлива, может подаваться в общую топливную магистраль 18 внутрибаковым насосом, который размещен в топливном баке 31, вместо подачи в общую топливную магистраль 18 топливным насосом 30. В этом случае бустер, который повышает давление восстановителя, может быть предусмотрен в топливопроводе 32 или сливном топливопроводе 33 отдельно от внутрибакового насоса. Восстановитель может подаваться в устройство 35 подачи восстановителя через трубопровод восстановителя (не показан), который соединяет друг с другом топливный бак 31 и устройство 35 подачи восстановителя, без прохождения через топливопровод 32 и сливной топливопровод 33. В этом случае бустер и нагреватель размещаются в трубопроводе восстановителя. Восстановитель может храниться в резервуаре восстановителя, который является отдельным от топливного бака 31.

[0039] Устройство управления выхлопными газами для двигателя 1 внутреннего сгорания осуществляет управление температурой, оценку энергии выхлопных газов и управление подачей восстановителя посредством ЭБУ 80. ЭБУ 80 управляет нагревателем 34, регулируя температуру восстановителя. ЭБУ 80 оценивает энергию выхлопных газов в выхлопном канале (в выхлопной трубе 27 в настоящем варианте осуществления изобретения). ЭБУ 80 управляет подачей восстановителя устройством 35 подачи восстановителя. Конкретнее, ЭБУ 80 управляет моментом подачи восстановителя в выхлопную трубу 27 из устройства 35 подачи восстановителя и количеством восстановителя, подаваемого в выхлопную трубу 27 из устройства 35 подачи восстановителя.

[0040] Далее описывается управление устройством управления выхлопными газами для двигателя 1 внутреннего сгорания. Как описано выше, в настоящем варианте осуществления изобретения в качестве восстановителя используется топливо, например, бензин. Фиг. 3 является видом, показывающим кривую давления паров бензина. Бензин содержит различные компоненты, которые имеют различные точки кипения. Сплошная линия слева на фиг. 3 показывает кривую давления пара обладающего наименьшей точкой кипения (самого низкокипящего) компонента бензина, а сплошная линия справа на фиг. 3 показывает кривую давления пара обладающего наибольшей точкой кипения (самого высококипящего) компонента бензина. При каждом давлении бензин переводится в жидкое состояние, когда его температура ниже наименьшей точки кипения, переводится в газообразное состояние, когда его температура выше наибольшей точки кипения, и переводится в газожидкостное смешанное состояние, когда его температура находится между наименьшей точкой кипения и наибольшей точкой кипения (заштрихованная часть на фиг. 3).

[0041] Когда низкотемпературное топливо впрыскивается в выхлопную трубу 27 в состоянии, при котором температура в выхлопной трубе 27 низка и энергия выхлопных газов низка, впрыскиваемое топливо не газифицируется за счет энергии выхлопных газов в выхлопной трубе 27. Поэтому в NSR-катализатор 28 подается жидкое топливо.

[0042] Однако автор данной заявки выяснил в результате напряженных исследований, что NOx могут эффективнее восстанавливаться посредством подачи топлива в газожидкостном смешанном состоянии в NSR-катализатор 28 вместо подачи жидкого топлива или газообразного топлива. Это явление считается основанным на механизме, который будет описан ниже.

[0043] Когда восстановитель, газифицированный в выхлопной трубе 27, протекает в NSR-катализатор 28, восстанавливающие компоненты подаются во весь катализатор. Газифицированный восстановитель в основном используется для того, чтобы повышать температуру катализатора за счет реакции с кислородом, который адсорбирован на катализаторе. С другой стороны, восстановитель в каплях может локально повышать концентрацию восстанавливающих компонентов на катализаторе. Следовательно, реакция восстановления NOx в NSR-катализаторе 28 может ускоряться путем локального повышения концентрации восстанавливающих компонентов на катализаторе восстановителем в каплях при удалении кислорода на катализаторе газифицированным восстановителем.

[0044] Таким образом, в настоящем варианте осуществления изобретения с целью подачи топлива в газожидкостном смешанном состоянии в NSR-катализатор 28, когда энергия выхлопных газов в выхлопной трубе 27 низка, часть топлива закипает при пониженном давлении в выхлопной трубе 27. Чтобы обеспечивать кипение части топлива при пониженном давлении, топливный насос 30 повышает давление топлива, подаваемого в устройство 35 подачи восстановителя, до более высокого давления, чем давление в выхлопной трубе 27, и ЭБУ 80 повышает температуру топлива с помощью нагревателя 34.

