Устройство управления выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания

Устройство управления выхлопными газами включает в себя SCR-катализатор, размещаемый в выпускном канале, нагревательное устройство, которое нагревает SCR-катализатор, устройство подачи раствора мочевины, которое подает раствор мочевины к верхней по потоку стороне SCR-катализатора, контроллер, который управляет нагревательным устройством и устройством подачи раствора мочевины, и, по меньшей мере, один датчик, который получает информацию, связанную с состоянием устройства управления выхлопными газами. Контроллер выполняет процесс определения состояния для определения того, находится или нет устройство управления выхлопными газами в данный момент в предварительно определенном состоянии, в котором аммиак не может адсорбироваться на SCR-катализаторе, на основе информации, по меньшей мере, из одного датчика и процесс недопущения нагрева для недопущения нагрева SCR-катализатора с помощью нагревательного устройства независимо от рабочего состояния двигателя внутреннего сгорания, когда устройство управления выхлопными газами находится в данный момент в предварительно определенном состоянии. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 53 ил.

 

Область техники

Настоящее изобретение относится к устройству управления выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания и, в частности, к устройству управления выхлопными газами, выполненному с возможностью удалять NOx в выхлопных газах посредством добавления раствора мочевины в выхлопные газы.

Уровень техники

Например, патент Японии № 6045034 (JP 6045034 B) раскрывает устройство управления выхлопными газами, выполненное с возможностью удалять оксид азота (NOx) в выхлопных газах за счет восстановителя, добавляемого в выхлопные газы. Примеры восстановителя включают в себя аммиак (NH3), который должен формироваться посредством гидролизации раствора мочевины. NOx в выхлопных газах, и аммиак, адсорбированный на катализаторе избирательного каталитического восстановления (SCR), реагируют друг с другом на SCR-катализаторе. Таким образом, NOx восстанавливается и преобразуется в азот. Коэффициент удаления NOx SCR-катализатора зависит от температуры, и высокий коэффициент удаления не может получаться при низкой температуре. В устройстве управления выхлопными газами, раскрытом в JP 6045034 B, SCR-катализатор нагревается посредством нагревателя, когда температура выхлопных газов в предварительно определенной позиции в системе выпуска выхлопных газов ниже пороговой температуры в ситуации, в которой раствор мочевины должен подаваться.

Сущность изобретения

Чтобы удалять NOx с помощью SCR-катализатора, необходимо, чтобы температура SCR-катализатора достигала активной температуры, и достаточное количество аммиака адсорбировалось на SCR-катализаторе. Когда устройство управления выхлопными газами находится в состоянии, в котором аммиак не может адсорбироваться на SCR-катализаторе, коэффициент удаления NOx не может увеличиваться, даже если SCR-катализатор нагревается. Таким образом, тепловая энергия может тратиться впустую, когда выполняется определение просто в отношении того, следует или нет нагревать SCR-катализатор, на основе температуры SCR-катализатора.

Настоящее изобретение предоставляет устройство управления выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания, в котором расточительное использование энергии для нагрева SCR-катализатора может подавляться в ситуации, в которой удаление NOx с использованием раствора мочевины является затруднительным.

Устройство управления выхлопными газами согласно первому аспекту настоящего изобретения включает в себя катализатор избирательного каталитического восстановления, нагревательное устройство, устройство подачи раствора мочевины, контроллер и, по меньшей мере, один датчик. Катализатор избирательного каталитического восстановления размещается в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания. Нагревательное устройство выполнено с возможностью нагревать катализатор избирательного каталитического восстановления непосредственно или опосредованно. Устройство подачи раствора мочевины выполнено с возможностью подавать раствор мочевины к верхней по потоку стороне катализатора избирательного каталитического восстановления в выпускном канале. Контроллер выполнен с возможностью управлять нагревательным устройством и устройством подачи раствора мочевины. По меньшей мере, один датчик выполнен с возможностью получать информацию, связанную с состоянием устройства управления выхлопными газами.

Контроллер выполнен с возможностью выполнять процесс определения состояния и процесс недопущения нагрева. Процесс определения состояния представляет собой процесс определения того, находится или нет устройство управления выхлопными газами в данный момент в предварительно определенном состоянии, в котором аммиак не может адсорбироваться на катализаторе избирательного каталитического восстановления, на основе информации, по меньшей мере, из одного датчика. Процесс недопущения нагрева представляет собой процесс недопущения нагрева катализатора избирательного каталитического восстановления с помощью нагревательного устройства независимо от рабочего состояния двигателя внутреннего сгорания, когда устройство управления выхлопными газами находится в данный момент в предварительно определенном состоянии. Недопущение нагрева включает в себя недопущение выполнения нагрева и уменьшения энергии для нагрева по сравнению с состоянием, отличным от предварительно определенного состояния. Посредством выполнения этих процессов, расточительное использование энергии для нагрева катализатора избирательного каталитического восстановления подавляется в ситуации, в которой удаление NOx с использованием раствора мочевины является затруднительным.

В аспекте, описанном выше, устройство управления выхлопными газами может включать в себя размораживающее устройство, выполненное с возможностью размораживать раствор мочевины, когда раствор мочевины заморожен в устройстве подачи раствора мочевины. Когда предварительно определенное состояние возникает, поскольку раствор мочевины заморожен в устройстве подачи раствора мочевины, контроллер может сначала выполнять процесс начала размораживания для начала размораживания раствора мочевины с помощью размораживающего устройства. Затем контроллер может выполнять процесс начала нагрева для начала нагрева катализатора избирательного каталитического восстановления с помощью нагревательного устройства посредством завершения процесса недопущения нагрева после того, как выполняется процесс начала размораживания. Посредством выполнения этих процессов, расточительное использование энергии вследствие необязательного нагрева катализатора избирательного каталитического восстановления может подавляться в ситуации, в которой раствор мочевины не может подаваться вследствие замораживания. Время в пределах от выполнения процесса начала размораживания до выполнения процесса начала нагрева может задаваться на основе информации, по меньшей мере, из одного датчика или может быть фиксированным временем.

В аспекте, описанном выше, контроллер может выполнять процесс определения завершения размораживания для определения того, выполняет или нет размораживающее устройство размораживание раствора мочевины после того, как выполняется процесс начала размораживания. То, завершает или нет размораживающее устройство размораживание раствора мочевины, может определяться на основе информации, по меньшей мере, из одного датчика.

