Устройство управления выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания

Устройство управления выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Уровень техники

1. Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к устройству управления выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания.

2. Описание предшествующего уровня техники

[0002] Известен избирательный восстановительный катализатор NOx (оксидов азота) (который в дальнейшем также называется просто "SCR-катализатором"), который очищает NOx, содержащийся в выхлопном газе двигателя внутреннего сгорания, с аммиаком в качестве восстанавливающего агента. Фильтр, который улавливает твердые частицы (в дальнейшем называемые "PM") в выхлопном газе, известен для переноса SCR-катализатора. На стороне выше по потоку от SCR-катализатора может располагаться добавляющий клапан, чтобы подавать мочевинную воду в выхлопной газ. Мочевинная вода, добавляемая в выхлопной газ, гидролизируется посредством тепла выхлопного газа или тепла SCR-катализатора таким образом, что формируется аммиак, и аммиак адсорбируется посредством SCR-катализатора.

[0003] Мочевинная вода замораживается, например, приблизительно при -11°C. Следовательно, когда температура окружающей среды является низкой, мочевинная вода может замораживаться в добавляющем клапане или в канале подачи мочевинной воды после того, как двигатель внутреннего сгорания остановлен. Когда мочевинная вода замораживается, имеется вероятность того, что мочевинная вода не может добавляться после запуска двигателя внутреннего сгорания, или добавляющий клапан и канал подачи мочевинной воды повреждаются. После остановки двигателя внутреннего сгорания температура добавляющего клапана временно становится выше температуры в ходе работы двигателя внутреннего сгорания вследствие тепла, которое добавляющий клапан принимает от выхлопного газа и от окружающих составляющих элементов. В том случае, если мочевинная вода присутствует в добавляющем клапане, отложения могут образовываться из мочевинной воды в добавляющем клапане, и отложения могут вызывать износ задвижной части в добавляющем клапане и могут вызывать засорение добавляющего клапана. Кроме того вследствие возрастания температуры в добавляющем клапане после остановки двигателя внутреннего сгорания, мочевина может гидролизироваться в добавляющем клапане таким образом, что формируется аммиак. Аммиак может разъедать добавляющий клапан.

[0004] Соответственно, после остановки двигателя внутреннего сгорания, мочевинная вода в добавляющем клапане и в канале подачи мочевинной воды всасывается обратно в бак (см., например, публикацию заявки на патент (Япония) номер 2008-101564).

Сущность изобретения

[0005] Когда мочевинная вода всасывается обратно в бак посредством принудительного протекания мочевинной воды назад, добавляющий клапан открывается, и выхлопной газ двигателя внутреннего сгорания протекает в добавляющий клапан через выпускной канал. Таким образом, в добавляющем клапане и канале для мочевинной воды, мочевинная вода заменена выхлопным газом двигателя внутреннего сгорания. Здесь, в случае, если выхлопной газ около добавляющего клапана содержит PM, PM в выхлопном газе легко всасываются в добавляющий клапан вместе с выхлопным газом в выпускном канале, когда мочевинная вода всасывается обратно в бак сразу после остановки двигателя внутреннего сгорания. Даже в случае, если мочевинная вода в добавляющем клапане всасывается обратно, мочевинная вода, хотя и в небольшом количестве, по-прежнему остается в добавляющем клапане, поскольку затруднительно полностью всасывать мочевинную воду обратно из таких мест, как зазоры в задвижной части в добавляющем клапане. Поскольку температура выхлопного газа в выпускном канале по-прежнему является высокой во время сразу после остановки двигателя внутреннего сгорания, всасывание высокотемпературного выхлопного газа увеличивает температуру добавляющего клапана. Следовательно, когда мочевинная вода всасывается обратно сразу после остановки двигателя внутреннего сгорания, температура добавляющего клапана увеличивается, что вызывает увеличение температуры мочевинной воды, остающейся в таких местах, как задвижная часть добавляющего клапана. Как результат, PM могут подмешиваться в высокотемпературную мочевинную воду. Здесь выяснено, что при высокой температуре и наличии мочевинной воды, скопление PM стимулируется посредством мочевинной воды и легко вызывает засорение добавляющего клапана или износ задвижной части добавляющего клапана. Считается, что размер частиц PM увеличивается посредством мочевинной воды, и размер частиц отложений, вызываемых посредством мочевины, увеличивается посредством PM. На основе этого соображения, как PM, так и отложения рассматриваются в качестве смеси отложений и PM, вызываемых посредством мочевины. Следовательно, в нижеприведенном описании, как PM, так и отложения описываются просто как отложения.

