排氣凈化裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種排氣凈化裝置，能夠抑制因不必要的填充控制而導(dǎo)致的泵驅(qū)動，并且能夠抑制填充控制中的填充不良。在判定為需要實(shí)施尿素水添加(S101：是)、且排氣壓力為規(guī)定值以下(S102：是)時(shí)，指示尿素添加閥的開閥以及尿素泵的驅(qū)動(S106)，進(jìn)行用于朝配管填充尿素水的填充控制，并且，當(dāng)在該填充控制的執(zhí)行過程中排氣壓力超過規(guī)定值(S102：否)時(shí)，停止填充控制(S104)。
【專利說明】
排氣凈化裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及排氣凈化裝置，該排氣凈化裝置進(jìn)行針對排氣的尿素水添加，并且借助以從尿素水生成的氨作為還原劑的選擇性催化還原來還原排氣中的氮氧化物從而進(jìn)行凈化。
【背景技術(shù)】
[0002]在如上所述的排氣凈化裝置中，在發(fā)動機(jī)停止時(shí)，實(shí)施將尿素水從向尿素添加閥輸送尿素水的配管吸回到尿素水罐的吸回控制，以防止配管內(nèi)的尿素水的凍結(jié)，并且在發(fā)動機(jī)啟動后實(shí)施向配管內(nèi)填充尿素水的填充控制。填充控制通過在使尿素添加閥開閥的狀態(tài)下驅(qū)動尿素栗以便從尿素水罐朝尿素添加閥輸送足以充滿配管內(nèi)的量的尿素水來進(jìn)行。但是，當(dāng)在發(fā)動機(jī)啟動后、且在實(shí)施尿素水添加之前發(fā)動機(jī)短時(shí)間停止時(shí)，填充控制徒勞無功，不必要地進(jìn)行了栗驅(qū)動。因此，以往，在專利文獻(xiàn)I所記載的排氣凈化裝置中，在發(fā)動機(jī)啟動后，等待選擇還原型催化裝置的催化劑床溫上升到催化劑的活性溫度附近，然后進(jìn)行填充控制。
[0003]專利文獻(xiàn)I:日本特開2010-101262號公報(bào)
[0004]然而，在上述以往的排氣凈化裝置中，不是在發(fā)動機(jī)剛剛啟動之后，而是在選擇還原型催化裝置的催化劑床溫上升、需要實(shí)施尿素水添加后進(jìn)行填充控制，因此確實(shí)能夠抑制因不必要的填充控制而導(dǎo)致的栗驅(qū)動。然而，在這樣的情況下，成為在發(fā)動機(jī)的正式運(yùn)轉(zhuǎn)開始后進(jìn)行填充控制這一情況，因此，根據(jù)此時(shí)的發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，存在填充控制中的排氣通路內(nèi)的排氣壓力變高這一情況。因?yàn)榕艢鈮毫νㄟ^開閥的尿素添加閥施加于填充控制時(shí)的配管的內(nèi)部，因此，如果排氣壓力高，則存在尿素栗的排出能力不足而無法將配管內(nèi)的氣體推出的顧慮。另外，此時(shí)，尿素栗保持未吸入尿素水的狀態(tài)而空轉(zhuǎn)，其溫度變高，因此，也考慮到這樣的空轉(zhuǎn)時(shí)的溫度上升，不得不限制填充控制中的尿素栗的驅(qū)動時(shí)間，以便能夠防止尿素栗的熱膠著。因此，存在產(chǎn)生配管內(nèi)的填充不良而在尿素水添加剛剛開始之后無法適當(dāng)?shù)靥砑幽蛩厮?、或者尿素水添加的開始延遲的顧慮。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明正是鑒于這樣的實(shí)際情況而完成的，其所要解決的課題在于，提供一種能夠抑制因不必要的填充控制而導(dǎo)致的栗驅(qū)動、且能夠抑制填充控制中的填充不良的排氣凈化裝置。
[0006]解決上述課題的排氣凈化裝置具備:尿素添加閥，上述尿素添加閥朝在排氣通路流動的排氣中添加尿素水;尿素栗，上述尿素栗從貯存尿素水的尿素水罐朝上述尿素添加閥輸送尿素水;配管，上述配管連接上述尿素栗和上述尿素添加閥；選擇還原型催化裝置，上述選擇還原型催化裝置借助以從由上述尿素添加閥添加的尿素水生成的氨作為還原劑的選擇性催化還原來還原排氣中的氮氧化物；以及栗控制部，上述栗控制部在需要實(shí)施由上述尿素添加閥進(jìn)行的尿素水添加時(shí)進(jìn)行驅(qū)動上述尿素栗從而朝上述配管填充尿素水的填充控制。進(jìn)而，上述栗控制部在上述排氣通路的排氣壓力為規(guī)定值以下時(shí)進(jìn)行上述填充控制，并且當(dāng)在上述填充控制的實(shí)施中上述排氣通路的排氣壓力超過規(guī)定值時(shí)停止上述填充控制。另外，作為上述規(guī)定值，被設(shè)定為能夠朝上述配管可靠地填充上述尿素水的排氣壓力的上限值。
[0007]在這樣的排氣凈化裝置中，在判定為需要實(shí)施尿素水添加后才進(jìn)行填充控制。因此，能夠抑制雖然進(jìn)行了填充控制，但在未實(shí)施尿素水添加的狀態(tài)下發(fā)動機(jī)停止，所實(shí)施的填充控制徒勞無功這一情況。此外，在上述排氣凈化裝置中，將排氣壓力為規(guī)定值以下這一情況作為填充控制的實(shí)施的條件，因此也能夠抑制在排氣壓力高的狀態(tài)下進(jìn)行填充控制、產(chǎn)生填充不良這一情況。因而，在上述排氣凈化裝置中，能夠抑制因不必要的填充控制而導(dǎo)致的栗驅(qū)動，并且能夠抑制填充控制中的填充不良。
[0008]另外，在盡管填充控制的開始時(shí)排氣壓力低、但在其實(shí)施的中途排氣壓力變高的情況下，也存在產(chǎn)生填充不良的顧慮。針對該點(diǎn)，在上述排氣凈化裝置中，當(dāng)在填充控制的實(shí)施中排氣通路的排氣壓力超過規(guī)定值時(shí)，停止該填充控制，因此能夠更可靠地抑制這樣的情況下的填充不良的產(chǎn)生。