Когда процесс определения завершения размораживания выполняется, контроллер может выполнять процесс начала подачи раствора мочевины для начала подачи раствора мочевины посредством устройства подачи раствора мочевины после того, как процесс начала нагрева выполняется, и после того, как размораживающее устройство завершает размораживание раствора мочевины. Процесс начала нагрева может выполняться после того, как размораживающее устройство завершает размораживание раствора мочевины, либо после того, как размораживающее устройство завершает размораживание раствора мочевины. Время после того, как процесс начала нагрева выполняется, включает в себя время, когда процесс начала нагрева выполняется. Время после того, как размораживающее устройство завершает размораживание раствора мочевины, включает в себя время, когда размораживающее устройство завершает размораживание раствора мочевины.

В аспекте, описанном выше, контроллер может выполнять процесс определения завершения размораживания для определения того, выполняет или нет размораживающее устройство размораживание раствора мочевины после того, как выполняется процесс начала размораживания. Контроллер может выполнять процесс начала подачи раствора мочевины для начала подачи раствора мочевины посредством устройства подачи раствора мочевины после того, как размораживающее устройство завершает размораживание раствора мочевины. Контроллер может выполнять процесс начала нагрева после того, как выполняется процесс начала подачи раствора мочевины.

Когда процесс определения завершения размораживания выполняется, контроллер может выполнять процесс начала подачи раствора мочевины для начала подачи раствора мочевины посредством устройства подачи раствора мочевины после того, как размораживающее устройство завершает размораживание раствора мочевины, и выполнять процесс начала нагрева после того, как выполняется процесс начала подачи раствора мочевины. Время после того, как размораживающее устройство завершает размораживание раствора мочевины, включает в себя время, когда размораживающее устройство завершает размораживание раствора мочевины. Время после того, как процесс начала подачи раствора мочевины выполняется, включает в себя время, когда процесс начала подачи раствора мочевины выполняется.

В аспекте, описанном выше, контроллер может выполнять процесс определения температуры для определения того, увеличивается либо нет температура в предварительно определенной позиции в выпускном канале до пороговой температуры или выше. Контроллер может выполнять процесс начала подачи раствора мочевины после того, как температура в предварительно определенной позиции увеличивается до пороговой температуры или выше.

В аспекте, описанном выше, контроллер может выполнять процесс определения температуры для определения того, увеличивается либо нет температура в предварительно определенной позиции в выпускном канале до пороговой температуры или выше. Пороговая температура может задаваться в ассоциации с температурой гидролиза раствора мочевины для того, чтобы формировать аммиак.

Когда процесс определения температуры выполняется, контроллер может выполнять процесс начала подачи раствора мочевины после того, как температура в предварительно определенной позиции увеличивается до пороговой температуры или выше. Когда раствор мочевины размораживается и может подаваться в выпускной канал, но температура в выпускном канале или, в частности, температура в участке смешивания, в котором раствор мочевины смешивается с выхлопными газами, не является достаточно высокой, раствор мочевины, подаваемый в выпускной канал, не гидролизируется, но мочевина выпадает в осадок. Посредством начала подачи раствора мочевины после того, как температура в выпускном канале увеличивается в достаточной степени, выпадение в осадок мочевины в растворе мочевины может подавляться в выпускном канале.

В аспекте, описанном выше, устройство подачи раствора мочевины может быть выполнено с возможностью подавать раствор мочевины к верхней по потоку стороне участка, нагретого посредством нагревательного устройства в выпускном канале. Контроллер может иметь такую конфигурацию, в которой когда предварительно определенное состояние возникает, поскольку раствор мочевины, подаваемый из устройства подачи раствора мочевины в выпускной канал, не гидролизируется, процесс недопущения нагрева завершается, и нагревательное устройство начинает нагрев катализатора избирательного каталитического восстановления после того, как температура в предварительно определенной позиции в выпускном канале увеличивается до пороговой температуры или выше. Пороговая температура может задаваться в ассоциации с температурой гидролиза раствора мочевины для того, чтобы формировать аммиак. Посредством выполнения этих процессов, расточительное использование энергии вследствие необязательного нагрева катализатора избирательного каталитического восстановления может подавляться в ситуации, в которой раствор мочевины подается в выпускной канал, но не гидролизируется в аммиак, и мочевина выпадает в осадок.

В конфигурации, описанной выше, контроллер может быть выполнен с возможностью не допускать, в то время как аммиак адсорбируется на катализаторе избирательного каталитического восстановления в количестве, равном или большем опорного количества, выполнения процесса недопущения нагрева, хотя температура в предварительно определенной позиции ниже пороговой температуры, и выполнять процесс недопущения нагрева после того, как адсорбированное количество аммиака на катализаторе избирательного каталитического восстановления меньше опорного количества. Посредством выполнения этих процессов, аммиак, адсорбированный на катализаторе избирательного каталитического восстановления, может эффективно использоваться для удаления NOx.

В аспекте, описанном выше, контроллер может иметь такую конфигурацию, в которой, когда предварительно определенное состояние возникает за счет неисправности устройства управления выхлопными газами, процесс недопущения нагрева продолжается до тех пор, пока неисправность устройства управления выхлопными газами не устраняется. Посредством выполнения этого процесса, расточительное использование энергии вследствие необязательного нагрева катализатора избирательного каталитического восстановления может подавляться в ситуации, в которой аммиак не может адсорбироваться на катализаторе избирательного каталитического восстановления вследствие неисправности устройства управления выхлопными газами. Неисправность устройства управления выхлопными газами включает в себя неисправность, при которой аммиак не может подаваться в катализатор избирательного каталитического восстановления, и неисправность, при которой аммиак не может адсорбироваться на катализаторе избирательного каталитического восстановления.

Устройство управления выхлопными газами согласно второму аспекту настоящего изобретения включает в себя катализатор избирательного каталитического восстановления, нагревательное устройство, устройство подачи раствора мочевины и контроллер. Катализатор избирательного каталитического восстановления размещается в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания. Нагревательное устройство выполнено с возможностью нагревать катализатор избирательного каталитического восстановления непосредственно или опосредованно. Устройство подачи раствора мочевины выполнено с возможностью подавать раствор мочевины к верхней по потоку стороне катализатора избирательного каталитического восстановления в выпускном канале. Контроллер выполнен с возможностью управлять нагревательным устройством и устройством подачи раствора мочевины. Контроллер выполнен с возможностью выполнять процесс недопущения нагрева для недопущения нагрева катализатора избирательного каталитического восстановления с помощью нагревательного устройства независимо от рабочего состояния двигателя внутреннего сгорания, когда устройство управления выхлопными газами находится в данный момент в предварительно определенном состоянии, в котором аммиак не может адсорбироваться на катализаторе избирательного каталитического восстановления.