[0045] Конкретнее, когда оцененная энергия выхлопных газов ниже первого порогового значения, ЭБУ 80 повышает температуру топлива до первой целевой температуры так, что топливо, подаваемое устройством 35 подачи восстановителя, переводится в газожидкостное смешанное состояние в выхлопной трубе 27. Первое пороговое значение задается равным, например, нижнему пороговому значению энергии выхлопных газов, которая необходима для того, чтобы частично газифицировать низкотемпературное (например, до 30°C) топливо. Первая целевая температура представляет собой температуру, при которой топливо, подаваемое в выхлопную трубу 27, переводится в газожидкостное смешанное состояние в выхлопной трубе 27, а именно, температуру в диапазоне температур между наибольшей точкой кипения и наименьшей точкой кипения топлива при давлении в выхлопной трубе 27.

[0046] Например, как указано стрелкой вправо на фиг. 3, ЭБУ 80 повышает температуру топлива в сливном топливопроводе 33 посредством нагревателя 34. Как результат, даже в случае, если энергия выхлопных газов в выхлопной трубе 27 является низкой, подаваемое в выхлопную трубу 27 топливо переходит из жидкого состояния в газообразное состояние за счет кипения при пониженном давлении, как указано стрелкой вниз на фиг. 3. Соответственно, устройство управления выхлопными газами для двигателя 1 внутреннего сгорания согласно настоящему варианту осуществления изобретения может подавать восстановитель в газожидкостном смешанном состоянии в катализатор восстановления NOx в том случае, когда энергия выхлопных газов в выхлопном канале является низкой, посредством вышеуказанного управления.

[0047] ЭБУ 80 может выполнять управление с обратной связью величиной питания нагревателя 34 на основе выходного сигнала датчика температуры, который измеряет температуру топлива, так что температура топлива становится равной первой целевой температуре. Датчик температуры размещен в канале подачи восстановителя (сливном топливопроводе 33 в настоящем варианте осуществления изобретения) между нагревателем 34 и устройством 35 подачи восстановителя. ЭБУ 80 может оценивать температуру топлива в сливном топливопроводе 33 на основе выходного сигнала датчика температуры наружного воздуха, который измеряет температуру воздуха снаружи двигателя 1 внутреннего сгорания, или датчика температуры охлаждающей жидкости, который измеряет температуру охлаждающей жидкости для двигателя 1 внутреннего сгорания, и управляет величиной питания нагревателя 34 на основе оцененной температуры топлива.

[0048] Далее конкретно описывается управление устройством управления выхлопными газами для двигателя 1 внутреннего сгорания со ссылкой на временную диаграмму с фиг. 4. Фиг. 4 является схематичной временной диаграммой частоты вращения двигателя, присутствия/отсутствия запроса на подачу топлива, включенного/выключенного состояния нагревателя 34, температуры топлива и энергии выхлопных газов при подаче топлива в выхлопную трубу 27.

[0049] В проиллюстрированном примере запрос на подачу топлива в выхлопную трубу 27 выполнен в момент t1 времени. Энергия выхлопных газов в выхлопной трубе 27 ниже первого порогового значения Tr1 в момент t1 времени. Кроме того, нагреватель 34 выключен (в него не подается питание) до тех пор, пока не будет выполнен запрос на подачу топлива в момент t1 времени. Следовательно, температура топлива в момент t1 времени ниже первой целевой температуры TT1. В этом состоянии, когда топливо подается в выхлопную трубу 27, в NSR-катализатор 28 подается жидкое топливо без его газификации в выхлопной трубе 27.

[0050] Следовательно, в момент t1 времени включается нагреватель 34, чтобы повысить температуру топлива до первой целевой температуры TT1. Как результат, температура топлива достигает первой целевой температуры TT1 в момент t2 времени.