[0009]且說，選擇還原型催化裝置中的用于氮氧化物的凈化的尿素水添加以選擇還原型催化裝置的催化劑床溫上升至催化劑活性的溫度以上這一情況作為條件來進(jìn)行。因此，還具備計(jì)算選擇還原型催化裝置的催化劑床溫的催化劑床溫計(jì)算單元，并且，如果以利用該催化劑床溫計(jì)算單元計(jì)算出的催化劑床溫為規(guī)定值以上這一情況作為條件，判定為需要實(shí)施尿素水添加，從而實(shí)施填充控制，則能夠與選擇還原型催化裝置中的用于氮氧化物的凈化的尿素水添加的實(shí)施相對應(yīng)地進(jìn)行填充控制。
[0010]另外，有時(shí)也在尿素添加閥的前端溫度變得比某種程度更高時(shí)，實(shí)施用于對尿素添加閥進(jìn)行冷卻的尿素水添加。因此，還具備計(jì)算尿素添加閥的前端溫度的前端溫度計(jì)算單元，并且，如果以利用該前端溫度計(jì)算單元計(jì)算出的前端溫度為規(guī)定值以上這一情況作為條件，判定為需要實(shí)施尿素水添加，從而實(shí)施填充控制，則能夠與用于尿素添加閥的冷卻的尿素水添加的實(shí)施相對應(yīng)地進(jìn)行填充控制。
[0011]另一方面，為了氮氧化物的凈化，優(yōu)選預(yù)先使得在選擇還原型催化裝置附著有一定量的氨，有時(shí)也在選擇還原型催化裝置的氨附著量不足時(shí)，為了使氨附著量恢復(fù)到所需要的量而實(shí)施尿素水添加。因此，還具備計(jì)算附著于選擇還原型催化裝置的氨的量的氨量計(jì)算單元，并且，如果以利用該氨量計(jì)算單元計(jì)算出的氨的量小于規(guī)定值這一情況作為條件，判定為需要實(shí)施尿素水添加，從而實(shí)施填充控制，則能夠與用于氨附著量的恢復(fù)的尿素水添加的實(shí)施相對應(yīng)地進(jìn)行填充控制。
[0012]另外，在發(fā)動機(jī)停止中，殘留在配管內(nèi)的尿素水會凍結(jié)，為了防止這種情況，優(yōu)選栗控制部在發(fā)動機(jī)停止時(shí)進(jìn)行驅(qū)動上述尿素栗從而使配管內(nèi)的尿素水返回上述尿素水罐的吸回控制。
[0013]另外，也可以構(gòu)成為:當(dāng)從發(fā)動機(jī)的啟動至停止為止并未實(shí)施上述填充控制的情況下，不實(shí)施發(fā)動機(jī)停止時(shí)的吸回控制。
[0014]另外，也可以構(gòu)成為:在上述填充控制的實(shí)施過程中，即便上述排氣壓力超過上述規(guī)定值也繼續(xù)實(shí)施上述填充控制。
[0015]另外，也可以構(gòu)成為:在上述填充控制的實(shí)施過程中上述排氣壓力超過上述規(guī)定值而上述填充控制停止的情況下，當(dāng)此后排氣壓力降低至規(guī)定值以下時(shí)從最初開始重新進(jìn)行填充控制。
[0016]另外，也可以構(gòu)成為:在上述填充控制的實(shí)施過程中上述排氣壓力超過上述規(guī)定值而上述填充控制停止的情況下，當(dāng)此后排氣壓力降低至規(guī)定值以下時(shí)從中途開始重新進(jìn)行填充控制。
【附圖說明】
[0017]圖1是示意性地示出應(yīng)用了排氣凈化裝置的一個(gè)實(shí)施方式的柴油發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)以及排氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0018]圖2是在該實(shí)施方式的排氣凈化裝置中執(zhí)行的填充控制程序的流程圖。
[0019]符號說明
[0020]10:進(jìn)氣通路，11:空氣濾清器，12:空氣流量計(jì)，13:壓縮機(jī)，14:內(nèi)部冷卻器，15:1/C流出氣體溫度傳感器，16:節(jié)氣門，17:氣缸，18:噴射器，19:排氣通路，20:渦輪，21:可變噴嘴，22: EGR通路，23:EGR冷卻器，24: EGR閥，25:旁路通路，26:旁通閥，27:進(jìn)氣壓力傳感器，30:燃料添加閥，31:前級氧化催化裝置，32: PM捕集過濾器，33:流入氣體溫度傳感器，34:中部氣體溫度傳感器，35:流出氣體溫度傳感器，36:差壓傳感器，40:尿素添加閥，41:前級SCR裝置，42:后級SCR裝置，43: ASC裝置，44:分散板，45:尿素水罐，46:配管，47:尿素栗，48:尿素水位傳感器，49:尿素水溫度傳感器，50:流入NOx傳感器，51:空燃比傳感器，52:排氣流量傳感器，53:流出NOx傳感器，54: ASC后氣體溫度傳感器，55: PM傳感器，56:電子控制單元(栗控制部、催化劑床溫計(jì)算單元、前端溫度計(jì)算單元、氨量計(jì)算單元)。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下，參照圖1以及圖2對排氣凈化裝置的一個(gè)實(shí)施方式詳細(xì)地進(jìn)行說明。如圖1所示，在應(yīng)用了本實(shí)施方式的排氣凈化裝置的柴油發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣通路10，從上游側(cè)起依次設(shè)置有空氣濾清器11、空氣流量計(jì)12、壓縮機(jī)13、內(nèi)部冷卻器14、I/C流出氣體溫度傳感器15、節(jié)氣門16、進(jìn)氣壓力傳感器27。空氣濾清器11過濾進(jìn)氣中的雜質(zhì)，空氣流量計(jì)12檢測在進(jìn)氣通路10流動的進(jìn)氣的流量(進(jìn)氣量)。壓縮機(jī)13根據(jù)驅(qū)動而對進(jìn)氣進(jìn)行加壓，內(nèi)部冷卻器14對通過壓縮機(jī)13后的進(jìn)氣進(jìn)行冷卻。Ι/C流出氣體溫度傳感器15檢測通過內(nèi)部冷卻器14后的進(jìn)氣的溫度，節(jié)氣門16根據(jù)其開度的變更來調(diào)整進(jìn)氣量。進(jìn)而，進(jìn)氣壓力傳感器27檢測進(jìn)氣通路10的比節(jié)氣門16更靠下游側(cè)的部分處的進(jìn)氣的壓力。