Как описано выше, в устройстве управления выхлопными газами согласно настоящему изобретению, нагрев катализатора избирательного каталитического восстановления с помощью нагревательного устройства не допускается независимо от рабочего состояния двигателя внутреннего сгорания, когда устройство управления выхлопными газами находится в данный момент в предварительно определенном состоянии, в котором аммиак не может адсорбироваться на катализаторе избирательного каталитического восстановления. Таким образом, расточительное использование энергии для нагрева катализатора избирательного каталитического восстановления подавляется в ситуации, в которой удаление NOx с использованием раствора мочевины является затруднительным.

Краткое описание чертежей

Ниже описываются признаки, преимущества и техническая и промышленная значимость примерных вариантов осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых аналогичные условные обозначения обозначают аналогичные элементы, и на которых:

Фиг. 1 является принципиальной схемой, иллюстрирующей конструкцию устройства управления выхлопными газами согласно каждому варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 2 является схемой, иллюстрирующей взаимосвязь между температурой слоя SCR-катализатора и коэффициентом удаления NOx;

Фиг. 3 является схемой, иллюстрирующей взаимосвязь между адсорбированным количеством аммиака SCR-катализатора и коэффициентом удаления NOx;

Фиг. 4 является схемой, иллюстрирующей взаимосвязь между температурой смесителя и добавляемым количеством раствора мочевины;

Фиг. 5 является пояснительным чертежом технической идеи, общей для вариантов осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 6 является пояснительным чертежом общего представления первого-третьего вариантов осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 7 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей последовательность операций управления первого варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 8A является схемой, иллюстрирующей один пример управления на основе последовательности операций управления первого варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 8B является схемой, иллюстрирующей один пример управления на основе последовательности операций управления первого варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 8C является схемой, иллюстрирующей один пример управления на основе последовательности операций управления первого варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 8D является схемой, иллюстрирующей один пример управления на основе последовательности операций управления первого варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 8E является схемой, иллюстрирующей один пример управления на основе последовательности операций управления первого варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 8F является схемой, иллюстрирующей один пример управления на основе последовательности операций управления первого варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 8G является схемой, иллюстрирующей один пример управления на основе последовательности операций управления первого варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 8H является схемой, иллюстрирующей один пример управления на основе последовательности операций управления первого варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 8I является схемой, иллюстрирующей сравнительный пример для последовательности операций управления первого варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 8J является схемой, иллюстрирующей сравнительный пример для последовательности операций управления первого варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 9A является схемой, иллюстрирующей другой пример управления на основе последовательности операций управления первого варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 9B является схемой, иллюстрирующей другой пример управления на основе последовательности операций управления первого варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 9C является схемой, иллюстрирующей другой пример управления на основе последовательности операций управления первого варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 9D является схемой, иллюстрирующей другой пример управления на основе последовательности операций управления первого варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 9E является схемой, иллюстрирующей другой пример управления на основе последовательности операций управления первого варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 9F является схемой, иллюстрирующей другой пример управления на основе последовательности операций управления первого варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 9G является схемой, иллюстрирующей другой пример управления на основе последовательности операций управления первого варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 9H является схемой, иллюстрирующей другой пример управления на основе последовательности операций управления первого варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 10 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей последовательность операций управления второго варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 11A является схемой, иллюстрирующей пример управления на основе последовательности операций управления второго варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 11B является схемой, иллюстрирующей пример управления на основе последовательности операций управления второго варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 11C является схемой, иллюстрирующей пример управления на основе последовательности операций управления второго варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 11D является схемой, иллюстрирующей пример управления на основе последовательности операций управления второго варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 11E является схемой, иллюстрирующей пример управления на основе последовательности операций управления второго варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 11F является схемой, иллюстрирующей пример управления на основе последовательности операций управления второго варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 11G является схемой, иллюстрирующей пример управления на основе последовательности операций управления второго варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 11H является схемой, иллюстрирующей пример управления на основе последовательности операций управления второго варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 12 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей последовательность операций управления третьего варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 13A является схемой, иллюстрирующей пример управления на основе последовательности операций управления третьего варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 13B является схемой, иллюстрирующей пример управления на основе последовательности операций управления третьего варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 13C является схемой, иллюстрирующей пример управления на основе последовательности операций управления третьего варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 13D является схемой, иллюстрирующей пример управления на основе последовательности операций управления третьего варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 13E является схемой, иллюстрирующей пример управления на основе последовательности операций управления третьего варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 13F является схемой, иллюстрирующей пример управления на основе последовательности операций управления третьего варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 13K является схемой, иллюстрирующей пример управления на основе последовательности операций управления третьего варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 13G является схемой, иллюстрирующей пример управления на основе последовательности операций управления третьего варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 13H является схемой, иллюстрирующей пример управления на основе последовательности операций управления третьего варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 14 является принципиальной схемой, иллюстрирующей другой пример конструкции устройства управления выхлопными газами согласно каждому варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 15 является принципиальной схемой, иллюстрирующей другой пример конструкции устройства управления выхлопными газами согласно каждому варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 16 является принципиальной схемой, иллюстрирующей другой пример конструкции устройства управления выхлопными газами согласно каждому варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 17 является принципиальной схемой, иллюстрирующей другой пример конструкции устройства управления выхлопными газами согласно каждому варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 18 является пояснительным чертежом общего представления четвертого и пятого вариантов осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 19 является пояснительным чертежом подробностей управления четвертого варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 20 является пояснительным чертежом подробностей управления пятого варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 21 является пояснительным чертежом классификации неисправности устройства управления выхлопными газами; и

Фиг. 22 является пояснительным чертежом общего представления шестого варианта осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание вариантов осуществления изобретения

Ниже описываются варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на чертежи. Когда числовые обозначения чисел, величин, количеств, диапазонов и т.п. элементов упоминаются в нижеприведенных вариантах осуществления, настоящее изобретение не ограничено числовыми обозначениями, если явно не указано иное, либо если явно не указывается в принципе. Конструкции, этапы и т.п. в нижеприведенных вариантах осуществления не являются важными для настоящего изобретения, если явно не указано иное, либо если явно не указывается в принципе.

1. Конструкция устройства управления выхлопными газами

Во-первых, описывается конструкция устройства управления выхлопными газами согласно каждому варианту осуществления настоящего изобретения со ссылкой на фиг. 1. Фиг. 1 схематично иллюстрирует часть системы выпуска выхлопных газов для двигателя 2 внутреннего сгорания. Например, двигатель 2 внутреннего сгорания представляет собой дизельный двигатель. Выпускной канал 4 двигателя 2 внутреннего сгорания содержит устройство 10 управления выхлопными газами, выполненное с возможностью удалять NOx, содержащийся в выхлопных газах. Устройство 10 управления выхлопными газами представляет собой систему на основе взаимосвязи мочевины и SCR, выполненную с возможностью восстанавливать NOx в выхлопных газах с раствором мочевины, добавляемым в выхлопные газы.

