Устройство очистки выхлопных газов для двигателя внутреннего сгорания

Устройство очистки выхлопных газов для двигателя внутреннего сгорания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к устройству очистки выхлопных газов для двигателя внутреннего сгорания.

2. Описание предшествующего уровня техники

[0002] Известно устройство очистки выхлопных газов для двигателя внутреннего сгорания, содержащее катализатор, который снижает содержание оксидов азота (NOx) в выхлопных газах за счет использования водного раствора мочевины, добавляемого в выхлопные газы (например, публикация японского патента №2013-142309).

[0003] Такое устройство очистки выхлопных газов имеет клапан подачи добавки, который впрыскивает водный раствор мочевины в выхлопной канал. Впрыснутый водный раствор мочевины гидролизуется за счет тепла от выхлопных газов и преобразуется в аммиак. Аммиак, в свою очередь, адсорбируется катализатором снижения содержания оксидов азота, и содержание NOx в выхлопных газах понижается за счет адсорбированного аммиака для очистки выхлопных газов.

[0004] В выхлопном канале, в котором выполнено такое устройство очистки выхлопных газов, размещена диффузионная пластина, в которую направлена ударная струя водного раствора мочевины, впрыскиваемая клапаном подачи добавки. Напор струи водного раствора мочевины в диффузионную пластину способствует парообразованию и распылению водного раствора мочевины, что приводит к образованию аммиака за счет гидролиза водного раствора мочевины.

[0005] При равномерной работе двигателя внутреннего сгорания, направление потока выхлопных газов в выхлопном канале существенно не меняется. Таким образом, водный раствор мочевины, впрыскиваемый клапаном подачи добавки, скорее всего, будет постоянно попадать в одну и ту же точку диффузионной пластины. Такое непрерывное давление струи водного раствора мочевины в одну и ту же точку диффузионной пластины понижает температуру в этой точке. В результате, водный раствор мочевины не превращается в пар, а накапливается в этой точке. Впоследствии это может привести к образованию нагара в упомянутой точке.

[0006] СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0007] Одной из целей настоящего изобретения является создание устройства очистки выхлопных газов для двигателя внутреннего сгорания, которое задает предел падению температуры в точке диффузионной пластины, в которую направлен водный раствор мочевины.

[0008] Для достижения вышеуказанной цели и в соответствии с одним объектом настоящего изобретения предлагается устройство очистки выхлопных газов для двигателя внутреннего сгорания, содержащее клапан подачи добавки, который впрыскивает водный раствор мочевины в выхлопной канал двигателя внутреннего сгорания, трубку подачи водного раствора мочевины, соединенную с клапаном подачи добавки, диффузионную пластину, расположенную в выхлопном канале, катализатор и контроллер. Водный раствор мочевины впрыскивается через клапан подачи добавки, который направляет ударную струю в упомянутую диффузионную пластину. Катализатор удаляет NOx из выхлопных газов с использованием в качестве восстанавливающего агента аммиака, образующегося из водного раствора мочевины, который впрыскивается через упомянутый клапан подачи добавки. Контроллер выполнен с возможностью задания момента впрыска водного раствора мочевины таким образом, что водный раствор мочевина периодически впрыскивается через клапана подачи добавки по заданному циклу впрыска, тем самым заставляя клапан подачи добавки выполнять впрыск водного раствора мочевины. Контроллер включает в себя секцию вычисления температуры, которая выполнена с возможностью вычисления температуры диффузионной пластины, секцию памяти, которая выполнена с возможностью запоминании информации о давлении впрыска водного раствора мочевины при впрыске водного раствора мочевины, секцию получения давления первого впрыска, которая выполнена с возможностью получения, в качестве давления первого впрыска, давления впрыска при предыдущем впрыске водного раствора мочевины, сохраненного в секции памяти, секцию вычисления давления второго впрыска, и секцию вычисления давления третьего впрыска. Секция вычисления давления второго впрыска выполнена с возможностью вычисления давления второго впрыска. Давление второго впрыска представляет собой давление впрыска водного раствора мочевины, полученное в случае, когда водный раствор мочевины впрыскивается в момент времени, соответствующий циклу впрыска, истекшему после предыдущего впрыска водного раствора мочевины. Секция вычисления давления третьего впрыска выполнена с возможностью вычисления давления третьего впрыска. Давление третьего впрыска представляет собой давление впрыска водного раствора мочевины, полученное в случае, когда водный раствор мочевины впрыскивается во второй момент времени, который отличается от первого момента времени, представляющего собой момент впрыска, полученный по циклу впрыска. Контроллер выполнен с возможностью выполнения процесса по увеличению перепада давления, когда температура диффузионной пластины, вычисленная секцией вычисления температуры, меньше, чем заданное пороговое значение температуры, первый перепад давления, который представляет собой абсолютное значение разницы между давлением первого впрыска и давлением второго впрыска, меньше, чем пороговое значение разности давления, и впрыск водного раствора мочевины во второй момент времени, который вызовет второй перепад давления, который представляет собой абсолютное значение разницы между давлением третьего впрыска и давлением первого впрыска, и который больше, чем первый перепад давления. Во время процесса по увеличению перепада давления, контроллер устанавливает, в качестве момента впрыска водного раствора мочевины, второй момент времени, который представляет собой момент времени, при котором второй перепад давления превышает первый перепад давления.