[0022]進(jìn)氣通路10在節(jié)氣門16的下游側(cè)與柴油發(fā)動機(jī)的各氣缸17連接。在柴油發(fā)動機(jī)的各氣缸17分別設(shè)置有噴射燃料的噴射器18。進(jìn)而，在各氣缸17中，進(jìn)行通過進(jìn)氣通路10而被導(dǎo)入的進(jìn)氣和從噴射器18噴射的燃料的混合氣的燃燒。
[0023]通過各氣缸17中的混合氣的燃燒而產(chǎn)生的排氣通過排氣通路19被朝外部環(huán)境釋放。在排氣通路19設(shè)置有渦輪20。渦輪20與設(shè)置于進(jìn)氣通路10的壓縮機(jī)13—起構(gòu)成廢氣渦輪增壓器，借助在排氣通路19流動的排氣的流勢而旋轉(zhuǎn)從而驅(qū)動壓縮機(jī)13。此外，在排氣通路19中的渦輪20上游的部分，設(shè)置有使針對該渦輪20的排氣吹送口的開口面積可變的可變噴嘴21，通過該可變噴嘴21的開度控制來調(diào)整渦輪20的旋轉(zhuǎn)速度。
[0024]此外，在柴油發(fā)動機(jī)設(shè)置有使排氣的一部分朝進(jìn)氣中再循環(huán)的EGR(ExhaustGasRecirculat1n:排氣再循環(huán))系統(tǒng)。EGR系統(tǒng)具備:EGR通路22，該EGR通路22連通排氣通路19中的比渦輪20更靠上游側(cè)的部分和進(jìn)氣通路10中的比節(jié)氣門16更靠下游側(cè)的部分;EGR冷卻器23，該EGR冷卻器23對通過該EGR通路22而朝進(jìn)氣中再循環(huán)的排氣(EGR氣體)進(jìn)行冷卻；以及EGR閥24，該EGR閥24調(diào)整EGR氣體的流量。另外，EGR系統(tǒng)還具備:旁路通路25，該旁路通路25用于使EGR氣體繞過EGR冷卻器23而流動；以及旁通閥26，該旁通閥26調(diào)整通過該旁路通路25而繞過EGR冷卻器23的EGR氣體的流量。
[0025]接著，對在以上述方式構(gòu)成的柴油發(fā)動機(jī)中應(yīng)用的本實(shí)施方式的排氣凈化裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式的排氣凈化裝置設(shè)置有:捕集排氣中的PM(ParticulateMatter:微粒物質(zhì))的DPF(Diesel Particulate Fi I ter:柴油機(jī)微粒捕集器)系統(tǒng)；以及借助以從尿素水生成的氨作為還原劑的選擇還原來凈化排氣中的NOx的尿素SCR(SelectiveCatalytic Reduct1n:選擇性催化還原)系統(tǒng)。
[0026]DPF系統(tǒng)具備:燃料添加閥30、前級氧化催化裝置31、PM捕集過濾器32。燃料添加閥30設(shè)置于排氣通路19中的比渦輪20更靠上游側(cè)的部分。另外，前級氧化催化裝置31設(shè)置于排氣通路19中的比渦輪20更靠下游側(cè)、且比PM捕集過濾器32更靠上游側(cè)的部分。燃料添加閥30朝排氣中添加燃料，PM捕集過濾器32捕捉排氣中的PM。前級氧化催化裝置31對PM的SOF(Soluble Organic Fract1n:可溶性有機(jī)物質(zhì))成分進(jìn)行氧化，并且對排氣中的一氧化氮(NO)進(jìn)行氧化，從而生成PM捕集過濾器32的連續(xù)再生所需要的二氧化氮(NO2)。并且，前級氧化催化裝置31還起到如下作用:在PM捕集過濾器32的強(qiáng)制再生時(shí)，對由燃料添加閥30添加的燃料中的烴(HC)進(jìn)行氧化，利用伴隨該氧化反應(yīng)的發(fā)熱使排氣高溫化，由此將PM捕集過濾器32的溫度提高到PM的燃燒所需要的溫度。
[0027]此外，DPF系統(tǒng)具備用于檢測該系統(tǒng)的各部分的排氣的狀態(tài)的下述的各傳感器。在排氣通路19中的比前級氧化催化裝置31更靠上游側(cè)的部分，設(shè)置有檢測流入該前級氧化催化裝置31的排氣的溫度的流入氣體溫度傳感器33。并且，在排氣通路19中的前級氧化催化裝置31與PM捕集過濾器32之間的部分，設(shè)置有檢測流入PM捕集過濾器32的排氣的溫度的中部氣體溫度傳感器34。并且，在排氣通路19中的比PM捕集過濾器32更靠下游側(cè)的部分，設(shè)置有檢測從PM捕集過濾器32流出的排氣的溫度的流出氣體溫度傳感器35。除此之外，在排氣通路19中的PM捕集過濾器32的設(shè)置部分，設(shè)置有檢測PM捕集過濾器32前后的排氣的壓力差的差壓傳感器36。
[0028]另一方面，尿素SCR系統(tǒng)具備:尿素添加閥40;前后兩個(gè)SCR裝置即前級SCR裝置41以及后級SCR裝置42;以及ASC(Ammonia Slip Catalyst:氨催化器)裝置43。尿素添加閥40設(shè)置于排氣通路19中的PM捕集過濾器32的下游側(cè)的部分，朝排氣添加尿素水。前級SCR裝置41以及后級SCR裝置42是以通過因排氣熱而導(dǎo)致的水解從尿素生成的氨作為還原劑來還原排氣中的氮氧化物的選擇還原型催化裝置。前級SCR裝置41設(shè)置于排氣通路19中的比尿素添加閥40更靠下游側(cè)的部分，后級SCR裝置42設(shè)置于排氣通路19中的比前級SCR裝置41更靠下游側(cè)的部分。ASC裝置43是對穿過上述前級SCR裝置41以及后級SCR裝置42而流出的氨進(jìn)行氧化的氧化催化裝置，設(shè)置于排氣通路19中的比后級SCR裝置42更靠下游側(cè)的部分。另夕卜，在排氣通路19中的尿素添加閥40與前級SCR裝置41之間的部分，設(shè)置有用于使尿素添加閥40所添加的尿素水在排氣中擴(kuò)散的分散板44。