[0051] Топливо подается в выхлопную трубу 27 устройством 35 подачи восстановителя в момент t2 времени. Часть подаваемого в выхлопную трубу 27 топлива закипает при пониженном давлении в выхлопной трубе 27. Как результат, в NSR-катализатор 28 подается топливо в газожидкостном смешанном состоянии. Когда подача топлива в выхлопную трубу 27 закончена, нагреватель 34 снова выключается.

[0052] Далее описывается управление для подачи восстановителя в выхлопную трубу 27 со ссылкой на блок-схему по фиг. 5. Фиг. 5 является блок-схемой, показывающей процедуру управления процессом подачи восстановителя в первом варианте осуществления изобретения. Данная процедура управления многократно выполняется ЭБУ 80 с интервалами в заданное время после запуска двигателя 1 внутреннего сгорания.

[0053] На этапе S101 ЭБУ 80 определяет, имеется или нет запрос на подачу восстановителя. Например, ЭБУ 80 определяет, что имеется запрос на подачу восстановителя, если оцененное значение накопившегося количества NOx в NSR-катализаторе 28 равно или выше заданного значения, и определяет, что запрос на подачу восстановителя отсутствует, если оцененное значение накопившегося количества NOx в NSR-катализаторе 28 меньше заданного значения. Заданное значение является значением, меньшим максимального накопившегося количества NOx, которое может быть накоплено NSR-катализатором 28.

[0054] Накопившееся количество NOx в NSR-катализаторе 28 вычисляют, например, интегрированием количества NOx, достигающего NSR-катализатора 28. Количество NOx, достигающее NSR-катализатора 28, оценивают на основе частоты вращения двигателя и количества впрыскиваемого топлива из клапанов 3 впрыска топлива с помощью, например, карты или формулы вычисления, сохраненной в ПЗУ 82 ЭБУ 80. На карте, как показано на фиг. 6, количество AN NOx, достигающее NSR-катализатора 28, выражается как функция от частоты NE вращения двигателя и количества Qe впрыскиваемого топлива из клапанов 3 впрыска топлива.

[0055] Когда на этапе S101 определено, что отсутствует запрос на подачу восстановителя, данная процедура управления завершается. С другой стороны, когда на этапе S101 определено, что имеется запрос на подачу восстановителя, данная процедура управления переходит к этапу S102.

[0056] На этапе S102 ЭБУ 80 определяет, ниже ли или нет оцененная энергия выхлопных газов в выхлопном канале первого порогового значения. Первое пороговое значение задается равным, например, нижнему пределу энергии выхлопных газов, которая необходима для того, чтобы частично газифицировать низкотемпературное (например, до 30°C) топливо.

[0057] ЭБУ 80 измеряет или оценивает температуру выхлопных газов в выхлопном канале. ЭБУ 80 оценивает энергию выхлопных газов в выхлопном канале на основе измеренной или оцененной температуры выхлопных газов. ЭБУ 80 оценивает энергию выхлопных газов в виде значения, которое увеличивается по мере повышения температуры выхлопных газов, и определяет, что энергия выхлопных газов ниже первого порогового значения, когда температура выхлопных газов ниже первой температуры. Первая температура представляет собой температуру, соответствующую энергии выхлопных газов в качестве первого порогового значения, и равна, например, 200°C.

[0058] ЭБУ 80 измеряет температуру выхлопных газов в выхлопном канале, например, посредством датчика 36 температуры выхлопных газов, который размещен в выхлопном канале. В настоящем варианте осуществления изобретения датчик 36 температуры выхлопных газов размещен в выхлопном канале до NSR-катализатора 28 по направлению потока выхлопных газов. Конкретнее, датчик 36 температуры выхлопных газов размещен в выхлопной трубе 27 между турбиной 7b турбонагнетателя 7 и NSR-катализатором 28.

[0059] При этом ЭБУ 80 может оценивать температуру выхлопных газов в выхлопном канале на основе частоты вращения двигателя и количества впрыскиваемого топлива из клапанов 3 впрыска топлива с помощью карты или формулы вычисления, сохраненной в ПЗУ 82 ЭБУ 80. На карте, как показано на фиг. 7, температура TE выхлопных газов в выхлопном канале выражается как функция частоты NE вращения двигателя и количества Qe впрыскиваемого топлива из клапанов 3 впрыска топлива.