[0009] Другие аспекты и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из последующего описания, приведенного вместе с сопроводительными чертежами, иллюстрирующими на примерах основные варианты настоящего изобретения.

[0010] КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0011] Настоящее изобретение вместе с объектами и их преимуществами можно лучше понять со ссылкой на последующее описание предпочтительных вариантов осуществления вместе со ссылками на сопроводительные чертежи, где:

[0012] На фиг. 1 представлена принципиальная схема двигателя внутреннего сгорания, в котором применено устройство очистки выхлопных газов согласно первому варианту осуществления, а также окружающая конструкция;

[0013] На фиг. 2 представлена временная диаграмма, показывающая работу клапана подачи добавки мочевины;

[0014] На фиг. 3 представлена диаграмма, показывающая направление впрыска водного раствора мочевины через клапан подачи добавки мочевины;

[0015] На фиг. 4 представлена временная диаграмма, показывающая способ определения момента впрыска водного раствора мочевины;

[0016] На фиг. 5 представлена временная диаграмма, показывающая затухание пульсаций давления водного раствора мочевины;

[0017] На фиг. 6 представлена блок-схема операции впрыска водного раствора мочевины в первом варианте осуществления;

[0018] На фиг. 7 представлен график расчета эффективности теплопередачи диффузионной пластины;

[0019] На фиг. 8 представлен график расчета величины сброса тепла выхлопных газов;

[0020] На фиг. 9 представлена временная диаграмма, показывающая способы впрыска водного раствора мочевины в устройство очистки выхлопных газов в соответствии со вторым вариантом осуществления, где в разделе (А) показан способ впрыска водного раствора мочевины через клапан подачи добавки мочевины в каждом цикле впрыска PR, а в разделе (Б) показан способ впрыска водного раствора мочевины через клапан подачи добавки мочевины, когда процесс по увеличению перепада давления выполняется с задержкой момента впрыска ТТ водного раствора мочевины при текущем впрыске от заданного момента впрыска ТТН;

[0021] На фиг. 10 представлена блок-схема процесса впрыска водного раствора мочевины по второму варианту осуществления;

[0022] На фиг. 11 представлена временная диаграмма, показывающая способ впрыска водного раствора мочевины по третьему варианту осуществления;

[0023] На фиг. 12 представлена блок-схема процесса впрыска водного раствора мочевины по третьему варианту осуществления; а также

[0024] На фиг. 13 представлена временная диаграмма, показывающая способ, при котором момент впрыска водного раствора мочевины определяется в соответствии с модификацией.

[0025] ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0026] Первый вариант осуществления

[0027] Устройство очистки выхлопных газов для двигателя внутреннего сгорания в соответствии с первым вариантом осуществления будет описано ниже со ссылкой на фигуры от 1 до 8.

[0028] На фиг. 1 представлен дизельный двигатель 1 (здесь и далее называемый просто как двигатель 1), в котором применяется устройство очистки выхлопных газов в соответствии с настоящим вариантом осуществления, а также окружающая конструкция.

[0029] Двигатель 1 включает в себя цилиндры #1 - #4. Головка блока цилиндров 2 имеет клапаны впрыска топлива 4а-4d. Каждый из клапанов впрыска топлива 4а-4d впрыскивает топливо в камеру сгорания соответствующую одному из цилиндров от #1 - #4. Головка блока цилиндров 2 также имеет впускные окна (не показаны) для введения свежего воздуха в цилиндры, а также выпускные окна 6а-6d для отвода газообразных продуктов сгорания из цилиндров. Впускные и выпускные окна 6а-6d соответствуют цилиндрам #1 - #4.