[0029]另外，尿素添加閥40朝排氣添加的尿素水儲存在尿素水罐45內(nèi)。尿素水罐45通過帶加熱器的配管46與尿素添加閥40連接。在尿素水罐45內(nèi)設(shè)置有尿素栗47。進(jìn)而，利用該尿素栗47汲取尿素水罐45內(nèi)的尿素水，且該尿素水通過配管46被朝尿素添加閥40輸送。另外，在尿素水罐45，設(shè)置有檢測其內(nèi)部的尿素水的余量的尿素水位傳感器48。并且，在配管46設(shè)置有檢測朝尿素添加閥40輸送的尿素水的溫度的尿素水溫度傳感器49。
[0030]此外，尿素SCR系統(tǒng)具備用于檢測該系統(tǒng)的各部分的排氣的狀態(tài)的下述的各傳感器。在排氣通路19中的PM捕集過濾器32與尿素添加閥40之間的部分，設(shè)置有流入NOx傳感器50和空燃比傳感器51。流入NOx傳感器50檢測流入前級SCR裝置41的排氣中的NOx量。空燃比傳感器51產(chǎn)生與排氣的氧/未燃燒燃料的濃度對應(yīng)的輸出，該輸出被用于掌握在氣缸17中燃燒的混合氣的空燃比。另一方面，在排氣通路19中的比ASC裝置43更靠下游側(cè)的部分，設(shè)置有流出NOx傳感器53、ASC后氣體溫度傳感器54以及PM傳感器55。流出NOx傳感器53檢測從ASC裝置43流出的排氣中的NOx量。并且，ASC后氣體溫度傳感器54檢測從ASC裝置43流出的排氣的溫度。此外，PM傳感器55檢測從ASC裝置43流出并被朝外部環(huán)境釋放的PM的量。
[0031]在這樣的排氣凈化裝置中，燃料添加閥30所進(jìn)行的燃料添加、尿素添加閥40所進(jìn)行的尿素水添加均由電子控制單元56控制。電子控制單元56具備:進(jìn)行用于執(zhí)行控制的運(yùn)算處理的中央運(yùn)算處理裝置;存儲有控制用的程序、數(shù)據(jù)的只讀存儲器;暫時(shí)存儲中央運(yùn)算處理裝置的運(yùn)算結(jié)果、各傳感器的檢測結(jié)果的可讀寫存儲器；用于接收來自外部的信號的輸入端口；以及用于朝外部發(fā)送信號的輸出端口。在電子控制單元56的輸入端口連接有上述的各傳感器。并且，在電子控制單元56的輸出端口連接有燃料添加閥30以及尿素添加閥
40。進(jìn)而，電子控制單元56通過燃料添加閥30以及尿素添加閥40的驅(qū)動控制來控制相對于排氣的燃料以及氨的添加量。
[0032]此外，在電子控制單元56的輸出端口還連接有尿素栗47。進(jìn)而，電子控制單元56驅(qū)動尿素栗47來進(jìn)行尿素水朝尿素添加閥40的送出、尿素水從配管46的吸回。在本實(shí)施方式的排氣凈化裝置中，這樣的電子控制單元56形成為與栗控制部相當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)。
[0033](尿素水添加控制)電子控制單元56在柴油發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)中實(shí)施以NOx凈化、尿素添加閥40的冷卻、前級SCR裝置41以及后級SCR裝置42的氨附著量的恢復(fù)的各個(gè)為目的的尿素水添加。
[0034]以NOx凈化為目的的尿素水的添加(以下記載為NOx凈化用添加)是為了朝前級SCR裝置41以及后級SCR裝置42供給排氣中的NOx的凈化所需要的量的尿素而進(jìn)行的。在NOx凈化用添加的實(shí)施中，電子控制單元56運(yùn)算為了維持在前級SCR裝置41以及后級SCR裝置42附著有規(guī)定量的氨的狀態(tài)而需要的尿素水添加量，并指示尿素添加閥40實(shí)施該運(yùn)算出的量的尿素水添加。這樣的NOx凈化用添加根據(jù)包括前級SCR裝置41以及后級SCR裝置42的催化劑床溫的推定值(以下記載為推定SCR床溫TSCR)為催化劑的活性溫度α以上這一情況、填充控制已完成這一情況的各種條件的成立來實(shí)施。
[0035]推定SCR床溫TSCR作為將溫度下降系數(shù)乘以流出氣體溫度傳感器35的排氣溫度的檢測值而得的值求出。溫度下降系數(shù)是用于對從自流出氣體溫度傳感器35的設(shè)置位置流出至到達(dá)前級SCR裝置41以及后級SCR裝置42為止的期間的排氣溫度的降低量進(jìn)行修正的修正系數(shù)，設(shè)定成小于“I”的值。在本實(shí)施方式中，將溫度下降系數(shù)的值與環(huán)境溫度對應(yīng)地可變地設(shè)定。具體而言，越是環(huán)境溫度低、排氣通路19的管壁被冷卻時(shí)，溫度下降修正系數(shù)的值設(shè)定得越小。
[0036]這樣的推定SCR床溫TSCR的計(jì)算由電子控制單元56進(jìn)行。因此，在本實(shí)施方式中，電子控制單元56相當(dāng)于計(jì)算選擇還原型催化裝置的催化劑床溫的催化劑床溫計(jì)算單元。
[0037]以尿素添加閥40的冷卻為目的的尿素水的添加(以下記載為冷卻用添加)是為了對成為過熱狀態(tài)的尿素添加閥40進(jìn)行冷卻而進(jìn)行的。冷卻用添加根據(jù)包括尿素添加閥40的前端溫度的推定值(以下記為推定前端溫度TINJ)為規(guī)定值β以上這一情況、填充控制已完成這一情況的各種條件的成立來實(shí)施。若冷卻用添加的實(shí)施條件成立，則電子控制單元56在實(shí)施了用于使尿素添加閥40的前端溫度降低至小于規(guī)定值β而需要的量的尿素水添加之后，停止冷卻用添加。另外，電子控制單元56將排氣流量的運(yùn)算值(以下記載為排氣流量GAEX)作為空氣流量計(jì)12所檢測到的進(jìn)氣量(質(zhì)量)的檢測值與來自噴射器18的燃料噴射量(質(zhì)量)之和求出。