[0006] Кроме того, когда температура добавляющего клапана увеличивается посредством всасывания высокотемпературного выхлопного газа в добавляющий клапан, отложения образуются вследствие мочевинной воды, остающейся в добавляющем клапане. Также выяснено, что когда отложения образуются при наличии PM, отложения агломерированы посредством PM, и размер частиц отложений становится большим. Кроме того, некоторые отложения из мочевинной воды являются слаборастворимыми в воде. Когда такие отложения, которые являются слаборастворимыми в воде, образуются в добавляющем клапане, и размер частиц отложений становится больше диаметра отверстия форсунки, становится затруднительным удалять отложения из добавляющего клапана, поскольку отложения не растворяются, даже когда мочевинная вода впоследствии проходит через добавляющий клапан. Соответственно, отложения могут вызывать износ в добавляющем клапане или засорение добавляющего клапана. Когда фильтр не предоставляется в выпускном канале на стороне выше по потоку от добавляющего клапана, большее количество PM всасывается через добавляющий клапан, и увеличение размера частиц отложений становится более заметным. Даже когда фильтр предоставляется на стороне выше по потоку от добавляющего клапана, по-прежнему трудно улавливать все PM с помощью фильтра. Кроме того, отложения по-прежнему могут образовываться в добавляющем клапане посредством всасывания высокотемпературного выхлопного газа в добавляющий клапан. Таким образом, даже когда мочевинная вода всасывается обратно в бак, мочевинная вода, остающаяся в добавляющем клапане, и PM, всасываемые в добавляющий клапан, могут вызывать увеличение размера частиц отложений. Как результат, может возникать износ в добавляющем клапане или засорение добавляющего клапана.

[0007] Настоящее изобретение предоставляет устройство управления выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания, которое подавляет износ в добавляющем клапане или засорение добавляющего клапана, которые вызываются посредством увеличения размера частиц отложений.

[0008] Устройство управления выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания согласно одному аспекту настоящего изобретения включает в себя добавляющий клапан, бак, канал для мочевинной воды, насос, избирательный восстановительный катализатор NOx и электронный модуль управления. Добавляющий клапан выполнен с возможностью добавлять мочевинную воду в выпускной канал двигателя внутреннего сгорания. Бак выполнен с возможностью сохранять мочевинную воду. Канал для мочевинной воды соединяет добавляющий клапан и бак таким образом, чтобы обеспечивать циркуляцию мочевинной воды. Насос выполнен с возможностью обеспечивать циркуляцию мочевинной воды в канал для мочевинной воды. Избирательный восстановительный катализатор оксидов азота (NOx) располагается в части выпускного канала на стороне ниже по потоку от добавляющего клапана. Избирательный восстановительный катализатор NOx выполнен с возможностью очищать оксиды азота в выпускном канале с использованием мочевинной воды. Электронный модуль управления выполнен с возможностью: (i) управлять насосом в качестве первого управления таким образом, что заданное количество мочевинной воды, накапливаемой в добавляющем клапане и канале для мочевинной воды, возвращается в бак после того, как двигатель внутреннего сгорания остановлен; (ii) управлять насосом в качестве второго управления таким образом, что заданное количество или более мочевинной воды в баке выпускается из бака в канал для мочевинной воды после того, как выполняется первое управление; и (iii) управлять насосом в качестве третьего управления таким образом, что вся мочевинная вода, накапливаемая в добавляющем клапане и канале для мочевинной воды, возвращается в бак после того, как выполняется второе управление.