[0030] Клапаны впрыска топлива 4а-4d соединены с системой непосредственного впрыска топлива 9, которая накапливает топливо под высоким давлением. Система непосредственного впрыска топлива 9 соединена с топливным насосом 10. Топливный насос 10 забирает топливо из топливного бака (не показан) и под высоким давлением нагнетает его в систему непосредственного впрыска топлива 9. Топливо под высоким давлением, подаваемое в систему непосредственного впрыска топлива 9, впрыскивается в соответствующие цилиндры #1 - #4 из клапанов впрыска топлива 4а-4d, когда клапаны впрыска топливо 4а-4d открыты.

[0031] Впускной коллектор 7 соединен с упомянутыми впускными окнами. Впускной канал 3 соединен с впускным коллектором 7. Во впускном канале 3 предусмотрена впускная дроссельная заслонка 16 для регулирования количества всасываемого воздуха. Впускной коллектор 7 входит в состав впускного канала 3.

[0032] Выхлопной коллектор 8 подсоединен к выхлопным окнам 6а и 6d. Выхлопной канал 26 соединен с выхлопным коллектором 8.

[0033] В середине выхлопного канала 26 предусмотрен турбокомпрессор 11. Турбокомпрессор 11 нагнетает всасываемый воздух, предназначенный для подачи в цилиндры, за счет давления выхлопных газов. Промежуточный охладитель 18 предусмотрен во впускном канале 3 между боковым компрессором турбокомпрессора 11 и впускной дроссельной заслонкой 16. Промежуточный охладитель 18 охлаждает всасываемый воздух, температура которого повысилась из-за нагнетания турбокомпрессором 11.

[0034] Кроме того, элемент первой очистки 30, который очищает выхлопные газы, выполнен в середине выхлопного канала 26 по потоку ниже выхлопной турбины турбокомпрессора 11. Окислительный катализатор 31 и фильтр 32 расположены последовательно по направлению потока выхлопных газов внутри элемента первой очистки 30.

[0035] Окислительный катализатор 31 активирует процесс окисления углеводородов в выхлопных газах. А фильтр 32, выполненный из пористого керамического материала, представляет собой ловушку для твердых частиц (ТЧ) в выхлопных газах, и дополнительно ускоряет процесс окисления ТЧ. ТЧ в выхлопных газах отфильтровываются при прохождении через пористую стенку фильтра 32.

[0036] Клапан 5 подачи добавки топлива, который добавляет топливо в выхлопные газы, выполнен в непосредственной близости от участка сведения выхлопного коллектора 8. Клапан 5 подачи добавки топлива соединен с топливным насосом 10 через подающий трубопровод 27 подачи топлива. Расположение клапана 5 подачи добавки топлива может быть изменено в случае необходимости, с тем условием, чтобы оно находилось в выхлопной системе и по потоку выше элемента первой очистки 30. Топливо может быть добавлено в выхлопные газы путем выполнения кратковременного впрыска через управление моментом впрыска топлива.

[0037] Когда количество ТЧ, задержанных фильтром 32, превышает заданное значение, запускается процесс регенерации фильтра 32, при котором клапан 5 подачи добавки топлива впрыскивает топливо в выхлопные газы в выхлопном коллекторе 8. Топливо, добавляемое в выхлопные газы через клапан 5 подачи добавки топлива, окисляется при достижении окислительного катализатора 31, при этом температура выхлопных газов повышается. Когда выхлопные газы, температура которых была повышена окислительным катализатором 31, поступают в фильтр 32, температура фильтра 32 повышается. Это приводит к тому, что накопленные ТЧ в фильтре 32 затем окисляются с целью регенерации фильтра 32.

[0038] Кроме того, элемент 40 второй очистки, который очищает выхлопные газы, выполнен в середине выхлопного канала 26 по потоку ниже элемента 30 первой очистки. Катализатор 41 избирательной каталитической нейтрализации NOx (далее именуемый как катализатор SCR) предусмотрен внутри элемента 40 второй очистки. Катализатор SCR 41 действует как катализатор для выведения NOx, понижающий содержание NOx в выхлопных газах, с использованием в качестве восстанавливающего агента аммиака, получаемого из водного раствора мочевины для очистки выхлопных газов.