[0038]推定前端溫度TINJ根據(jù)流出氣體溫度傳感器35的排氣溫度的檢測值、排氣流量的運(yùn)算值、尿素添加閥40的尿素水添加的實(shí)施狀況求出。具體而言，首先，考慮從自流出氣體溫度傳感器35的設(shè)置位置起至到達(dá)尿素添加閥40的設(shè)置位置為止的排氣溫度的降低量而對流出氣體溫度傳感器35的排氣溫度的檢測值進(jìn)行修正后的值被作為推定前端溫度TINJ的基本值求出。然后，對該基本值乘以基于排氣溫度的修正系數(shù)、基于排氣流量的修正系數(shù)、以及基于尿素水添加量的修正系數(shù)，由此來運(yùn)算推定前端溫度TINJ的值?？紤]到在尿素添加閥40的前端的周圍流動的排氣的溫度越高則前端溫度越高這一情況，基于排氣溫度的修正系數(shù)被設(shè)定為流出氣體溫度傳感器35的排氣溫度的檢測值越高則越大的值。另外，考慮到在尿素添加閥40的前端的周圍流動的排氣的流量越多則前端溫度越高這一情況，基于排氣流量的修正系數(shù)被設(shè)定為排氣流量的運(yùn)算值越大則越大的值。并且，考慮到添加時(shí)的尿素水所導(dǎo)致的尿素添加閥40的冷卻，基于尿素水添加量的修正系數(shù)被設(shè)定為尿素水添加量越多則越小的值。
[0039]這樣的推定前端溫度TINJ的計(jì)算由電子控制單元56進(jìn)行。因此，在本實(shí)施方式中，電子控制單元56相當(dāng)于計(jì)算尿素添加閥的前端溫度的前端溫度計(jì)算單元。
[0040]以氨附著量的恢復(fù)為目的的尿素水的添加(以下記載為附著恢復(fù)用添加)是在附著于前級SCR裝置41以及后級SCR裝置42的氨的量不足時(shí)為了使該附著量恢復(fù)到足夠的量而進(jìn)行的。附著恢復(fù)用添加根據(jù)包括附著于前級SCR裝置41以及后級SCR裝置42的氨的量的推定值(以下記載為推定氨附著量ΑΜΜΟ)小于規(guī)定值γ這一情況、填充控制已完成這一情況的各種條件的成立來實(shí)施。若附著恢復(fù)用添加的實(shí)施條件成立，則電子控制單元56在實(shí)施了用于使推定氨附著量AMMO變?yōu)橐?guī)定值γ以上而需要的量的尿素水添加之后，停止附著恢復(fù)用添加。
[0041 ] 推定氨附著量AMMO根據(jù)流入NOx傳感器50的NOx量的檢測值、尿素添加閥40的尿素水添加量、推定SCR床溫TSCR求出。具體而言首先，根據(jù)尿素水添加量求出新附著于前級SCR裝置41以及后級SCR裝置42的氨的量，并且，通過累計(jì)該新附著的氨的量求出推定氨附著量AMMO的基本值。進(jìn)而，對該基本值乘以基于NOx量的修正系數(shù)、以及基于床溫的修正系數(shù)，由此來求出推定氨附著量ΑΜΜΟ。考慮到NOx量越多則尿素水添加量越多，基于NOx量的修正系數(shù)被設(shè)定為流入NOx傳感器50的NOx量的檢測值越大則越大的值?？紤]到前級SCR裝置41、后級SCR裝置42的床溫越高則氨越難以附著，基于床溫的修正系數(shù)被設(shè)定為推定SCR床溫TSCR越高則越小的值。
[0042]這樣的推定氨附著量AMMO的計(jì)算由電子控制單元56進(jìn)行。因此，在本實(shí)施方式中，電子控制單元56相當(dāng)于計(jì)算附著于選擇還原型催化裝置的氨的量的氨量計(jì)算單元。
[0043](吸回控制)并且，電子控制單元56實(shí)施用于使發(fā)動機(jī)停止中的配管46成為尿素水全部被排出的狀態(tài)從而防止配管46內(nèi)的尿素水的凍結(jié)的吸回控制。在吸回控制中，以在柴油發(fā)動機(jī)停止時(shí)后述的填充實(shí)施標(biāo)志被置一這一情況作為條件來實(shí)施吸回控制。若吸回控制開始，則電子控制單元56使尿素添加閥40開閥，并且以將尿素水從配管46吸回到尿素水罐45的方式驅(qū)動尿素栗47。進(jìn)而，電子控制單元56在將尿素栗47的驅(qū)動持續(xù)進(jìn)行規(guī)定時(shí)間之后，使尿素添加閥40閉閥，完成吸回控制。此時(shí)的尿素栗47的驅(qū)動時(shí)間被設(shè)定為能夠可靠地將配管46的容積量的尿素水吸回到尿素水罐45的時(shí)間。此外，電子控制單元56在吸回控制的開始時(shí)將吸回完成標(biāo)志清零，在吸回控制的完成時(shí)將吸回完成標(biāo)志置一。吸回完成標(biāo)志的值被存儲于非易失性的存儲器，在發(fā)動機(jī)停止期間也被保持。因此，如果吸回完成標(biāo)志被置一，則意味著在先前旅途(trip)中的柴油發(fā)動機(jī)停止時(shí)，吸回控制已被進(jìn)行到最后。
[0044](填充控制)此外，電子控制單元56在實(shí)施尿素水添加之前，實(shí)施用于預(yù)先朝配管46內(nèi)填充尿素水的填充控制。
[0045]圖2示出為了進(jìn)行上述的填充控制的實(shí)施及其實(shí)施判定而電子控制單元56所執(zhí)行的填充控制程序的流程圖。電子控制單元56在柴油發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)期間中按照規(guī)定的控制周期反復(fù)執(zhí)行該程序的處理。
[0046]且說，若本程序的處理開始，則首先在步驟SlOO中，判定填充控制的前提條件是否成立。具體而言，下述(i)?(iii)全部成立成為填充控制的前提條件。(i)上述的吸回完成標(biāo)志被置一。(i i) SCR系統(tǒng)的工作開始標(biāo)志被置一 Jiii)填充完成標(biāo)志被清零。