[0009] В устройстве управления выхлопными газами согласно аспекту, добавление мочевинной воды из добавляющего клапана прекращается после того, как двигатель внутреннего сгорания остановлен. Соответственно, уменьшается тепло, которое должно забираться из добавляющего клапана посредством мочевинной воды. Кроме того, поскольку тепло перемещается из выхлопного газа и выпускного канала в добавляющий клапан, температура добавляющего клапана имеет тенденцию увеличиваться. Затем температура передней концевой части добавляющего клапана, открытой для выхлопного газа двигателя внутреннего сгорания, становится наибольшей из частей добавляющего клапана. Чтобы преодолевать возрастание температуры, первое управление выполняется после остановки двигателя внутреннего сгорания, чтобы возвращать заданное количество мочевинной воды в добавляющем клапане и канале для мочевинной воды на сторону бака, так что мочевинная вода может находиться на расстоянии от передней концевой части добавляющего клапана, имеющей наибольшую температуру. Соответственно, поскольку может подавляться увеличение температуры мочевинной воды, может уменьшаться образованное количество отложений. Кроме того, появляется возможность подавлять формирование аммиака из мочевинной воды в добавляющем клапане. Таким образом, заданное количество, используемое в данном документе, задается в качестве количества всасываемой обратно мочевинной воды, которое может подавлять образование отложений и формирование аммиака из мочевинной воды. При первом управлении, вся мочевинная вода в добавляющем клапане и канале для мочевинной воды может возвращаться в бак, либо часть мочевинной воды в добавляющем клапане и канале для мочевинной воды может возвращаться в бак.

[0010] Тем не менее, после того, как выполняется первое управление, отложения по-прежнему могут образовываться из мочевинной воды, которая остается в таких местах, как задвижная часть в добавляющем клапане. Когда PM протекают в добавляющий клапан во время выполнения первого управления, размер частиц отложений имеет тенденцию становиться большим. Следовательно, размер частиц отложений может становиться большим за пределами допустимого диапазона. Чтобы преодолевать увеличение размера частиц, второе управление выполняется после того, как выполняется первое управление, чтобы выпускать заданное количество или более мочевинной воды из бака. Соответственно, количество мочевинной воды, равное или большее количеству мочевинной воды, возвращаемой в бак при первом управлении, выпускается в добавляющий клапан из бака. Как результат, мочевинная вода вымывает отложения в выпускной канал. Таким образом, до того, как размер частиц отложений становится большим за пределами допустимого диапазона, отложения могут выпускаться в выпускной канал. Когда второе управление выполняется, мочевинная вода циркулирует в добавляющий клапан, так что мочевинная вода забирает тепло от добавляющего клапана. Как результат, может понижаться температура добавляющего клапана. Это позволяет подавлять образование отложений из мочевинной воды, которая остается в таких местах, как задвижная часть в добавляющем клапане, даже при выполнении третьего управления. Также становится возможным подавлять увеличение размера частиц отложений, если образуются отложения. Таким образом, может подавляться износ в добавляющем клапане или засорение добавляющего клапана, вызываемое посредством увеличения размера частиц отложений.

[0011] В устройстве управления выхлопными газами согласно аспекту, заданное количество при первом управлении может быть меньше пропускной способности добавляющего клапана и канала для мочевинной воды. Таким образом, в то время как вся мочевинная вода в добавляющем клапане и канале для мочевинной воды возвращается в бак при третьем управлении, часть мочевинной воды в добавляющем клапане и канале для мочевинной воды может возвращаться в бак при первом управлении.