[0039] Более того, имеется элемент 50 третьей очистки, очищающий выхлопные газы, который размещен в середине выхлопного канала 26 по потоку ниже элемента 40 второй очистки. Катализатор 51 окисления аммиака, который окисляет и удаляет аммиак из выхлопных газов, выполнен внутри элемента 50 третьей очистки.

[0040] Двигатель 1 имеет механизм 200 подачи водного раствора мочевины, который функционирует как механизм добавления водного раствора мочевины в выхлопные газы. Механизм 200 подачи водного раствора мочевины включает в себя бак 210 для хранения водного раствора мочевины, клапан 230 подачи добавки мочевины, который впрыскивает водный раствор мочевины в выхлопной канал 26, трубку 240 подачи водного раствора мочевины, которая соединяет клапан 230 подачи добавки мочевины с баком 210, а также насос 220, размещенный в середине трубки 240 подачи водного раствора мочевины.

[0041] Клапан 230 подачи добавки мочевины размещен в выхлопном канале 26 между элементом 30 первой очистки и элементом 40 второй очистки. В частности, клапан 230 подачи добавки мочевины размещен в месте сгиба выхлопного канала 26, как показано на фиг. 1 и фиг. 3. Клапан 230 подачи добавки мочевины имеет отверстие для впрыска, направленное по ходу потока вниз. Когда клапан 230 подачи добавки мочевины открывается, водный раствор мочевины впрыскивается в выхлопной канал 26 через трубку 240 подачи водного раствора мочевины.

[0042] Насос 220 представляет собой электрический насос и его скорость вращения регулируется таким образом, что давление Р впрыска водного раствора мочевины согласуется с предварительно заданным целевым давлением. При вращении вперед насос 220 подает водный раствор мочевины из бака 210 в клапан 230 подачи добавки мочевины. При вращении назад насос 220 подает водный раствор мочевины из клапана 230 подачи добавки в бак 210. То есть, когда насос 220 вращается в обратном направлении, водный раствор мочевины забирается из клапана 230 подачи добавки мочевины и канала 240 подачи и возвращается в бак 210.

[0043] Диффузионная пластина 60 размещена в выхлопном канале 26 между клапаном 230 подачи добавки мочевины и катализатором SCR 41. Струя водного раствора мочевины, впрыскиваемая через клапан 230 подачи добавки, бьет в диффузионную пластину 60.

[0044] Водный раствор мочевины, подаваемый в выхлопные газы через клапан 230 подачи добавки мочевины, гидролизуется от тепла выхлопных газов и превращается в аммиак. Удар струи водного раствора мочевины в диффузионную пластину 60 приводит к превращению в пар и распылению водного раствора мочевины, что способствует образованию аммиака через гидролиз водного раствора мочевины. При достижении катализатора SCR 41, аммиак, образованный из мочевины, адсорбируется катализатором SCR 41. Содержание NOx в выхлопных газах снижается за счет использовании аммиака, адсорбированного катализатором SCR 41, при этом выхлопные газы очищаются.

[0045] Кроме того, двигатель 1 оснащен устройством рециркуляции выхлопных газов (далее именуемое как устройство РВГ). В частности, устройство РВГ возвращает некоторую часть выхлопных газов во впускной канал, чтобы понизить температуру сгорания в цилиндрах, и таким образом снизить объем NOx, образующихся в двигателе 1. Устройство РВГ включает в себя канал 13 РВГ, который соединяет впускной коллектор 7 с выхлопным коллектором 8, клапан 15 РВГ, который предусмотрен в канале 13 РВГ, и охладитель 14 РВГ, расположенный в канале 13 РВГ. Регулировка степени открытия клапана 15 РВГ в соответствии с режимом работы двигателя происходит от объема выхлопных газов, возвращаемых из выхлопного канала 26 во впускной канал 3, то есть, от объема РВГ. Охладитель 14 РВГ понижает температуру выхлопных газов, поступающих в канал 13 РВГ.