Устройство 10 управления выхлопными газами включает в себя SCR-катализатор 20, нагревательное устройство 22 и устройство 30 подачи раствора мочевины. SCR-катализатор 20 преобразует NOx в выхлопных газах в азотную молекулу и воду посредством использования адсорбированного аммиака в качестве восстановителя. Выпускной канал 4 содержит такие устройства, как дизельный сажевый фильтр (DPF) и окислительный катализатор, отличный от SCR-катализатора 20. Эти устройства исключаются на фиг. 1. SCR-катализатор 20 может представлять собой SCR-фильтр, интегрированный с DPF.

Нагревательное устройство 22 размещается на стороне впуска SCR-катализатора 20 в выпускном канале 4. Нагревательное устройство 22 нагревает выхлопные газы, протекающие через выпускной канал 4, чтобы опосредованно нагревать SCR-катализатор 20, расположенный на стороне выпуска нагревательного устройства 22. В частности, нагревательное устройство 22 представляет собой электронагреватель. Нагревательное устройство 22 может представлять собой горелку, выполненную с возможностью нагревать выхлопные газы посредством горения газового или жидкого топлива.

Устройство 30 подачи раствора мочевины включает в себя клапан 32 для добавления раствора мочевины, бак 34 для раствора мочевины, трубу 33 для подачи раствора мочевины и электрический насос 31 для подачи раствора мочевины. Клапан 32 для добавления раствора мочевины присоединяется к выпускному каналу 4 на стороне впуска SCR-катализатора 20. Бак 34 для раствора мочевины накапливает раствор мочевины. Труба 33 для подачи раствора мочевины соединяет бак 34 для раствора мочевины и клапан 32 для добавления раствора мочевины. Насос 31 для подачи раствора мочевины отправляет раствор мочевины в баке 34 для раствора мочевины в трубу 33 для подачи раствора мочевины. Смеситель 23 предоставляется между клапаном 32 для добавления раствора мочевины и SCR-катализатором 20. Смеситель 23 перемешивает газ, проходящий через смеситель 23, чтобы ускорять смешивание раствора мочевины и выхлопных газов. Смеситель 23 не является важным. Более конкретно, клапан 32 для добавления раствора мочевины размещается на стороне выпуска нагревательного устройства 22 в выпускном канале 4. Тепловая энергия, подаваемая из нагревательного устройства 22 в выхлопные газы, используется для гидролизации раствора мочевины.

Устройство 30 подачи раствора мочевины включает в себя размораживающее устройство 35, выполненное с возможностью размораживать раствор мочевины, замороженный в низкотемпературном окружении. В частности, размораживающее устройство 35 представляет собой электронагреватель. Электронагреватель, служащий в качестве размораживающего устройства 35, присоединяется к насосу 31 для подачи раствора мочевины, чтобы размораживать замороженный раствор мочевины в баке 34 для раствора мочевины, и также присоединяется к трубе 33 для подачи раствора мочевины, чтобы размораживать замороженный раствор мочевины в трубе 33 для подачи раствора мочевины.

Устройство 10 управления выхлопными газами включает в себя множество датчиков, выполненных с возможностью получать информацию, связанную с состоянием устройства 10 управления выхлопными газами, и информацию, связанную с состоянием выхлопных газов. Датчик 41 температуры выхлопных газов предоставляется на стороне впуска SCR-катализатора 20 в выпускном канале 4. Информация температуры, полученная посредством датчика 41 температуры выхлопных газов, используется для определения того, следует или нет добавлять раствор мочевины посредством клапана 32 для добавления раствора мочевины. Дополнительно, информация температуры используется для оценки температуры SCR-катализатора 20. На фиг. 1, датчик 41 температуры выхлопных газов размещается на стороне впуска нагревательного устройства 22, но может размещаться около впускного или выпускного отверстия SCR-катализатора 20. Датчики температуры выхлопных газов могут размещаться на стороне впуска и на стороне выпуска SCR-катализатора 20.

Датчик NOx 42 предоставляется на стороне впуска SCR-катализатора 20 в выпускном канале 4. Информация концентрации NOx, полученная посредством датчика NOx 42, используется для определения того, следует или нет добавлять раствор мочевины посредством клапана 32 для добавления раствора мочевины. На фиг. 1, датчик NOx 42 размещается на стороне впуска нагревательного устройства 22, но может размещаться около впускного или выпускного отверстия SCR-катализатора 20.

Датчик 43 температуры раствора мочевины предоставляется в баке 34 для раствора мочевины. Датчик 43 температуры раствора мочевины может устанавливаться в насосе 31 для подачи раствора мочевины. Информация температуры, полученная посредством датчика 43 температуры раствора мочевины, используется для определения того, заморожен или нет раствор мочевины в баке 34 для раствора мочевины. То, заморожен или нет раствор мочевины, может определяться на основе информации температуры, полученной посредством датчика 44 температуры наружного воздуха. Информация температуры, полученная посредством датчика 44 температуры наружного воздуха, может использоваться для определения того, заморожен или нет раствор мочевины, вместо или в комбинации с информацией температуры, полученной посредством датчика 43 температуры раствора мочевины.

Устройство 10 управления выхлопными газами дополнительно включает в себя контроллер 40. Контроллер 40 получает информацию из различных датчиков, описанных выше, и выводит управляющие сигналы в такие устройства, как нагревательное устройство 22, насос 31 для подачи раствора мочевины и клапан 32 для добавления раствора мочевины. Контроллер 40 представляет собой электронный модуль управления (ECU), включающий в себя, по меньшей мере, один процессор и, по меньшей мере, одно запоминающее устройство. Запоминающее устройство включает в себя энергонезависимое запоминающее устройство и энергозависимое запоминающее устройство. Энергонезависимое запоминающее устройство сохраняет, по меньшей мере, одну управляющую программу (программу, выполняемую посредством компьютера) и данные. Энергозависимое запоминающее устройство временно сохраняет результаты вычисления из процессора и информацию, полученную из каждого датчика. Программа, сохраненная в запоминающем устройстве, выполняется посредством процессора для того, чтобы инструктировать процессору выполнять различные процессы, описанные ниже.

2. Техническая идея, общая для вариантов осуществления

Ниже описывается техническая идея, общая для вариантов осуществления настоящего изобретения.