[0060] Кроме того, ЭБУ 80 может оценивать расход выхлопных газов в выхлопном канале и оценивать энергию выхлопных газов в выхлопном канале на основе измеренной или оцененной температуры выхлопных газов и оцененного расхода выхлопных газов с помощью карты или формулы вычисления, сохраненной в ПЗУ 82 ЭБУ 80. В этом случае нет необходимости снабжать двигатель 1 внутреннего сгорания датчиком 36 температуры выхлопных газов. ЭБУ 80 оценивает расход выхлопных газов в выхлопном канале, например, на основе количества всасываемого воздуха, измеренного расходомером 102 воздуха. На карте, как показано на фиг. 8, энергия EE выхлопных газов в выхлопном канале выражается как функция температуры TE выхлопных газов в выхлопном канале и расхода EF выхлопных газов в выхлопном канале.

[0061] Когда на этапе S102 определено, что энергия выхлопных газов выше первого порогового значения, данная процедура управления завершается. С другой стороны, когда на этапе S102 определено, что энергия выхлопных газов ниже первого порогового значения, данная процедура управления переходит к этапу S103.

[0062] На этапе S103 ЭБУ 80 повышает температуру восстановителя до первой целевой температуры посредством нагревателя 34 так, что восстановитель, подаваемый устройством 35 подачи восстановителя, переводится в газожидкостное смешанное состояние в выхлопном канале. Первая целевая температура задается равной температуре, при которой подаваемое в выхлопной канал топливо переводится в газожидкостное смешанное состояние в выхлопном канале, а именно, температуре в температурном диапазоне между наибольшей точкой кипения и наименьшей точкой кипения топлива при давлении в выхлопном канале. В случае, если восстановителем является бензин, первая целевая температура составляет, например, от 180 до 350°C.

[0063] Затем на этапе S104 ЭБУ 80 подает восстановитель в выхлопной канал посредством устройства 35 подачи восстановителя с тем, чтобы подать восстановитель в NSR-катализатор 28. После этапа S104 данная процедура управления завершается.

[0064] Устройство управления выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания согласно второму варианту осуществления изобретения является практически идентичным устройству управления выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания согласно первому варианту осуществления изобретения, за исключением следующих аспектов. Поэтому далее второй вариант осуществления изобретения описывается с акцентированием внимания на том, что отличается от первого варианта осуществления изобретения.

[0065] Как очевидно из фиг. 4, требуется определенное время (от t1 до t2) для того, чтобы повысить температуру восстановителя до первой целевой температуры. Следовательно, время от момента, когда запрос на подачу восстановителя выполнен, до момента, когда температура восстановителя повышена до первой целевой температуры, становится длительным. Как результат, может оказаться невозможным подавать восстановитель в выхлопную трубу 27 в надлежащий момент.

[0066] Таким образом, во втором варианте осуществления изобретения ЭБУ 80 постепенно повышает температуру восстановителя при повышении температуры восстановителя до первой целевой температуры. Например, ЭБУ 80 повышает температуру восстановителя до заданной температуры, когда оповещается о подаче восстановителя, и повышает температуру восстановителя с заданной температуры до первой целевой температуры, когда запрашивается подача восстановителя. Таким образом, во втором варианте осуществления изобретения может быть повышена скорость отклика на запрос на подачу восстановителя.

[0067] Далее конкретно описывается управление устройством управления выхлопными газами для двигателя 1 внутреннего сгорания согласно второму варианту осуществления изобретения. Фиг. 9 является схематичной временной диаграммой, показывающей частоту вращения двигателя, присутствие/отсутствие оповещения о подаче топлива, присутствие/отсутствие запроса на подачу топлива, включенное/выключенное состояние нагревателя 34, температуру топлива и энергию выхлопных газов при подаче топлива в выхлопную трубу 27.

[0068] В проиллюстрированном примере оповещение о подаче топлива в выхлопную трубу 27 выдается в момент t1 времени. Следовательно, в момент t1 времени включается нагреватель 34, чтобы повысить температуру топлива до заданной температуры T. Как результат, температура топлива достигает заданной температуры T в момент t2 времени. После достижения заданной температуры T температура топлива поддерживается равной заданной температуре T.