[0046] Для определения рабочего состояния в двигателе 1 установлены различные типы датчиков. Например, анемометр 19 определяет объем всасываемого во впускной канал 3 воздуха GA. Датчик 20 степени открытия дроссельной заслонки определяет степень открытия впускной дроссельный заслонки 16. Датчик 21 угла поворота коленвала определяет обороты двигателя NE, которые представляют собой скорость вращения коленчатого вала. Датчик 22 количества операций акселератора определяет величину работы акселератора АССР, которая является усилием нажатия на педаль акселератора. Датчик 24 скорости автомобиля определяет скорость транспортного средства SPD, на котором установлен двигатель 1. Датчик 25 температуры наружного воздуха определяет температуру наружного воздуха THout. Датчик давления 260 предусмотрен в непосредственной близости от стыка клапана 230 подачи добавки мочевины с трубкой 240 подачи водного раствора мочевины. Датчик давления 260 определяет давление водного раствора мочевины NP, которое представляет собой давление водного раствора вблизи клапана 230 подачи добавки мочевины. Давление водного раствора мочевины NP при открытом клапане 230 подачи добавки мочевины равно давлению впрыска Р водного раствора мочевины. Датчик температуры 270 предусмотрен в канале 240 подачи водного раствора мочевины для определения температуры водного раствора мочевины ТН, которая представляет собой температуру водного раствора мочевины.

[0047] Кроме того, датчик 100 температуры выхлопных газов после первой очистки, расположенный по потоку выше окислительного катализатора 31, определяет температуру выхлопных газов ТН1 после первой очистки, которая является температурой выхлопных газов перед тем, как попасть в окислительный катализатор 31. Датчик 110 перепада давления определяет перепад давления ΔР между давлением выхлопных газов по потоку выше фильтра 32 и давлением выхлопных газов по потоку ниже фильтра 32.

[0048] Датчик 120 температуры выхлопных газов второй очистки и датчик 130 NOx первой очистки предусмотрены в выхлопном канале 26 между элементом 30 первой очистки и элементом 40 второй очистки по ходу потока выше клапана 230 подачи добавки мочевины. Датчик 120 температуры выхлопных газов второй очистки определяет температуру выхлопных газов ТН2 после второй очистки, которая является температурой выхлопных газов перед тем, как попасть в катализатор 41SCR. Датчик 130 NOx первой очистки определяет концентрацию оксидов азота N1 после первой очистки, которая представляет собой концентрацию оксидов азота в выхлопных газах перед тем, как попасть в катализатор 41SCR. Вместо определения датчиком 130 NOx первой очистки, концентрация NOx первой очистки N1 может быть вычислена, например, на основании рабочего состояния двигателя или температуры выхлопных газов.

[0049] Датчик 140 NOx второй очистки предусмотрен в выхлопном канале 26 по потоку ниже элемента 50 третьей очистки. Датчик 140 NOx второй очистки определяет концентрацию оксидов азота N2 после второй очистки, которая представляет собой концентрацию оксидов азота в выхлопных газах, которые были очищены в катализаторе 41SCR. Вместо определения датчиком 140 NOx второй очистки, концентрация NOx после второй очистки N2 может быть вычислена, например, на основании рабочего состояния двигателя или температуры выхлопных газов.

[0050] Выходные сигналы от различных типов датчиков поступают в устройство 80 управления, которое функционирует как контроллер. Устройство 80 управления представляет собой схему регулирования или процессор, который выполнен как электронный блок управления (ЭБУ) или микрокомпьютер. Устройство 80 управления включает в себя, например, центральный процессор (ЦП), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), в котором хранятся различные типы программ и карт, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), которое временно хранит результаты вычислений ЦП, энергонезависимое ЗУ 80а, в котором хранятся значения, доступные для записи в электронном виде (например, ЭСППЗУ), а также различные типы интерфейсов. Энергонезависимое ЗУ 80а действует как секция памяти.

[0051] Устройство 80 управления выполняет различные типы операций управления для двигателя 1, такие как управление объемом впрыскиваемого топлива и управление моментом впрыска топлива клапанами 4а-4d впрыска топлива и клапаном 5 подачи добавки топлива, управление давлением нагнетания подающего насоса 10, управление величиной приводного усилия привода 17, который открывает и закрывает впускную дроссельную заслонку 16, а также управление степенью открытия клапана 15 РВГ.

[0052] Устройство 80 управления выполняет различные процедуры по управлению очисткой выхлопных газов, как, например, описанный выше процесс регенерации, при котором сжигают ТЧ, задержанные фильтром 32.

[0053] Устройство 80 управления также выполняет, в качестве одной из процедур по управлению очисткой выхлопных газов, управление подачей добавки водного раствора мочевина через клапан 230 подачи добавки мочевины. В результате управления добавкой требуемое количество добавки мочевины QE, которое необходимо для снижения NOx, исходящих из двигателя 1, вычисляется на основании, например, рабочего состояния двигателя. Состоянием открытия клапана 230 подачи добавки мочевины управляют таким образом, чтобы объем водного раствора мочевины соответствовал вычисленному требуемому количеству добавки мочевины QE, впрыскиваемому через клапан 230 подачи добавки мочевины.