[0047]此處，SCR系統(tǒng)的工作開始標(biāo)志在柴油發(fā)動機(jī)的啟動時(shí)被清零，在該系統(tǒng)(各傳感器、尿素添加閥40、尿素栗47等)的動作檢查結(jié)束、且發(fā)動機(jī)啟動后針對配管46的規(guī)定時(shí)間的加熱器加熱完成的時(shí)刻被置一。并且，填充完成標(biāo)志在柴油發(fā)動機(jī)的啟動時(shí)被清零，在填充控制完成時(shí)被置一。另外，如上所述，如果在先前旅途中的柴油發(fā)動機(jī)停止時(shí)吸回控制已完成，則吸回完成標(biāo)志被置一。
[0048]接著，在步驟SlOl中，判定是否需要實(shí)施上述的NOx凈化用、冷卻用、附著恢復(fù)用的各尿素水添加。具體而言，判定下述(iv)?(Vi)的某一個(gè)是否成立。這里，如果下述(iv)?(Vi)的某一個(gè)成立，判定為需要實(shí)施尿素水添加(是)，則處理前進(jìn)到步驟S102。另一方面，如果下述(iv)?(vi)的任一個(gè)均不成立，判定為不需要實(shí)施尿素水添加，則處理前進(jìn)到步驟S103 Jiv)推定SCR床溫TSCR為活性溫度α以上。(V)推定前端溫度TINJ為規(guī)定值β以上。(vi)推定氨附著量AMMO小于規(guī)定值γ。
[0049]若處理前進(jìn)到步驟S102，則在該步驟S102中，判定排氣壓力是否為規(guī)定值以下。對于此處的判定，使用排氣流量GAEX作為排氣通路19中的尿素添加閥40的設(shè)置部分的排氣壓力的指標(biāo)值來進(jìn)行，當(dāng)排氣流量GAEX為規(guī)定值δ以下時(shí)判定為排氣壓力為規(guī)定值以下。另夕卜，對于規(guī)定值I排氣通路19中的尿素添加閥40的設(shè)置部分的排氣壓力成為能夠可靠地朝配管46添加尿素水的排氣壓力的上限值時(shí)的排氣流量被設(shè)定為該值。這里，如果判定為排氣壓力為規(guī)定值以下(是)，則處理前進(jìn)到步驟S105，如果判定為超過規(guī)定值(否)，則處理前進(jìn)到步驟S103。
[0050]若在步驟S10US102雙方均作出肯定判定，處理前進(jìn)到步驟S105，則在該步驟S105中，填充實(shí)施標(biāo)志被置一。填充實(shí)施標(biāo)志在發(fā)動機(jī)啟動時(shí)被清零，一旦被置一則保持被置一的狀態(tài)直至發(fā)動機(jī)停止為止。
[0051]并且，在接下來的步驟S106中，指示尿素添加閥40的開閥、以及用于朝配管46填充尿素水的尿素栗47的驅(qū)動。進(jìn)而，進(jìn)一步在接下來的步驟S107中，填充時(shí)間計(jì)數(shù)器的值加一，然后處理前進(jìn)到步驟S108。填充時(shí)間計(jì)數(shù)器的值表示填充控制開始后的尿素栗47的驅(qū)動時(shí)間，在發(fā)動機(jī)啟動時(shí)該值被設(shè)定為“O”。
[0052]若處理前進(jìn)到步驟S108，則在該步驟S108中，判定填充時(shí)間計(jì)數(shù)器的值是否已達(dá)到規(guī)定的填充完成判定值ε。對于填充完成判定值ε，與考慮到配管46的容積和尿素栗47的尿素水排出能力而能夠可靠地完成尿素水朝配管46的填充的尿素栗47的驅(qū)動時(shí)間相當(dāng)?shù)奶畛鋾r(shí)間計(jì)數(shù)器的加一次數(shù)被設(shè)定為ε的值。這里，如果填充時(shí)間計(jì)數(shù)器的值達(dá)到填充完成判定值ε (是)，則處理前進(jìn)到步驟S109，如果未達(dá)到填充完成判定值ε (否)，則保持該狀態(tài)而使本次的處理結(jié)束。
[0053]若處理前進(jìn)到步驟S109，則在該步驟S109中，填充完成標(biāo)志被置一。進(jìn)而，在上述的步驟S104中，指示尿素添加閥40的閉閥、以及尿素栗47的停止，然后結(jié)束此次的本程序的處理。
[0054]另一方面，若在上述步驟SlOl、S102的某一個(gè)作出否定判定而處理前進(jìn)到步驟S103，則在該步驟S103中，填充時(shí)間計(jì)數(shù)器的值被重置為“O”。此外，在接下來的步驟S104中，指示尿素添加閥40的閉閥、以及尿素栗47的停止，然后結(jié)束此次的本程序的處理。且說，在未進(jìn)行步驟S107的處理中的填充時(shí)間計(jì)數(shù)器的操作、步驟S108的處理中的尿素添加閥40的開閥指令、以及尿素栗47的驅(qū)動指令的狀態(tài)下，當(dāng)處理前進(jìn)到步驟S103、S104時(shí)，在這些步驟中并不進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的處理。
[0055](作用)接下來，對本實(shí)施方式的排氣凈化裝置的作用進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式的排氣凈化裝置中，在發(fā)動機(jī)停止時(shí)實(shí)施吸回控制，因此柴油發(fā)動機(jī)啟動時(shí)的配管46成為尿素水全部被排出的狀態(tài)。進(jìn)而，在發(fā)動機(jī)啟動后，當(dāng)判定為需要實(shí)施尿素水添加、且排氣壓力為規(guī)定值以下時(shí)，實(shí)施用于朝配管46填充尿素水的填充控制。若開始填充控制，則使尿素添加閥40開閥，并且開始用于朝配管46填充尿素水的尿素栗47的驅(qū)動。進(jìn)而，若尿素栗47被驅(qū)動了朝配管46填充尿素水所需要的時(shí)間，則使尿素添加閥40閉閥并且使尿素栗47停止，填充控制完成。