[0069] После этого в момент t3 времени запрашивается подача топлива в выхлопную трубу 27. В момент t3 времени энергия выхлопных газов в выхлопной трубе 27 ниже первого порогового значения Tr1. Следовательно, величина питания нагревателя 34 увеличивается в момент t3 времени, чтобы повысить температуру топлива до первой целевой температуры TT1. Как результат, температура топлива достигает первой целевой температуры TT1 в момент t4 времени.

[0070] Топливо подается в выхлопную трубу 27 устройством 35 подачи восстановителя в момент t4 времени. Часть подаваемого в выхлопную трубу 27 топлива закипает при пониженном давлении в выхлопной трубе 27. Как результат, топливо подается в NSR-катализатор 28 в газожидкостном смешанном состоянии. Когда подача топлива в выхлопную трубу 27 закончена, нагреватель 34 снова выключается.

[0071] Фиг. 10 является блок-схемой, показывающей процедуру управления процессом подачи восстановителя во втором варианте осуществления изобретения. Данная процедура управления многократно выполняется ЭБУ 80 с интервалами в заданное время после запуска двигателя 1 внутреннего сгорания.

[0072] На этапе S101 ЭБУ 80 определяет, имеется ли или нет оповещение о подаче восстановителя. ЭБУ 80 определяет, что имеется оповещение о подаче восстановителя, когда оцененное значение накопившегося количества NOx в NSR-катализаторе 28 равно или выше первого накопившегося количества, и определяет, что оповещение о подаче восстановителя отсутствует, когда оцененное значение накопившегося количества NOx в NSR-катализаторе 28 меньше первого накопившегося количества. Первое накопившееся количество является значением, меньшим максимального накопившегося количества NOx, которое может быть накоплено NSR-катализатором 28.

[0073] Когда на этапе S201 определено, что отсутствует оповещение о подаче восстановителя, данная процедура управления завершается. С другой стороны, когда на этапе S201 определено, что имеется оповещение о подаче восстановителя, данная процедура управления переходит к этапу S202.

[0074] На этапе S202 ЭБУ 80 нагревает восстановитель заранее посредством нагревателя 34. Конкретнее, ЭБУ 80 повышает температуру восстановителя до заданной температуры посредством нагревателя 34. Заданная температура представляет собой температуру ниже первой целевой температуры. В случае, если восстановителем является бензин, заданная температура составляет, например, 80-100°C.

[0075] Затем на этапе S203 ЭБУ 80 определяет, имеется ли или нет запрос на подачу восстановителя. ЭБУ 80 определяет, что имеется запрос на подачу восстановителя, когда оцененное значение накопившегося количества NOx в NSR-катализаторе 28 равно или выше второго накопившегося количества, и определяет, что запрос на подачу восстановителя отсутствует, когда оцененное значение накопившегося количества NOx в NSR-катализаторе 28 меньше второго накопившегося количества. Второе накопившееся количество является значением, меньшим максимального накопившегося количества NOx, которое может быть накоплено NSR-катализатором 28, и большим первого накопившегося количества.

[0076] Этапы S204-S206 идентичны соответственно этапам S102-S104 на фиг. 5, в силу чего их описание опускается.

[0077] Устройство управления выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания согласно третьему варианту осуществления изобретения является практически идентичным устройству управления выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания согласно первому варианту осуществления изобретения, за исключением следующих аспектов. Поэтому далее третий вариант осуществления изобретения описывается с акцентированием внимания на том, что отличается от первого варианта осуществления изобретения.

[0078] В случае, если энергия выхлопных газов в выхлопном канале превышает первое пороговое значение, восстановитель может частично газифицироваться за счет энергии выхлопных газов, так нет необходимости в кипении восстановителя при пониженном давлении. Тем не менее, в случае, если восстановитель не нагревается нагревателем 34, вязкость восстановителя является высокой, а диаметр частиц восстановителя, подаваемого в выхлопную трубу 27, является большим. Как результат, ограничивается газификация восстановителя за счет энергии выхлопных газов. Следовательно, даже в случае, если энергия выхлопных газов в выхлопном канале больше, чем первое пороговое значение, когда энергия выхлопных газов является относительно низкой, желательно нагревать восстановитель, чтобы ускорить распыление восстановителя.