[0054] Когда есть команда на добавку водного раствора мочевины, устройство 80 управления устанавливает момент впрыска водного раствора мочевины, как показано на фиг. 2, таким образом, чтобы клапан 230 подачи добавки мочевины периодически впрыскивал водный раствор мочевины по заданном циклу впрыска PR, выполняя, таким образом, впрыск водного раствора мочевины через клапан 230 подачи добавки мочевины.

[0055] Такое периодическое добавление, при котором повторно вводят водный раствор мочевины, сейчас будет описано.

[0056] Частоту возбуждения KS (единица измерения: Гц) определяют на основе, например, температуры катализатора 41 SCR. Частота возбуждения KS является частотой напряжения, прикладываемой к клапану 230 подачи добавки мочевины. Величина частоты возбуждения KS равна числу впрысков в секунду через клапан 230 подачи добавки мочевины. На основе частоты возбуждения KS, цикл впрыска PR (единица измерения: миллисекунды) вычисляется с использованием следующего выражения (1).

[0057]

[0058] Например, в случае, когда частота возбуждения KS составляет 3 Гц, как показано на фиг. 2, операция открыть-закрыть клапан 230 подачи добавки мочевины выполняется три раза в секунду, а цикл впрыска PR составляет около 333 мс. Операция открыть-закрыть относится к операции с момента, когда клапан 230 подачи добавки мочевины открывается, до момента, когда клапан 230 подачи добавки мочевины закрывается.

[0059] Далее, единицу количества QET добавления мочевины вычисляют на основе следующего выражения (2). Единица количества QET добавления мочевины представляет собой количество добавки мочевины за один цикл впрыска PR.

[0060]

[0061] QET: Единица количества добавки мочевины (г)

[0062] QE: Требуемое количество добавки мочевины (г/ч)

[0063] KS: Частота возбуждения (Гц)

[0064] Значение QE / 3600 в упомянутом выражении (2) представляет собой количество добавки мочевины, которое должно быть добавлено за одну секунду. Значение QE / 3600 делится на частоту возбуждения KS для получения единицы количества добавки мочевины QET, которая является единицей количества добавки мочевины, запрашиваемой, когда клапан 230 подачи добавки мочевины открывается один раз.

[0065] Количество водного раствора мочевины, добавляемое, когда клапан 230 подачи добавки мочевины открыт, варьируется в соответствии с давлением мочевины NP. Таким образом, время одноразового открытия КТ клапана 230 подачи добавки мочевины рассчитывается на основе давления мочевины NP и единицы количества добавки мочевины QET.

[0066] Время открытия клапана KT рассчитывается по описанной выше процедуре, поэтому клапан 230 подачи добавки мочевины впрыскивает водный раствор мочевины, количество которого соответствует единице количества добавки мочевины QET в каждом цикле впрыска PR. Открытие и закрытие клапана 230 подачи добавки мочевины повторяется при каждом цикле впрыска PR, так что водный раствор мочевины поступает периодически в импульсном режиме.

[0067] При равномерной работе двигателя, направление потока выхлопных газов в выхлопном канале 26 существенно не меняется. Таким образом, водный раствор мочевины, впрыскиваемый клапаном 230 подачи добавки мочевины, вероятно, будет непрерывно попадать в одну и ту же точку диффузионной пластины 60. Такое непрерывное давление струи водного раствора мочевины в одну и ту же точку диффузионной пластины понижает температуру в этой точке. В результате, водный раствор мочевины не превращается в пар, а накапливается в этой точке. Это может превратить накопленный в этой точке водный раствор мочевины в отложение нагара.

[0068] В связи с этим, устройство 80 управления, согласно настоящему варианту осуществления, выполняет процесс по увеличению перепада давления, описанный ниже, чтобы предотвратить непрерывный напор струи водного раствора мочевины, впрыскиваемого через клапан 230 подачи добавки мочевины, в одну и ту же точку диффузионной пластины 60.

[0069] Теперь будет описан процесс по увеличению перепада давления.