[0056]在這樣的本實(shí)施方式的排氣凈化裝置中，當(dāng)在判定為需要實(shí)施尿素水添加之前柴油發(fā)動機(jī)短時(shí)間停止的情況下，不實(shí)施填充控制。另一方面，填充控制以排氣壓力為規(guī)定值以下這一情況作為條件實(shí)施，因此難以產(chǎn)生因尿素栗47朝配管46送出的尿素水由排氣的壓力推回而導(dǎo)致的填充不良。
[0057]另外，當(dāng)在填充控制的實(shí)施中排氣通路19的排氣壓力超過規(guī)定值時(shí)，停止填充控制。該情況下的填充控制在隨后排氣壓力降低至規(guī)定值以下時(shí)再實(shí)施。且說，在本實(shí)施方式中，當(dāng)在填充控制的實(shí)施中排氣通路19的排氣壓力超過規(guī)定值時(shí)，填充時(shí)間計(jì)數(shù)器的值被清零，因此，即便在隨后再次實(shí)施填充控制時(shí)，也進(jìn)行規(guī)定時(shí)間的尿素栗47的驅(qū)動。即，在本實(shí)施方式中，當(dāng)填充控制被停止時(shí)，隨后從最初開始重新進(jìn)行填充控制。在該情況下，與從中途開始重新進(jìn)行填充控制的情況相比，能夠更可靠地進(jìn)行尿素水朝配管46內(nèi)的填充。與此相對，也可以形成為:即便在填充控制的實(shí)施中排氣通路19的排氣壓力超過規(guī)定值時(shí)也保持填充時(shí)間計(jì)數(shù)器的值，且當(dāng)隨后排氣壓力降低至規(guī)定值以下時(shí)從中途重新開始填充控制。在該情況下，與從最初開始重新進(jìn)行填充控制的情況相比，能夠縮短尿素栗47的驅(qū)動時(shí)間，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能。
[0058]另一方面，在從柴油發(fā)動機(jī)啟動起直至停止為止都未實(shí)施填充控制的情況下，填充實(shí)施標(biāo)志保持被清零的狀態(tài)。因此，此時(shí)，發(fā)動機(jī)停止時(shí)的吸回控制也不實(shí)施。且說，如果填充控制譬如被實(shí)施到中途，則由于填充實(shí)施標(biāo)志被置一，因此在該情況下實(shí)施發(fā)動機(jī)停止時(shí)的吸回控制。
[0059]根據(jù)以上說明了的本實(shí)施方式的排氣凈化裝置，能夠起到以下的效果。(I)在判定為需要實(shí)施利用尿素添加閥40進(jìn)行的尿素水添加、且排氣通路19的排氣壓力為規(guī)定值以下時(shí)，進(jìn)行填充控制，因此能夠抑制因不必要的填充控制而導(dǎo)致的栗驅(qū)動，并且能夠抑制填充控制中的填充不良。
[0060](2)當(dāng)在填充控制的實(shí)施中排氣壓力超過規(guī)定值時(shí)停止填充控制，因此能夠更可靠地抑制填充控制中的填充不良。(3)在高排氣壓力的情況下不實(shí)施填充控制，無需進(jìn)行考慮到因空轉(zhuǎn)而導(dǎo)致的溫度上升的、填充控制中的尿素栗47的驅(qū)動時(shí)間的限制。因此，在填充控制時(shí)能夠使尿素栗47的驅(qū)動時(shí)間更長，能夠更可靠地進(jìn)行尿素水朝配管46內(nèi)的填充。
[0061](4)由于無需具有即便在高排氣壓力下也能夠完成填充的高排出能力，因此能夠采用更廉價(jià)的低排出能力的尿素栗47。(5)在從柴油發(fā)動機(jī)的啟動起到停止為止未實(shí)施填充控制時(shí)，發(fā)動機(jī)停止時(shí)的吸回控制也不實(shí)施，因此因不必要的吸回控制而導(dǎo)致的栗驅(qū)動也被抑制。
[0062]另外，上述實(shí)施方式也能夠按照以下方式變更并加以實(shí)施。.在上述實(shí)施方式中，將選擇還原型催化裝置(前級SCR裝置41、后級SCR裝置42)的催化劑床溫(推定SCR床溫TSCR)作為根據(jù)流出氣體溫度傳感器35的檢測結(jié)果等推定出的值來計(jì)算。也可以設(shè)置直接檢測前級SCR裝置41以及后級SCR裝置42的催化劑床溫的傳感器，并根據(jù)該傳感器的檢測信號來計(jì)算這樣的催化劑床溫。
[0063].在上述實(shí)施方式中，將尿素添加閥40的前端溫度(推定前端溫度TINJ)作為根據(jù)流出氣體溫度傳感器35的排氣溫度的檢測值、排氣流量的運(yùn)算值、尿素添加閥40的尿素水添加的實(shí)施狀況等推定出的值來計(jì)算。也可以設(shè)置直接檢測尿素添加閥40的前端溫度的傳感器，并根據(jù)該傳感器的檢測信號來計(jì)算這樣的前端溫度。
[0064].在上述實(shí)施方式中，將附著于選擇還原型催化裝置(前級SCR裝置41、后級SCR裝置42)的氨的量作為根據(jù)流入NOx傳感器50的NOx量的檢測值、尿素添加閥40的尿素水添加量、推定SCR床溫TSCR推定出的值來計(jì)算。也可以在前級SCR裝置41、后級SCR裝置42設(shè)置檢測附著于其內(nèi)部的氨的量的傳感器，并根據(jù)該傳感器的檢測信號計(jì)算這樣的氨的量。
[0065].在上述實(shí)施方式中形成為:當(dāng)保持未實(shí)施填充控制的狀態(tài)而柴油發(fā)動機(jī)停止時(shí)，不進(jìn)行吸回控制，但是也可以形成為:無論是否實(shí)施了填充控制都進(jìn)行吸回控制。在這樣的情況下，能夠更可靠地防止殘留在發(fā)動機(jī)停止中的配管46的尿素水的凍結(jié)。