[0012] В устройстве управления выхлопными газами согласно аспекту, высокотемпературный выхлопной газ может всасываться в добавляющий клапан посредством выполнения первого управления. Соответственно, может увеличиваться температура добавляющего клапана. Кроме того, PM также могут всасываться в добавляющий клапан вследствие первого управления. Как описано выше, при высокой температуре и наличии PM, размер частиц отложений имеет тенденцию становиться большим. Соответственно, чтобы подавлять увеличение размера частиц отложений, может уменьшаться количество PM, всасываемых в добавляющий клапан при первом управлении. Таким образом, может уменьшаться количество мочевинной воды, всасываемой обратно при первом управлении. Здесь, количество мочевинной воды, возвращающееся в бак, задается меньшим при первом управлении, чем при третьем управлении, так что количество выхлопного газа двигателя внутреннего сгорания, который протекает в добавляющий клапан через выпускной канал, становится ограничивающим при первом управлении. Как результат, может уменьшаться количество PM, протекающих в добавляющий клапан. Следовательно, выполнение первого управления позволяет подавлять формирование аммиака в добавляющем клапане при подавлении увеличения размера частиц отложений.

[0013] В устройстве управления выхлопными газами согласно аспекту, добавляющий клапан или канал для мочевинной воды может включать в себя радиатор, выполненный с возможностью излучать тепло от добавляющего клапана или канала для мочевинной воды. Когда радиатор включен, заданное количество при первом управлении, в общем, может быть равно или превышать пропускную способность части, идущей из переднего конца добавляющего клапана в концевую часть радиатора на стороне бака.

[0014] Согласно устройству управления выхлопными газами в аспекте, тепло, принимаемое от передней торцевой стороны добавляющего клапана, переносится к радиатору и затем излучается посредством радиатора. Соответственно, область, идущая из радиатора на сторону выпускного канала, имеет высокую температуру, в то время как область ближе к баку, чем к радиатору, имеет более низкую температуру, чем область, идущая из радиатора на сторону выпускного канала. Следовательно, при первом управлении, по меньшей мере, количество мочевинной воды, соответствующее пропускной способности части, идущей из переднего конца добавляющего клапана в концевую часть радиатора на стороне бака, может всасываться обратно в бак, так что мочевинная вода может находиться на расстоянии от области, имеющей относительно высокую температуру. Соответственно, поскольку может подавляться увеличение температуры мочевинной воды, может подавляться формирование аммиака и образование отложений. Поскольку количество всасываемой обратно мочевинной воды становится ограничивающим при первом управлении, может уменьшаться количество PM, всасываемых в добавляющий клапан. Как результат, появляется возможность подавлять увеличение размера частиц отложений, вызываемых посредством мочевинной воды, остающейся в таких местах, как зазоры в добавляющем клапане.

[0015] В устройстве управления выхлопными газами согласно аспекту, канал для мочевинной воды может иметь более высокое сопротивление коррозии от аммиака, чем добавляющий клапан. В этом случае, заданное количество при первом управлении может представлять собой пропускную способность добавляющего клапана.

[0016] В устройстве управления выхлопными газами согласно аспекту, по меньшей мере, количество мочевинной воды, соответствующее пропускной способности добавляющего клапана, возвращается в бак, так что мочевинная вода может находиться на расстоянии от области добавляющего клапана, имеющей относительно высокую температуру. Даже если аммиак формируется, формирование аммиака возникает в канале для мочевинной воды с высоким сопротивлением против коррозии от аммиака. Как результат, появляется возможность подавлять коррозию добавляющего клапана и подавлять коррозию канала для мочевинной воды от аммиака. Поскольку количество всасываемой обратно мочевинной воды становится ограничивающим при первом управлении, может уменьшаться количество PM, всасываемых в добавляющий клапан. Как результат, появляется возможность подавлять увеличение размера частиц отложений, вызываемых посредством мочевинной воды, остающейся в таких местах, как зазоры в добавляющем клапане.

[0017] В устройстве управления выхлопными газами согласно аспекту, электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью осуществлять первое управление, второе управление и третье управление, когда температура выхлопного газа во время остановки двигателя внутреннего сгорания равна или превышает предварительно определенную температуру. Электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью управлять насосом в качестве четвертого управления таким образом, что вся мочевинная вода, накапливаемая в добавляющем клапане и канале для мочевинной воды, возвращается в бак, без выполнения первого управления, второго управления и третьего управления, когда температура выхлопного газа во время остановки двигателя внутреннего сгорания меньше предварительно определенной температуры.