Коэффициент удаления NOx SCR-катализатора 20 зависит от температуры SCR-катализатора 20. Фиг. 2 иллюстрирует взаимосвязь между температурой слоя SCR-катализатора 20 и коэффициентом удаления NOx. Фиг. 2 демонстрирует то, что SCR-катализатор 20 не может получать высокий коэффициент удаления NOx, если температура SCR-катализатора 20 не увеличивается до активной температуры. Когда температура SCR-катализатора 20 не увеличивается до активной температуры в ситуации, в которой требуется удаление NOx, необходимо, чтобы нагревательное устройство 22 работало с возможностью вырабатывать тепло, и SCR-катализатор 20 опосредованно нагревается посредством тепла, подаваемого из нагревательного устройства 22 в выхлопные газы.

Коэффициент удаления NOx SCR-катализатора 20 зависит не только от температуры SCR-катализатора 20, но также и от адсорбированного количества аммиака, служащего в качестве восстановителя. Фиг. 3 иллюстрирует взаимосвязь между адсорбированным количеством аммиака SCR-катализатора 20 и коэффициентом удаления NOx. Фиг. 3 демонстрирует то, что достаточное количество аммиака должно адсорбироваться на SCR-катализаторе 20, чтобы удалять NOx с помощью SCR-катализатора 20. Когда аммиак не адсорбируется на SCR-катализаторе 20, NOx не может удаляться, даже если SCR-катализатор 20 нагревается до активной температуры. Когда устройство 10 управления выхлопными газами находится в состоянии, в котором аммиак не может адсорбироваться на SCR-катализаторе 20, энергия тратится впустую посредством работы нагревательного устройства 22.

Состояние устройства 10 управления выхлопными газами, в котором аммиак не может адсорбироваться на SCR-катализаторе 20, примерно классифицируется на следующие три состояния. Первое состояние заключается в том, что раствор мочевины, необходимый для того, чтобы формировать аммиак, не может подаваться. Это состояние возникает за счет неисправности устройства 10 управления выхлопными газами либо, в частности, неисправности устройства 30 подачи раствора мочевины или системы управления. Это состояние также возникает, независимо от неисправности, когда раствор мочевины заморожен в устройстве 30 подачи раствора мочевины в низкотемпературном окружении.

Второе состояние заключается в том, что раствор мочевины может подаваться, но аммиак не формируется. Чтобы формировать аммиак из раствора мочевины, необходимо, чтобы температура в местоположении, в котором добавляется раствор мочевины, была равна или выше температуры гидролиза раствора мочевины. При температуре ниже температуры гидролиза, раствор мочевины не гидролизируется, но мочевина выпадает в осадок и осаждается, например, на смесителе 23 в выпускном канале 4. Фиг. 4 иллюстрирует взаимосвязь между температурой смесителя и добавляемым количеством раствора мочевины, т.е. верхним предельным добавленным количеством, при котором не формируется отложение.

Третье состояние заключается в том, что аммиак может формироваться, но SCR-катализатор 20 не может адсорбировать аммиак. Это состояние возникает за счет неисправности устройства 10 управления выхлопными газами или, в частности, неисправности SCR-катализатора 20.

Когда устройство 10 управления выхлопными газами находится в любом из предварительно определенных состояний, описанных выше, желательно не допускать нагрева SCR-катализатора 20 с помощью нагревательного устройства 22. Этот процесс упоминается как процесс недопущения нагрева. Процесс недопущения нагрева выполняется независимо от рабочего состояния двигателя 2 внутреннего сгорания. Таким образом, нагрев SCR-катализатора 20 с помощью нагревательного устройства 22 не допускается независимо от рабочего состояния двигателя 2 внутреннего сгорания. Недопущение нагрева включает в себя недопущение работы нагревательного устройства 22 и уменьшения энергии, которая должна подаваться в нагревательное устройство 22, по сравнению с состоянием, отличным от предварительно определенных состояний. Примеры уменьшения энергии включают в себя предварительный нагрев с низким уровнем мощности.

Фиг. 5 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей последовательность операций управления, которая представляет техническую идею, описанную выше. Программа, сохраненная в запоминающем устройстве контроллера 40, создается таким образом, что процессор выполняет процесс, который осуществляет техническую идею, представленную посредством этой последовательности операций управления.

Со ссылкой на блок-схему последовательности операций способа по фиг. 5, процесс определения состояния сначала выполняется на этапе S1, чтобы определять то, находится или нет устройство 10 управления выхлопными газами в данный момент в предварительно определенном состоянии. Предварительно определенное состояние представляет собой состояние, в котором аммиак не может адсорбироваться на SCR-катализаторе 20. Определение состояния выполняется посредством использования информации, по меньшей мере, из одного из различных датчиков устройства 10 управления выхлопными газами. Когда устройство 10 управления выхлопными газами находится в данный момент в предварительно определенном состоянии, процесс недопущения нагрева выполняется затем на этапе S2, чтобы не допускать нагрева SCR-катализатора 20 с помощью нагревательного устройства 22 независимо от рабочего состояния двигателя 2 внутреннего сгорания. Посредством выполнения этих процессов, расточительное использование энергии для нагрева SCR-катализатора 20 подавляется в ситуации, в которой удаление NOx с использованием раствора мочевины является затруднительным.

3. Общее представление первого-третьего вариантов осуществления

Первый-третий варианты осуществления настоящего изобретения имеют общую техническую идею в качестве подчиненного принципа, который включается в техническую идею, описанную выше в качестве принципа более высокого уровня. В первом-третьем вариантах осуществления настоящего изобретения, предварительно определенное состояние, в котором аммиак не может адсорбироваться на SCR-катализаторе 20, представляет собой первое состояние, т.е. состояние, в котором раствор мочевины, необходимый для того, чтобы формировать аммиак, не может подаваться, и, в частности, состояние, в котором раствор мочевины заморожен в устройстве 30 подачи раствора мочевины. Раствор мочевины может замораживаться в баке 34 для раствора мочевины в трубе 33 для подачи раствора мочевины или в насосе 31 для подачи раствора мочевины. В любом случае, замороженный раствор мочевины не может подаваться в выпускной канал 4.

Замороженный раствор мочевины может размораживаться посредством нагрева с помощью размораживающего устройства 35. Когда раствор мочевины заморожен в устройстве 30 подачи раствора мочевины, но размораживающее устройство 35 начинает размораживание, раствор мочевины может подаваться. Следовательно, нагрев SCR-катализатора 20 с помощью нагревательного устройства 22 является эффективным. Процесс недопущения нагрева завершается при таком необходимом условии, что размораживающее устройство 35 начинает размораживание. Таким образом, нагревательное устройство 22 может начинать нагрев SCR-катализатора 20.