[0066].在上述實(shí)施方式中，根據(jù)上述條件(iv)?(vi)中的某一個(gè)成立這一情況而判定為需要實(shí)施尿素水添加，但也可以適當(dāng)?shù)刈兏撆卸ǖ某闪l件。例如，也可以形成為:當(dāng)在排氣凈化裝置中不實(shí)施NOx凈化用添加、冷卻用添加、附著量添加中的某一個(gè)的情況下，舍棄與該尿素水添加對應(yīng)的條件；或者，在進(jìn)行上述3個(gè)以外的目的的尿素水添加的情況下，追加與之對應(yīng)的條件。
[0067].在上述實(shí)施方式中，根據(jù)進(jìn)氣量的檢測值和燃料噴射量來運(yùn)算并求出排氣流量GAEX，但也可以形成為:在排氣通路19設(shè)置流量傳感器，并根據(jù)其檢測結(jié)果求出排氣流量GAEX0
[0068].在上述實(shí)施方式中，使用排氣流量GAEX作為排氣壓力的指標(biāo)值來進(jìn)行排氣壓力是否為規(guī)定值以下的判定。另外，作為排氣壓力的指標(biāo)值，也可以使用排氣的流速、柴油機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度等與排氣壓力相關(guān)的指標(biāo)。也可以形成為:使用排氣壓力的檢測值或者推定值來進(jìn)行上述的判定。另外，作為推定值，能夠根據(jù)柴油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況、柴油機(jī)的過去的運(yùn)轉(zhuǎn)中的排氣壓力的經(jīng)歷等推定。
[0069].在上述實(shí)施方式中，當(dāng)在填充控制的實(shí)施中排氣壓力超過規(guī)定值時(shí)停止填充控制，但也可以形成為:即便排氣壓力超過規(guī)定值也繼續(xù)進(jìn)行填充控制。在這樣的情況下，由于填充控制是在低排氣壓力下開始的，因此與無論排氣壓力的高低均實(shí)施填充控制的情況相比，填充不良的產(chǎn)生得到抑制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種排氣凈化裝置， 所述排氣凈化裝置具備: 尿素添加閥，所述尿素添加閥朝在排氣通路流動的排氣中添加尿素水； 尿素栗，所述尿素栗從貯存尿素水的尿素水罐朝所述尿素添加閥輸送尿素水； 配管，所述配管連接所述尿素栗和所述尿素添加閥； 選擇還原型催化裝置，所述選擇還原型催化裝置借助以從由所述尿素添加閥添加的尿素水生成的氨作為還原劑的選擇性催化還原來還原排氣中的氮氧化物；以及 栗控制部，所述栗控制部在需要實(shí)施由所述尿素添加閥進(jìn)行的尿素水添加時(shí)進(jìn)行驅(qū)動所述尿素栗從而朝所述配管填充尿素水的填充控制， 其特征在于， 所述栗控制部在所述排氣通路的排氣壓力為規(guī)定值以下時(shí)進(jìn)行所述填充控制，并且當(dāng)在所述填充控制的實(shí)施中所述排氣通路的排氣壓力超過規(guī)定值時(shí)停止所述填充控制。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣凈化裝置，其中， 所述排氣凈化裝置還具備取得所述選擇還原型催化裝置的催化劑床溫的催化劑床溫取得單元，并且以利用所述催化劑床溫取得單元取得的所述催化劑床溫為規(guī)定值以上這一情況作為條件，判定為需要實(shí)施所述尿素水添加。3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的排氣凈化裝置，其中， 所述排氣凈化裝置還具備取得所述尿素添加閥的前端溫度的前端溫度取得單元，并且以利用所述前端溫度取得單元取得的所述前端溫度為規(guī)定值以上這一情況作為條件，判定為需要實(shí)施所述尿素水添加。4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的排氣凈化裝置，其中， 所述排氣凈化裝置還具備取得附著于所述選擇還原型催化裝置的氨的量的氨量取得單元，并且以利用所述氨量取得單元取得的所述氨的量小于規(guī)定值這一情況作為條件，判定為需要實(shí)施所述尿素水添加。5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的排氣凈化裝置，其中， 所述栗控制部在發(fā)動機(jī)停止時(shí)進(jìn)行驅(qū)動所述尿素栗從而使所述配管內(nèi)的尿素水返回所述尿素水罐的吸回控制。6.根據(jù)權(quán)利要求1?5中任一項(xiàng)所述的排氣凈化裝置，其中， 當(dāng)從發(fā)動機(jī)的啟動至停止為止并未實(shí)施所述填充控制的情況下，不實(shí)施發(fā)動機(jī)停止時(shí)的吸回控制。7.根據(jù)權(quán)利要求1?6中任一項(xiàng)所述的排氣凈化裝置，其中， 在所述填充控制的實(shí)施過程中，即便所述排氣壓力超過所述規(guī)定值也繼續(xù)實(shí)施所述填充控制。8.根據(jù)權(quán)利要求1?7中任一項(xiàng)所述的排氣凈化裝置，其中， 在所述填充控制的實(shí)施過程中所述排氣壓力超過所述規(guī)定值而所述填充控制停止的情況下，當(dāng)此后排氣壓力降低至規(guī)定值以下時(shí)從最初開始重新進(jìn)行填充控制。9.根據(jù)權(quán)利要求1?8中任一項(xiàng)所述的排氣凈化裝置，其中， 在所述填充控制的實(shí)施過程中所述排氣壓力超過所述規(guī)定值而所述填充控制停止的情況下，當(dāng)此后排氣壓力降低至規(guī)定值以下時(shí)從中途開始重新進(jìn)行填充控制。
【文檔編號】F01N3/20GK105937423SQ201610118009
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年3月2日
【發(fā)明人】太田裕彥
【申請人】豐田自動車株式會社