[0079] Таким образом, в третьем варианте осуществления изобретения ЭБУ 80 повышает температуру восстановителя до второй целевой температуры, более низкой, чем первая целевая температура, когда оцененная энергия выхлопных газов равна или выше первого порогового значения и ниже второго порогового значения. Таким образом, восстановитель нагревается в соответствии с энергией выхлопных газов, и восстановитель может более надежно переводиться в газожидкостное смешанное состояние.

[0080] Фиг. 11 является блок-схемой, показывающей процедуру управления процессом подачи восстановителя в третьем варианте осуществления изобретения. Данная процедура управления многократно выполняется ЭБУ 80 с интервалами в заданное время после запуска двигателя 1 внутреннего сгорания.

[0081] Этапы S301-S306 идентичны соответственно этапам S201-S206 с фиг. 10, в силу чего их описание опускается.

[0082] Данная процедура управления переходит к этапу S307, когда на этапе S304 определено, что энергия выхлопных газов равна или выше первого порогового значения. На этапе S307 ЭБУ 80 определяет, ниже ли или нет оцененная энергия выхлопных газов в выхлопном канале второго порогового значения. Второе пороговое значение является значением выше первого порогового значения. ЭБУ 80 определяет, что энергия выхлопных газов ниже второго порогового значения, например, когда температура выхлопных газов ниже второй температуры. Вторая температура представляет собой более высокую температуру, чем первая температура, и равна, например, 250°C.

[0083] Когда на этапе S307 определено, что энергия выхлопных газов равна или выше второго порогового значения, данная процедура управления переходит к этапу S306, и восстановитель подается в выхлопной канал. С другой стороны, когда на этапе S307 определено, что энергия выхлопных газов ниже второго порогового значения, данная процедура управления переходит к этапу S308.

[0084] На этапе S308 ЭБУ 80 повышает температуру восстановителя до второй целевой температуры, которая ниже первой целевой температуры, посредством нагревателя 34. Вторая целевая температура задается равной температуре, при которой распыление восстановителя ускоряется. В случае, если восстановителем является бензин, вторая целевая температура составляет, например, 100-150°C. После этапа S308 восстановитель подается в выхлопной канал на этапе S306. После этапа S306 данная процедура управления завершается.

[0085] Этап S301 и этап S302 могут быть исключены в данной процедуре управления.

[0086] По меньшей мере одно из первого порогового значения, первой целевой температуры, второго порогового значения и второй целевой температуры может быть скорректировано на основе атмосферного давления. Например, в случае, если атмосферное давление является относительно низким на больших высотах или т.п., диапазон температур, в котором восстановитель закипает при пониженном давлении, является низким. Следовательно, ЭБУ 80 может задавать по меньшей мере одно из первого порогового значения и первой целевой температуры более низким, когда атмосферное давление является относительно низким, чем когда атмосферное давление является относительно высоким. Справедливо и то, что ЭБУ 80 может задавать по меньшей мере одно из второй целевой температуры и второго порогового значения более низким, когда атмосферное давление является относительно низким, чем когда атмосферное давление является относительно высоким. ЭБУ 80 регистрирует атмосферное давление, например, посредством датчика атмосферного давления, который предусмотрен в двигателе 1 внутреннего сгорания. ЭБУ 80 может оценивать атмосферное давление на основе давления во впускном патрубке 6 и т.п.

[0087] Устройство управления выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания согласно четвертому варианту осуществления изобретения является практически идентичным устройству управления выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания согласно первому варианту осуществления изобретения, за исключением следующих аспектов. Поэтому далее четвертый вариант осуществления изобретения описывается с акцентированием внимания на том, что отличается от первого варианта осуществления изобретения.

[0088] Как описано выше, ЭБУ 80 повышает температуру восстановителя до первой целевой температуры, когда энергия выхлопных газов в выхлопном канале ниже первого порогового значения. Тем не менее, требуется определенное время для того, чтобы повысить температуру восстановителя, так что энергия выхлопных газов в выхлопном канале может быть равной или выше первого порогового значения, когда температура восстановителя повышается до первой целевой температуры. В этом случае, когда восстановитель при первой целевой температуре подается в выхлопной канал, весь восстановитель, который был подан, может газифицироваться за счет кипения восстановителя при пониженном давлении и энергии выхлопных газов в выхлопном канале.