Фиг. 6 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей последовательность операций управления, которая представляет техническую идею, общую для первого-третьего вариантов осуществления. В первом-третьем вариантах осуществления, программа, сохраненная в запоминающем устройстве контроллера 40, создается таким образом, что процессор выполняет процесс, который осуществляет техническую идею, представленную посредством этой последовательности операций управления.

Со ссылкой на блок-схему последовательности операций способа по фиг. 6, сначала на этапе S11 выполняется определение в отношении того, выполняется или нет процесс недопущения нагрева, поскольку раствор мочевины заморожен в устройстве 30 подачи раствора мочевины. Когда аммиак не может адсорбироваться на SCR-катализаторе 20, поскольку раствор мочевины заморожен, процесс начала размораживания выполняется на этапе S12, чтобы начинать размораживание раствора мочевины с помощью размораживающего устройства 35. Начало размораживания означает начало подачи питания в размораживающее устройство 35, которое представляет собой электронагреватель. После того, как процесс начала размораживания выполняется, процесс недопущения нагрева завершается на этапе S13, и процесс начала нагрева выполняется на этапе S14, чтобы начинать нагрев SCR-катализатора 20 с помощью нагревательного устройства 22. Начало нагрева означает начало подачи питания в нагревательное устройство 22, которое представляет собой электронагреватель. Время в пределах от выполнения процесса начала размораживания до выполнения процесса начала нагрева может задаваться на основе информации из датчика или может быть фиксированным временем. Процесс начала нагрева может выполняться одновременно с выполнением процесса начала размораживания. Посредством выполнения этих процессов, расточительное использование энергии вследствие необязательного нагрева SCR-катализатора 20 может подавляться в ситуации, в которой раствор мочевины не может подаваться вследствие замораживания.

Нижеприведенное раскрытие сущности первого-третьего вариантов осуществления достигает, в дополнение к технической идее, описанной выше, общей технической идеи относительно устройства управления выхлопными газами: "в устройстве управления выхлопными газами, включающем в себя SCR-катализатор, размещаемый в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания, нагревательное устройство, выполненное с возможностью нагревать SCR-катализатор непосредственно или опосредованно, устройство подачи раствора мочевины, выполненное с возможностью подавать раствор мочевины к верхней по потоку стороне SCR-катализатора в выпускном канале, размораживающее устройство, выполненное с возможностью размораживать раствор мочевины, когда раствор мочевины заморожен в устройстве подачи раствора мочевины, контроллер, выполненный с возможностью управлять нагревательным устройством, устройством подачи раствора мочевины и размораживающим устройством, и, по меньшей мере, один датчик, выполненный с возможностью получать информацию, связанную с состоянием устройства управления выхлопными газами, контроллер определяет то, заморожен или нет раствор мочевины в устройстве подачи раствора мочевины, на основе информации, по меньшей мере, из одного датчика, начинает размораживание раствора мочевины с помощью размораживающего устройства, когда раствор мочевины заморожен в устройстве подачи раствора мочевины, и начинает нагрев SCR-катализатора с помощью нагревательного устройства после того, как размораживающее устройство начинает размораживание раствора мочевины".

4. Подробности первого варианта осуществления

В дальнейшем подробно описывается первый вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на фиг. 7-9H.

Фиг. 7 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей последовательность операций управления первого варианта осуществления. В первом варианте осуществления, программа, сохраненная в запоминающем устройстве контроллера 40, создается таким образом, что процессор выполняет каждый процесс, проиллюстрированный на этой блок-схеме последовательности операций способа.

Со ссылкой на блок-схему последовательности операций способа по фиг. 7, сначала на этапе S21 выполняется определение в отношении того, заморожен или нет раствор мочевины в устройстве 30 подачи раствора мочевины. Это определение выполняется посредством использования информации, по меньшей мере, из одного из множества датчиков устройства 10 управления выхлопными газами. Примеры информации включают в себя информацию из датчика 43 температуры раствора мочевины, размещаемого в баке 34 для раствора мочевины, и информацию из датчика 44 температуры наружного воздуха.

Когда используется информация из датчика 43 температуры раствора мочевины, определение в отношении того, заморожен или нет раствор мочевины, может выполняться на основе того, равна или меньше либо нет температура раствора мочевины, полученная посредством датчика 43 температуры раствора мочевины, порогового значения. Пороговое значение может задаваться равным точке замораживания раствора мочевины или температуры немного выше точки замораживания с учетом варьирований измерения датчика 43 температуры раствора мочевины. Когда используется информация из датчика 44 температуры наружного воздуха, определение в отношении того, заморожен или нет раствор мочевины, может выполняться посредством сравнения текущей температуры наружного воздуха и порогового значения в случае холодного запуска двигателя 2 внутреннего сгорания. После того, как двигатель 2 внутреннего сгорания останавливается, определение в отношении того, заморожен или нет раствор мочевины, может выполняться на основе температуры наружного воздуха, полученной, когда работа двигателя внутреннего сгорания 2 прекращается, и истекшего времени от прекращения работы двигателя внутреннего сгорания 2.

Когда выполняется определение в отношении того, что раствор мочевины заморожен, управление размораживанием выполняется на этапе S22. При управлении размораживанием, контроллер 40 снабжает размораживающее устройство 35 электрической мощностью для принудительного вырабатывания тепла посредством электронагревателя. Например, подаваемая электрическая мощность задается равной максимальной электрической мощности, пока не возникнет тепловой удар. Подаваемая электрическая мощность может изменяться в зависимости от температуры раствора мочевины, измеренной посредством датчика 43 температуры раствора мочевины, или температуры раствора мочевины, оцененной на основе подаваемой электрической энергии.

Во время выполнения управления размораживанием, на этапе S23 выполняется определение в отношении того, может или нет устройство 30 подачи раствора мочевины подавать раствор мочевины. Таким образом, процесс определения завершения размораживания выполняется для того, чтобы определять то, размораживается или нет замороженный раствор мочевины, и насос 31 для подачи раствора мочевины может накачивать раствор мочевины из бака 34 для раствора мочевины и отправлять накачанный раствор мочевины в клапан 32 для добавления раствора мочевины. Например, это определение может выполняться на основе времени работы размораживающего устройства 35. В частности, время работы размораживающего устройства 35, которое необходимо для размораживания, может вычисляться на основе температуры раствора мочевины непосредственно перед тем, как выполняется управление размораживанием, и может выполняться определение в отношении того, что раствор мочевины может подаваться, когда время работы достигает необходимого времени работы.