[0018] В зависимости от рабочего состояния перед остановкой двигателя внутреннего сгорания, температура выхлопных газов во время остановки двигателя внутреннего сгорания может быть слишком низкой, чтобы вызывать увеличение размера частиц отложений. В таком случае, размер частиц отложений практически не увеличивается посредством мочевинной воды, которая по-прежнему остается в таких местах, как зазоры в добавляющем клапане, даже после того, как вся мочевинная вода всасывается обратно в бак сразу после остановки двигателя внутреннего сгорания. Следовательно, необязательно всасывать мочевинную воду обратно в бак и затем выпускать всасываемую обратно мочевинную воду из бака, с тем чтобы выпускать отложения из добавляющего клапана в выпускной канал. Таким образом, управление возвратом всей мочевинной воды в добавляющем клапане и канале для мочевинной воды в бак может выполняться только однократно, чтобы подавлять замораживание мочевинной воды. В устройстве управления выхлопными газами согласно аспекту, когда температура выхлопных газов во время остановки двигателя внутреннего сгорания меньше предварительно определенной температуры, становится необязательным всасывать мочевинную воду обратно в бак и затем выпускать всасываемую обратно мочевинную воду из бака и снова всасывать мочевинную воду обратно в бак. Как результат, появляется возможность уменьшать потребление мощности в насосе и устройстве управления. Предварительно определенная температура представляет собой температуру выхлопных газов во время остановки двигателя при условии, что выполняется первое управление, причем температура выхлопных газов обладает возможностью вызывания увеличения размера частиц отложений за пределы допустимого диапазона. Допустимый диапазон размера частиц отложений определяется с учетом износа добавляющего клапана и засорения добавляющего клапана. Например, когда размер частиц отложений становится больше диаметра отверстия форсунки добавляющего клапана, возникает засорение добавляющего клапана. Соответственно, допустимый диапазон размера частиц отложений задается равным значению, которое меньше диаметра отверстия форсунки добавляющего клапана, с тем чтобы не вызывать засорение добавляющего клапана.

[0019] В устройстве управления выхлопными газами согласно аспекту, электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью задавать период со времени завершения первого управления до времени начала второго управления меньшим и задавать период со времени завершения второго управления до времени начала третьего управления большим по мере того, как температура выхлопного газа во время остановки двигателя внутреннего сгорания становится более высокой.

[0020] Более конкретно, время завершения первого управления может не совпадать со временем начала второго управления. Период со времени завершения первого управления до времени начала второго управления может изменяться на основе температуры выхлопного газа во время остановки двигателя внутреннего сгорания. Аналогично, время завершения второго управления может не совпадать со временем начала третьего управления. Период со времени завершения второго управления до времени начала третьего управления может изменяться на основе температуры выхлопного газа во время остановки двигателя внутреннего сгорания. Здесь, когда время завершения первого управления не совпадает со временем начала второго управления, и температура выхлопного газа во время завершения первого управления является высокой, в таком случае размер частиц отложений имеет тенденцию увеличиваться после времени завершения первого управления. Следовательно, поскольку размер частиц отложений превышает допустимый диапазон вскоре после того, как завершается первое управление, предпочтительно начинать второе управление раньше. В устройстве управления выхлопными газами согласно аспекту, второе управление начинается раньше, так что отложения могут выпускаться из добавляющего клапана до того, как размер частиц отложений превышает допустимый диапазон. Здесь, температура выхлопного газа во время остановки двигателя внутреннего сгорания связана с последующей температурой выхлопного газа. По мере того, как температура выхлопного газа во время остановки двигателя внутреннего сгорания становится более высокой, температура выхлопного газа во время завершения первого управления становится более высокой. Таким образом, по мере того, как температура выхлопного газа во время остановки двигателя внутреннего сгорания становится более высокой, размер частиц отложений имеет тенденцию увеличиваться после завершения первого управления. Следовательно, появляется возможность подавлять увеличение размера частиц отложений за пределы допустимого диапазона посредством задания периода со времени завершения первого управления до времени начала второго управления меньшим по мере того, как температура выхлопного газа во время остановки двигателя внутреннего сгорания становится более высокой.