[0089] Таким образом, в четвертом варианте осуществления изобретения ЭБУ 80 подает восстановитель в выхлопной канал при первой целевой температуре и дополнительно подает восстановитель в выхлопной канал ниже первой целевой температуры, когда оцененная энергия выхлопных газов становится равной или превышающей первое пороговое значение после того, как температура восстановителя повышается до первой целевой температуры. Конкретнее, ЭБУ 80 подает в выхлопной канал восстановитель, который не нагрет нагревателем 34, или восстановитель, который нагрет нагревателем 34 до температуры ниже первой целевой температуры, а также восстановитель при первой целевой температуре, увеличивая подаваемое количество восстановителя. Таким образом, даже в случае, если энергия выхлопных газов чрезмерно повышается в то время, когда температура восстановителя повышается, в NSR-катализатор 28 может подаваться восстановитель в газожидкостном смешанном состоянии.

[0090] Фиг. 12 является блок-схемой, показывающей процедуру управления процессом подачи восстановителя в четвертом варианте осуществления изобретения. Данная процедура управления многократно выполняется ЭБУ 80 с интервалами в заданное время после запуска двигателя 1 внутреннего сгорания.

[0091] Этапы S401-S403 идентичны соответственно этапам S101-S103 с фиг. 5, в силу чего их описание опускается.

[0092] Данная процедура управления переходит к этапу S404 после этапа S403. На этапе S404, а также этапе S402, ЭБУ 80 определяет, ниже ли или нет оцененная ЭБУ 80 энергия выхлопных газов в выхлопном канале первого порогового значения.

[0093] Когда на этапе S404 определено, что энергия выхлопных газов ниже первого порогового значения, данная процедура управления переходит к этапу S406, и восстановитель подается в выхлопной канал. С другой стороны, когда на этапе S404 определено, что энергия выхлопных газов равна или выше первого порогового значения, данная процедура управления переходит к этапу S405.

[0094] На этапе S405 ЭБУ 80 увеличивает подаваемое количество восстановителя, чтобы подавать в выхлопной канал восстановитель ниже первой целевой температуры, а также восстановитель при первой целевой температуре. После этапа S405 восстановитель подается в выхлопной канал на этапе S406. После этапа S406 данная процедура управления завершается.

[0095] Хотя выше были описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения, изобретение не ограничено этими вариантами осуществления и может подвергаться различным модификациям и изменениям в пределах диапазона того, что изложено в формуле изобретения. Например, в качестве восстановителя может быть использовано такое топливо, как биодизельное топливо (BDF). Катализатор восстановления NOx может быть катализатором селективного каталитического восстановления NOx (СКВ-катализатором). В этом случае в качестве восстановителя используется водный раствор мочевины. При этом первая целевая температура, первое пороговое значение, вторая целевая температура и второе пороговое значение устанавливаются на соответствующие значения в соответствии с характеристиками восстановителя так, что восстановитель принимает газожидкостное смешанное состояние в выхлопном канале.

[0096] Вышеуказанные варианты осуществления изобретения могут быть реализованы при их произвольном комбинировании друг с другом. Например, этапы S404 и S405 на фиг. 12 могут выполняться между этапами S205 и S206 с фиг. 10 или между этапами S305 и S306 с фиг. 11.

Предложено устройство управления выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания. Устройство управления выхлопными газами оснащено катализатором восстановления NOx, резервуаром восстановителя, устройством подачи восстановителя, бустером, нагревателем и электронным блоком управления. Электронный блок управления выполнен с возможностью осуществлять управление повышением температуры восстановителя до первой целевой температуры так, что восстановитель, подаваемый устройством подачи восстановителя, переводится в газожидкостное смешанное состояние в выхлопном канале, когда энергия выхлопных газов ниже первого порогового значения. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 13 ил.