Определение на этапе S23 может выполняться посредством использования информации из датчика 43 температуры раствора мочевины. В частности, определение того, размораживается или нет раствор мочевины, может выполняться на основе того, выше или нет температура раствора мочевины, полученная посредством датчика 43 температуры раствора мочевины, порогового значения. Пороговое значение может задаваться равным точке плавления раствора мочевины или температуре немного выше точки плавления с учетом варьирований измерения датчика 43 температуры раствора мочевины. Когда насос 31 для подачи раствора мочевины работает одновременно с началом управления размораживанием или во время выполнения управления размораживанием, частота вращения и давление на выпуске насоса 31 для подачи раствора мочевины увеличиваются по мере того, ка размораживание замороженного раствора мочевины продолжается. Следовательно, давление на выпуске или частота вращения насоса 31 для подачи раствора мочевины может измеряться, и определение в отношении того, размораживается или нет раствор мочевины, может выполняться на основе изменения значения давления на выпуске или частоты вращения.

Процессы этапа S22 и этапа S23 повторяются до тех пор, пока раствор мочевины не может подаваться. Когда раствор мочевины может подаваться, выполняется определение на этапе S24. Когда на этапе S21 выполняется определение в отношении того, что раствор мочевины не заморожен, управление размораживанием пропускается. В этом случае, определение на этапе S24 выполняется сразу.

На этапе S24, выполняется определение в отношении того, равна или меньше либо нет температура SCR-катализатора 20 целевой температуры. Например, температура SCR-катализатора 20 может оцениваться на основе температуры выхлопных газов, протекающих в SCR-катализатор 20, или температуры выхлопных газов, которые проходят через SCR-катализатор 20. Температура слоя SCR-катализатора 20 может непосредственно измеряться в качестве температуры SCR-катализатора 20. Целевая температура может задаваться равной активной температуре SCR-катализатора 20 или температуре около активной температуры.

Когда температура SCR-катализатора 20 равна или меньше целевой температуры, SCR-катализатор 20 нагревается на этапе S25. Таким образом, нагревательное устройство 22 работает с возможностью вырабатывать тепло посредством подачи электрической мощности из контроллера 40 в нагревательное устройство 22, и SCR-катализатор 20 опосредованно нагревается посредством тепла, подаваемого из нагревательного устройства 22 в выхлопные газы. В то время, когда температура SCR-катализатора 20 равна или меньше целевой температуры, электрическая мощность, подаваемая в нагревательное устройство 22, задается равной, например, номинальной мощности нагревательного устройства 22.

После процесса этапа S25, выполняется определение на этапе S26. Когда температура SCR-катализатора 20 выше целевой температуры, этап S25 пропускается, и выполняется определение на этапе S26.

На этапе S26, выполняется определение в отношении того, может или нет раствор мочевины добавляться посредством клапана 32 для добавления раствора мочевины. В частности, процесс определения температуры выполняется для того, чтобы определять то, увеличивается или нет температура в предварительно определенной позиции в выпускном канале 4 до пороговой температуры, при которой мочевина в растворе мочевины не выпадает в осадок, когда раствор мочевины добавляется в выхлопные газы из клапана 32 для добавления раствора мочевины. Например, пороговая температура задается в ассоциации с температурой гидролиза раствора мочевины для того, чтобы формировать аммиак. Например, предварительно определенная позиция может представлять собой позицию размещения датчика 41 температуры выхлопных газов или позицию смесителя 23. Температура около смесителя 23 может оцениваться на основе информации температуры, полученной из датчика 41 температуры выхлопных газов.

Процессы этапа S24, этапа S25 и этапа S26 либо процессы этапа S24 и этапа S26 повторяются до тех пор, пока раствор мочевины не может добавляться. Когда раствор мочевины может добавляться, процесс начала подачи раствора мочевины выполняется на этапе S27. Таким образом, добавление раствора мочевины в выхлопные газы из клапана 32 для добавления раствора мочевины начинается. Посредством начала добавления раствора мочевины после ожидания температуры, при которой гидролизируется раствор мочевины, выпадение в осадок мочевины в растворе мочевины может подавляться в выпускном канале 4.

Затем, на этапе S28 выполняется определение в отношении того, равна или выше либо нет температура SCR-катализатора 20 целевой температуры. Определение на этапе S28 повторяется до тех пор, пока температура SCR-катализатора 20 не равна или выше целевой температуры. Когда температура SCR-катализатора 20 равна или выше целевой температуры, нагревательное устройство 22 прекращает нагрев SCR-катализатора 20 на этапе S29. Прекращение нагрева SCR-катализатора 20 в данном документе означает то, что дополнительное увеличение температуры SCR-катализатора 20 подавляется. Подача питания в нагревательное устройство 22 может прекращаться полностью, или электрическая мощность, подаваемая в нагревательное устройство 22, может уменьшаться.

Далее приводится описание примеров управления на основе последовательности операций управления первого варианта осуществления. Фиг. 8A-8J являются схемами, иллюстрирующими один пример управления на основе последовательности операций управления первого варианта осуществления. На фиг. 8A-8J, временная ось совместно используется. Вертикальная ось по фиг. 8A представляет флаг запуска двигателя. Этот флаг включен, когда двигатель 2 внутреннего сгорания запускается. Вертикальная ось по фиг. 8B представляет флаг управления размораживанием. Этот флаг включен, когда замораживание раствора мочевины обнаруживается, и управление размораживанием выполняется. Когда этот флаг включен, результат определения на этапе S21 представляет собой "Да".

Вертикальная ось по фиг. 8C представляет флаг определения размораживания. Этот флаг включен, когда раствор мочевины может подаваться, поскольку раствор мочевины размораживается через управление размораживанием. Когда этот флаг включен, результат определения на этапе S23 представляет собой "Да". Вертикальная ось по фиг. 8D представляет флаг добавления раствора мочевины. Этот флаг включен, когда раствор мочевины добавляется в выхлопные газы через работу клапана 32 для добавления раствора мочевины.

Вертикальная ось по фиг. 8E представляет температуру выхлопных газов. Фиг. 8E иллюстрирует пороговую температуру возможности добавления, т.е. пороговую температуру в предварительно определенной позиции в выпускном канале 4, в которой раствор мочевины может добавляться без вызывания выпадения в осадок. Вертикальная ось по фиг. 8F представляет флаг определения возможности добавления. Этот флаг включен, когда температура выхлопных газов равна или выше пороговой температуры возможности добавления. Когда этот флаг включен, результат определения на этапе S26 представляет собой "Да".

Вертикальные оси по фиг. 8G и фиг. 8I представляют температуру SCR-катализатора 20. Фиг. 8G и фиг. 8I иллюстрируют целевую температуру. Непрерывная линия представляет изменение температуры SCR-катализатора 20, когда SCR-катализатор 20 нагревается посредством нагревательного устройства 22. Пунктирная линия представляет изменение температуры SCR-катализатора 20, когда SCR-катализатор 20 не нагревается. Вертикальные оси по фиг. 8H и фиг. 8J представляют электрическую мощность, подаваемую в нагревательное устройство 22, т.е. мощность нагревателя. Фиг. 8G и фиг. 8H иллюстрируют пример управления на основе последовательности операций управления первого варианта осуществления. Фиг. 8I и фиг. 8J иллюстрируют сравнительный пример для примера управления.