[0021] Между тем, когда третье управление начинается в то время, когда температура выхлопного газа является высокой, температура добавляющего клапана может увеличиваться, что вызывает образование отложений и дополнительно вызывает увеличение размера частиц отложений. В этом случае, по мере того, как период со времени завершения второго управления до времени начала третьего управления становится большим, количество тепла, излученное из выпускного канала в наружный воздух, увеличивается, и в силу этого температура выхлопного газа понижается. Здесь, как описано выше, температура выхлопного газа во время остановки двигателя внутреннего сгорания связана с последующей температурой выхлопного газа. По мере того, как температура выхлопного газа во время остановки двигателя внутреннего сгорания становится более высокой, температура выхлопного газа во время завершения второго управления становится более высокой. Таким образом, по мере того, как температура выхлопного газа во время остановки двигателя внутреннего сгорания становится более высокой, размер частиц отложений имеет тенденцию увеличиваться, когда третье управление выполняется заблаговременно. Следовательно, появляется возможность адекватно понижать температуру выхлопного газа во время начала третьего управления посредством задания периода со времени завершения второго управления до времени начала третьего управления большим по мере того, как температура выхлопного газа во время остановки двигателя внутреннего сгорания становится более высокой. Это позволяет более надежно подавлять образование отложений и увеличение размера частиц отложений.

[0022] В устройстве управления выхлопными газами согласно аспекту, электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью управлять насосом, в качестве второго управления, таким образом, что заданное количество или более мочевинной воды в баке выпускается в канал для мочевинной воды, и таким образом, что температура выхлопного газа становится ниже допустимой температуры.

[0023] В устройстве управления выхлопными газами согласно аспекту, когда второе управление выполняется, мочевинная вода проходит через добавляющий клапан, так что мочевинная вода забирает тепло из добавляющего клапана. Как следствие, температура добавляющего клапана понижается. Температура выхлопного газа также понижается посредством впрыска мочевинной воды в выхлопной газ. Следовательно, температура выхлопного газа может быстро снижаться посредством продолжения второго управления. Когда второе управление продолжается до тех пор, пока температура выхлопного газа не станет ниже допустимой температуры, образование отложений и увеличение размера частиц отложений может более надежно подавляться даже при выполнении третьего управления впоследствии. Допустимая температура представляет собой температуру выхлопного газа, при которой размер частиц отложений попадает в пределы допустимого диапазона даже при выполнении третьего управления.

[0024] Согласно настоящему изобретению, может подавляться износ в добавляющем клапане или засорение добавляющего клапана, вызываемое посредством увеличения размера частиц отложений.

Краткое описание чертежей

[0025] 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 иллюстрирует схематичную конфигурацию выпускной системы двигателя внутреннего сгорания согласно варианту осуществления;

Фиг. 2 иллюстрирует результат анализа, выполняемого посредством подмешивания PM в мочевинную воду, чтобы анализировать то, как размер частиц PM изменяется с разностью в концентрации PM;

Фиг. 3 иллюстрирует результат анализа, выполняемого посредством подмешивания PM в мочевинную воду, чтобы анализировать то, как размер частиц PM изменяется с разностью температуры;

Фиг. 4 является временной диаграммой в случае выполнения управления обратным всасыванием только однократно сразу после остановки двигателя внутреннего сгорания;

Фиг. 5 является временной диаграммой в случае выполнения первого управления, второго управления и третьего управления согласно первому варианту осуществления;

Фиг. 6 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей последовательности операций первого управления, второго управления и третьего управления согласно первому варианту осуществления;

Фиг. 7 иллюстрирует переход размера частиц отложений при каждой температуре;

Фиг. 8 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей последовательности операций первого управления, второго управления, третьего управления и четвертого управления согласно второму варианту осуществления;