[0070] Как правило, выхлопные газы завихряются или неравномерно поступают в выхлопной канал 26, и такой поток выхлопных газов оказывает влияние на направление впрыска водного раствора мочевины, подаваемого через клапан 230 подачи добавки мочевины. Например, если давление впрыска Р водного раствора мочевины, поступающего через клапан 230 подачи добавки мочевины, является низким, направление впрыска водного раствора мочевины сильно меняется от направления впрыска водного раствора мочевины сразу после впрыска через клапан 230 подачи добавки мочевины относительно потока выхлопных газов. В противоположность этому, если давление впрыска Р является высоким, направление впрыска водного раствора мочевины существенно не меняется от направления впрыска водного раствора мочевины сразу после впрыска через клапан 230 подачи добавки мочевины относительно потока выхлопных газов. Так как направление впрыска водного раствора мочевины меняется в зависимости от изменения давления впрыска Р водного раствора мочевины, участок диффузионной пластины 60, на который воздействует напор водного раствора мочевины, видоизменяется.

[0071] В настоящем варианте осуществления клапан 230 подачи добавки мочевины размещен в месте, где выхлопной канал 26 изогнут, как показано на фиг. 2. В этом месте, где выхлопной канал 26 имеет изогнутую форму, направление потока выхлопных газов сильно меняется. Соответственно, направление впрыска водного раствора мочевины сильно меняется из-за потока выхлопных газов. Таким образом, в настоящем варианте осуществления, по сравнению со случаем, когда клапан 230 подачи добавки мочевины размещен в прямой секции выхлопного канала 26, направление впрыска водного раствора мочевины меняется существенно, когда изменяется давление впрыска Р водного раствора мочевины, при этом, на участке диффузионной пластины 60, на которую направлен напор водный раствор мочевину, происходит существенное изменение.

[0072] Такое изменение в точке напора струи водного раствора мочевины уменьшается, как только уменьшается абсолютное значение перепада между давлением впрыска Р водного раствора мочевины предыдущего цикла впрыска PR и давлением впрыска Р водного раствора мочевины текущего цикла впрыска PR. В противоположность этому, изменение в точке напора струи увеличивается, как только увеличивается абсолютное значение упомянутого перепада давления.

[0073] В последующем описании участок диффузионной пластины 60, на который направлен напор водного раствора мочевины, будет упоминаться как точка напора водного раствора мочевины. Впрыск водного раствора мочевины при предыдущем цикле впрыска PR будет упоминаться как предыдущий впрыск, а впрыск водного раствора мочевины при текущем цикле впрыска PR будет упоминаться как текущий впрыск.

[0074] В трубке 240 подачи водного раствора мочевины, которая соединена с клапаном 230 подачи добавки мочевины, периодическое изменение давления или пульсация давления, происходит каждый раз, когда клапан 230 подачи добавки мочевины закрывается. Из-за пульсации давления, давление впрыска Р водного раствора мочевины варьируется в зависимости от момента времени, в который выполняется впрыск водного раствора мочевины.

[0075] Например, если водный раствор мочевины впрыскивается в тот момент времени, когда давление мочевины NP, которое является давлением водного раствора мочевины в непосредственной близости от клапана 230 подачи добавки мочевины, повышается, повышается и давление впрыска Р водного раствора мочевины. Соответственно, устройство 80 управления устанавливает моменты впрыска водного раствора мочевины в соответствии с изменениями давления мочевины NP из-за пульсации давления, тем самым выполняя процесс по увеличению перепада давления для увеличения абсолютного значения перепада между давлением впрыска Р водного раствора мочевины при предыдущем впрыске и давлением впрыска Р водного раствора мочевины при текущем впрыске.

[0076] На фиг. 4 приведен один пример выполнения процесса по увеличению перепада давления.

[0077] Как показано на фиг. 4, когда в определенный момент времени t0 открывается клапан 230 подачи добавки мочевины, наблюдается пульсация давления, при этом давление мочевины NP начинает периодически изменяться.

[0078] Устройство 80 управления добавляет цикл впрыска PR к предыдущему моменту впрыска водного раствора мочевины для вычисления заданного момента впрыска ТТН, который является моментом впрыска водного раствора мочевина при текущем цикле впрыска PR (первый момент времени). Затем устройство 80 управления вычисляет давление второго впрыска Р2, которое представляет собой оценочное значение давления впрыска Р, когда водный раствор мочевины впрыскивается в заданный момент впрыска ТТН. То есть, давление второго впрыска Р2 представляет собой расчетное значение давления впрыска Р водного раствора мочевины в случае впрыска водного раствора мочевины, когда цикл впрыска PR закончился после предыдущего впрыска водного раствора мочевины. Давление второго впрыска Р2 равно давлению мочевины NP в заданный момент впрыска ТТН.