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

катализатор восстановления NOx, размещенный в выхлопном канале двигателя внутреннего сгорания;

резервуар восстановителя, хранящий восстановитель;

устройство подачи восстановителя, выполненное с возможностью подавать восстановитель в выхлопной канал до катализатора восстановления NOx по направлению потока выхлопных газов;

бустер, выполненный с возможностью повышать давление восстановителя, подаваемого в устройство подачи восстановителя из резервуара восстановителя, до давления более высокого, чем давление в выхлопном канале;

нагреватель, выполненный с возможностью нагревать восстановитель, подаваемый в устройство подачи восстановителя из резервуара восстановителя; и

электронный блок управления, выполненный с возможностью управлять температурой восстановителя посредством нагревателя,

причем электронный блок управления выполнен с возможностью оценивать энергию выхлопных газов в выхлопном канале, и

причем электронный блок управления выполнен с возможностью осуществлять управление повышением температуры восстановителя до первой целевой температуры так, что восстановитель, подаваемый устройством подачи восстановителя, переводится в газожидкостное смешанное состояние в выхлопном канале, так что восстановитель одновременно является жидким и газообразным, когда энергия выхлопных газов ниже первого порогового значения.

2. Устройство управления выхлопными газами по п. 1, отличающееся тем, что

электронный блок управления выполнен с возможностью осуществлять одно из регистрации и оценки температуры выхлопных газов в выхлопном канале, и

электронный блок управления выполнен с возможностью оценивать энергию выхлопных газов в выхлопном канале на основе температуры выхлопных газов.

3. Устройство управления выхлопными газами по п. 2, отличающееся тем, что

электронный блок управления выполнен с возможностью оценивать расход выхлопных газов в выхлопном канале, и

электронный блок управления выполнен с возможностью оценивать энергию выхлопных газов в выхлопном канале на основе температуры выхлопных газов и расхода выхлопных газов.

4. Устройство управления выхлопными газами по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что:

электронный блок управления выполнен с возможностью повышать температуру восстановителя до второй целевой температуры, когда энергия выхлопных газов равна или выше первого порогового значения и ниже второго порогового значения, и

вторая целевая температура ниже первой целевой температуры.

5. Устройство управления выхлопными газами по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что

электронный блок управления выполнен с возможностью повышать температуру восстановителя до первой целевой температуры путем постепенного повышения температуры восстановителя.

6. Устройство управления выхлопными газами по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что:

электронный блок управления выполнен с возможностью управлять подачей восстановителя посредством устройства подачи восстановителя и,

когда энергия выхлопных газов становится равной или большей, чем первое пороговое значение, после того, как температура восстановителя повышается до первой целевой температуры, электронный блок управления выполнен с возможностью подавать восстановитель при первой целевой температуре в выхлопной канал и подавать восстановитель ниже первой целевой температуры в выхлопной канал.

7. Устройство управления выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что

электронный блок управления выполнен с возможностью осуществлять одно из регистрации и оценки атмосферного давления, и

электронный блок управления выполнен с возможностью задавать по меньшей мере одно из первой целевой температуры и первого порогового значения более низким, когда атмосферное давление является относительно низким, чем когда атмосферное давление является относительно высоким.

8. Способ управления для устройства управления выхлопными газами, причем

устройство управления выхлопными газами предусмотрено в двигателе внутреннего сгорания,

устройство управления выхлопными газами включает в себя катализатор восстановления NOx, резервуар восстановителя, устройство подачи восстановителя, бустер, нагреватель и электронный блок управления,

катализатор восстановления NOx размещен в выхлопном канале двигателя внутреннего сгорания,

резервуар восстановителя хранит восстановитель,

устройство подачи восстановителя выполнено с возможностью подавать восстановитель в выхлопной канал до катализатора восстановления NOx по направлению потока выхлопных газов,

бустер выполнен с возможностью повышать давление восстановителя, подаваемого в устройство подачи восстановителя из резервуара восстановителя, до давления более высокого, чем давление в выхлопном канале, и

нагреватель выполнен с возможностью нагревать восстановитель, подаваемый в устройство подачи восстановителя из резервуара восстановителя,

при этом способ управления содержит этапы, на которых:

управляют температурой восстановителя посредством нагревателя;

оценивают энергию выхлопных газов в выхлопном канале посредством электронного блока управления и

управляют посредством электронного блока управления нагревателем для повышения температуры восстановителя до первой целевой температуры так, что восстановитель, подаваемый устройством подачи восстановителя, переводится в газожидкостное смешанное состояние в выхлопном канале, так что восстановитель одновременно является жидким и газообразным, когда энергия выхлопных газов ниже первого порогового значения.