Фиг. 9 является временной диаграммой в случае выполнения первого управления, второго управления и третьего управления согласно третьему варианту осуществления;

Фиг. 10 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей последовательности операций первого управления, второго управления и третьего управления согласно третьему варианту осуществления;

Фиг. 11 является временной диаграммой в случае выполнения первого управления, второго управления и третьего управления согласно четвертому варианту осуществления;

Фиг. 12 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей последовательности операций первого управления, второго управления и третьего управления согласно четвертому варианту осуществления;

Фиг. 13 является видом в сечении добавляющего клапана и выпускного канала около добавляющего клапана согласно пятому варианту осуществления;

Фиг. 14 иллюстрирует взаимосвязь между расстоянием от переднего конца добавляющего клапана и температурой;

Фиг. 15 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей последовательности операций первого управления, второго управления и третьего управления согласно пятому варианту осуществления;

Фиг. 16 является временной диаграммой в случае выполнения первого управления, второго управления и третьего управления согласно шестому варианту осуществления; и

Фиг. 17 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей последовательности операций первого управления, второго управления и третьего управления согласно шестому варианту осуществления.

Подробное описание вариантов осуществления

[0026] Ниже в качестве примера подробно описываются режимы для осуществления настоящего изобретения со ссылкой на чертежи. Следует отметить, что размеры, материалы, формы и относительные компоновки составляющих элементов, раскрытых в вариантах осуществления, не имеют намерение ограничивать объем настоящего изобретения, если не указано иное. Варианты осуществления, раскрытые ниже, могут комбинироваться по мере возможности.

[0027] Первый вариант осуществления

Фиг. 1 иллюстрирует схематичную конфигурацию выпускной системы двигателя внутреннего сгорания согласно настоящему варианту осуществления. Двигатель 1 внутреннего сгорания представляет собой дизельный двигатель для приведения в движение транспортного средства. Без ограничения дизельным двигателем, двигатель 1 внутреннего сгорания согласно настоящему варианту осуществления может представлять собой бензиновый двигатель и т.п.

[0028] Двигатель 1 внутреннего сгорания соединяется с выпускным каналом 2. Выпускной канал 2 оснащен фильтром 3, который переносит избирательный восстановительный катализатор 31 NOx (в дальнейшем называемый "SCR-катализатором 31"), который избирательно восстанавливает NOx в выхлопном газе с аммиаком в качестве восстанавливающего агента. Фильтр 3 представляет собой фильтр с проточными стенками, который улавливает PM в выхлопном газе. SCR-катализатор 31 адсорбирует аммиак и восстанавливает NOx в выхлопном газе с аммиаком в качестве восстанавливающего агента. Хотя фильтр 3 переносит SCR-катализатор 31 в настоящем варианте осуществления, может предоставляться только SCR-катализатор 31, поскольку фильтр 3 не является существенным.

[0029] Выпускной канал 2 на стороне выше по потоку от SCR-катализатора 31 имеет добавляющий клапан 42, предоставленный с возможностью подавать восстанавливающий агент в SCR-катализатор 31. Добавляющий клапан 42 является составляющим элементом линии 4 подачи восстанавливающего агента. Линия 4 подачи восстанавливающего агента включает в себя бак 41, добавляющий клапан 42, канал 43 для мочевинной воды и насос 44.

[0030] Бак 41 сохраняет мочевинную воду. Добавляющий клапан 42 присоединяется к части выпускного канала 2 на стороне выше по потоку от SCR-катализатора 31. Канал 43 для мочевинной воды соединяет бак 41 и добавляющий клапан 42, чтобы обеспечивать циркуляцию мочевинной воды.