[0079] Первый перепад давления ΔP1 рассчитывается как абсолютное значение разницы между давлением первого впрыска Р1, которое является давлением предыдущего впрыска Р, и давлением второго впрыска Р2. Если первый перепад давления ΔP1 меньше, чем заданное пороговое значение α (пороговое значение перепада давления), смещение точки напора водного раствора мочевины при текущем впрыске относительно точки напора при предыдущем впрыске водного раствора мочевины незначительное. Таким образом, установлено, что температуру можно понизить в точке удара струи водного раствора мочевины на диффузионной пластине 60 за счет выполнения процесса по увеличению перепада давления.

[0080] Во время процесса по увеличению перепада давления вычисляется давление третьего впрыска Р3, которое представляет собой значение давления впрыска Р водного раствора мочевины в случае, когда впрыск водного раствора мочевины происходит в момент времени, отличающийся от заданного момента впрыска ТТН, который вычисляется на основе цикла впрыска PR. Упомянутый момент впрыска ТТ водного раствора мочевины при текущем впрыске определяется как момент впрыска, отличающийся от заданного момента впрыска ТТН, и при котором второй перепад давления ΔР2, как абсолютное значение разности между давлением третьего впрыска P3 и давлением первого впрыска Р1, превышает первый перепад давления ΔP1.

[0081] В частности, рассчитывается момент впрыска, при котором второй перепад давления ΔР2 максимальный, и найденный момент впрыска устанавливается в качестве момента впрыска ТТ водного раствора мочевины для текущего впрыска. Момент впрыска ТТ является вторым моментом времени, который отличается от заданного момента впрыска ТТН, вычисляемого на основе цикла впрыска PR, и соответствует моменту впрыска, при котором второй перепад давления ΔР2 превышает первый перепад давления ΔР1.

[0082] При расчете момента впрыска ТТ, вычисляются первое оценочное значение SP1 и второе оценочное значение SP2. Первое оценочное значение SP1 представляет собой расчетное значение давления впрыска Р в случае, когда впрыск выполняется в первой точке перегиба давления мочевины NP после заданного момента впрыска ТТН. Второе оценочное значение SP2 представляет собой расчетное значение давления впрыска Р в случае, когда впрыск выполняется во второй точке перегиба давления мочевины NP. Первое оценочное значение SP1 равно давлению мочевины NP в первой точке перегиба, а второе оценочное значение SP2 равно давлению мочевины NP во второй точке перегиба. Первое оценочное значение SP1 и второе оценочное значение SP2 соответствуют третьему давлению впрыска Р3, которое является давление впрыска Р водного раствора мочевины в случае, когда водный раствор мочевины впрыскивается во второй момент времени, который отличается от заданного момента впрыска ТТН, рассчитанного на основе цикла впрыска PR.

[0083] Вычисляют первый оценочный перепад давления ΔРР1 и второй оценочный перепад давления ΔРР2. Первый оценочный перепад давления ΔРР1 представляет собой абсолютное значение перепада между давлением первого впрыска Р1 и первым оценочным значением SP1, а второй оценочный перепад давления ΔРР2 представляет собой абсолютное значение перепада между давлением первого впрыска Р1 и вторым оценочным значением SP2. Первый оценочный перепад давления ΔРР1 в первой точке перегиба и второй оценочный перепад давления ΔРР2 во второй точке перегиба сопоставляются, а момент времени ТМ, который соответствует точке перегиба наибольшей разницы оценочного давления, устанавливается в качестве момента впрыска ТТ, при котором второй перепад давления ΔР2 максимальный. При установке момента впрыска ТТ, период времени рассчитывается так, чтобы между заданным моментом впрыска ТТН и моментом времени ТМ, соответствующим точке перегиба давления мочевины NP, было наибольшее значение первого оценочного перепада давления ΔРР1 и второго оценочного перепада давления ΔРР2. Вычисленный период времени устанавливается в качестве времени задержки RT, которое добавляется к заданному моменту впрыска ТТН. Результат устанавливается в качестве момента впрыска ТТ при текущем впрыске.

[0084] Давление мочевины NP в первой точке перегиба и давление мочевины NP во второй точке перегиба, оба представляют собой давление мочевины, когда изменение давления является максимальным при однократном изменении цикла давления мочевины NP.