[0031] Насос 44 предоставляется в баке 41, чтобы выпускать мочевинную воду. Насос 44 выпускает мочевинную воду со стороны бака 41 на сторону добавляющего клапана 42 в ходе нормального вращения, при этом выпуская мочевинную воду со стороны добавляющего клапана 42 на сторону бака 41 в ходе обратного вращения. Насос 44 может предоставляться в канале 43 для мочевинной воды, а не в баке 41. Насос 44 представляет собой электронасос, который вращается с подаваемой электроэнергией. Следовательно, насос 44 может работать в то время, когда двигатель 1 внутреннего сгорания остановлен. Когда насос 44 нормально вращается, и добавляющий клапан 42 открывается, мочевинная вода накачивается через канал 43 для мочевинной воды, и мочевинная вода добавляется в выхлопной газ. Мочевинная вода, добавляемая в выхлопной газ, гидролизируется посредством тепла выхлопного газа, и за счет этого формируется аммиак. Аммиак адсорбируется посредством SCR-катализатора 31. За счет того, что аммиак, адсорбированный посредством SCR-катализатора 31, служит в качестве восстанавливающего агента, NOx в выхлопном газе избирательно восстанавливается. Выпускной канал 2 на стороне выше по потоку от добавляющего клапана 42 также имеет температурный датчик 11, предоставленный с возможностью определять температуру выхлопного газа.

[0032] Наряду с двигателем 1 внутреннего сгорания, сконфигурированным так, как описано выше, ECU 10, служащий в качестве электронного модуля управления, предоставляется с возможностью управлять двигателем 1 внутреннего сгорания. ECU 10 управляет двигателем 1 внутреннего сгорания в соответствии с рабочим состоянием двигателя 1 внутреннего сгорания или запросом водителя.

[0033] ECU 10, который соединяется с температурным датчиком 11 через электрическую линию, принимает выходной сигнал температурного датчика 11. ECU 10 оценивает температуру добавляющего клапана 42 и SCR-катализатора 31 в ходе работы двигателя 1 внутреннего сгорания на основе выходного сигнала температурного датчика 11. Температура добавляющего клапана 42 и температура SCR-катализатора 31 также могут оцениваться на основе рабочего состояния двигателя 1 внутреннего сгорания. ECU 10 соединяется с добавляющим клапаном 42 и насосом 44 через электрическую линию. Добавляющий клапан 42 и насос 44 управляются посредством ECU 10.

[0034] В ходе работы двигателя 1 внутреннего сгорания, ECU 10 выполняет управление добавлением восстанавливающего агента, которое представляет собой управление подачей восстанавливающего агента в SCR-катализатор 31, чтобы восстанавливать NOx в выхлопном газе, который проходит через SCR-катализатор 31. При управлении добавлением восстанавливающего агента, насос 44 работает, и добавляющий клапан 42 открывается, чтобы добавлять мочевинную воду из добавляющего клапана 42 в выхлопной газ, так что аммиак подается в SCR-катализатор 31 в качестве восстанавливающего агента. В это время, количество мочевинной воды, добавляемой в выхлопной газ из добавляющего клапана 42, определяется на основе количества NOx, выпускаемого из двигателя 1 внутреннего сгорания.

[0035] Когда двигатель 1 внутреннего сгорания остановлен, ECU 10 выполняет управление обратным всасыванием, которое представляет собой управление возвратом мочевинной воды в добавляющем клапане 42 и канале 43 для мочевинной воды в бак 41. Здесь, поскольку мочевинная вода добавляется в выхлопной газ через добавляющий клапан 42 в ходе работы двигателя 1 внутреннего сгорания, мочевинная вода остается в добавляющем клапане 42 и в канале 43 для мочевинной воды в то время, когда двигатель 1 внутреннего сгорания остановлен. После остановки двигателя 1 внутреннего сгорания, тепло перемещается из выпускного канала 2 в добавляющий клапан 42, который временно увеличивает температуру добавляющего клапана 42. Соответственно, когда мочевинная вода существует в добавляющем клапане 42, мочевинная вода гидролизируется в добавляющем клапане 42 таким образом, что формируется аммиак, который может разъедать добавляющий клапан 42. Кроме того, отложения могут образовываться вследствие мочевины. Когда мочевинная вода остается в добавляющем клапане 42 и в ка