В сравнительном примере, нагревательное устройство 22 начинает нагрев SCR-катализатора 20 одновременно с выполнением управления размораживанием во время t1, когда двигатель запускается. Следовательно, температура SCR-катализатора 20 увеличивается до целевой температуры на ранней стадии. Тем не менее, раствор мочевины не может добавляться в выхлопные газы до тех пор, пока не завершается размораживание раствора мочевины. В сравнительном примере, SCR-катализатор 20 излишне нагревается в ситуации, в которой раствор мочевины не может подаваться вследствие замораживания.

Согласно примеру управления на основе последовательности операций управления первого варианта осуществления, нагревательное устройство 22 начинает нагрев SCR-катализатора 20 во время t2, когда замороженный раствор мочевины размораживается после того, как управление размораживанием выполняется. По сравнению со сравнительным примером, можно уменьшать необязательное время нагрева в ситуации, в которой раствор мочевины не может подаваться вследствие замораживания. Следовательно, расточительное использование энергии может подавляться. В этом примере управления, температура выхлопных газов равна или выше порогового значения добавляемой температуры окружающей среды до того, как завершается размораживание раствора мочевины. Следовательно, добавление раствора мочевины в выхлопные газы начинается одновременно с завершением размораживания раствора мочевины.

Фиг. 9A-9H являются схемами, иллюстрирующими другой пример управления на основе последовательности операций управления первого варианта осуществления. На фиг. 9A-9H, временная ось совместно используется. Вертикальные оси по фиг. 9A-9H являются идентичными вертикальным осям графиков по фиг. 8A-8H. В этом примере управления, нагревательное устройство 22 начинает нагрев SCR-катализатора 20 во время t3, когда замороженный раствор мочевины размораживается после того, как управление размораживанием выполняется, аналогично предыдущему примеру управления, вместо времени t1, когда двигатель запускается. В этом примере управления, температура выхлопных газов равна или выше пороговой температуры возможности добавления во время t4 после времени t3, когда завершается размораживание раствора мочевины. Следовательно, добавление раствора мочевины в выхлопные газы начинается с временным интервалом после того, как нагревательное устройство 22 начинает нагрев SCR-катализатора 20.

5. Подробности второго варианта осуществления

В дальнейшем подробно описывается второй вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на фиг. 10 и фиг. 11A-11H.

Фиг. 10 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей последовательность операций управления второго варианта осуществления. В последовательности операций управления первого варианта осуществления, нагрев SCR-катализатора 20 начинается после того, как раствор мочевины размораживается, и до того, как выполняется процесс начала подачи раствора мочевины. В последовательности операций управления второго варианта осуществления, нагрев SCR-катализатора 20 начинается после того, как раствор мочевины размораживается, и процесс начала подачи раствора мочевины выполняется. Во втором варианте осуществления, программа, сохраненная в запоминающем устройстве контроллера 40, создается таким образом, что процессор выполняет каждый процесс, проиллюстрированный на этой блок-схеме последовательности операций способа. На блок-схеме последовательности операций способа по фиг. 10, идентичные номера этапов назначаются процессам, идентичным процессам, проиллюстрированным на блок-схеме последовательности операций способа по фиг. 7.

Со ссылкой на блок-схему последовательности операций способа по фиг. 10, сначала на этапе S21 выполняется определение в отношении того, заморожен или нет раствор мочевины в устройстве 30 подачи раствора мочевины. Когда выполняется определение в отношении того, что раствор мочевины заморожен, управление размораживанием выполняется на этапе S22. Во время выполнения управления размораживанием, процесс определения завершения размораживания выполняется на этапе S23, чтобы определять то, может или нет устройство 30 подачи раствора мочевины подавать раствор мочевины.

Процессы этапа S22 и этапа S23 повторяются до тех пор, пока раствор мочевины не может подаваться. Когда раствор мочевины может подаваться, выполняется определение на этапе S26. Когда на этапе S21 выполняется определение в отношении того, что раствор мочевины не заморожен, управление размораживанием пропускается. В этом случае, определение на этапе S26 выполняется сразу.

На этапе S26, процесс определения температуры выполняется для того, чтобы определять то, может или нет раствор мочевины добавляться посредством клапана 32 для добавления раствора мочевины. Процесс этапа S26 повторяется до тех пор, пока раствор мочевины не может добавляться. Когда раствор мочевины может добавляться, процесс начала подачи раствора мочевины выполняется на этапе S27, чтобы начинать добавление раствора мочевины в выхлопные газы из клапана 32 для добавления раствора мочевины.

Затем, на этапе S24 выполняется определение в отношении того, равна или меньше либо нет температура SCR-катализатора 20 целевой температуры. Когда температура SCR-катализатора 20 равна или меньше целевой температуры, SCR-катализатор 20 нагревается на этапе S25. После процесса этапа S25, выполняется определение на этапе S28. На этапе S28, выполняется определение в отношении того, равна или выше либо нет температура SCR-катализатора 20 целевой температуры. Определение на этапе S28 повторяется до тех пор, пока температура SCR-катализатора 20 не равна или выше целевой температуры. Когда температура SCR-катализатора 20 равна или выше целевой температуры, нагревательное устройство 22 прекращает нагрев SCR-катализатора 20 на этапе S29.

Далее приводится описание примера управления на основе последовательности операций управления второго варианта осуществления. Фиг. 11A-11H являются схемами, иллюстрирующими один пример управления на основе последовательности операций управления второго варианта осуществления. На фиг. 11A-11H, временная ось совместно используется. Вертикальные оси по фиг. 11A-11H являются идентичными вертикальным осям по фиг. 8A-8H и фиг. 9A-9H.

Согласно примеру управления на основе последовательности операций управления второго варианта осуществления, нагревательное устройство 22 начинает нагрев SCR-катализатора 20 во время t5, когда замороженный раствор мочевины размораживается после того, как управление размораживанием выполняется, и затем температура выхлопных газов равна или выше пороговой температуры возможности добавления. По сравнению со сравнительным примером, в котором нагрев начинается во время t1, когда двигатель запускается (см. фиг. 8I и фиг. 8J), можно уменьшать необязательное время нагрева в ситуации, в которой раствор мочевины не может подаваться вследствие замораживания. Следовательно, расточительное использование энергии может подавляться.

В этом примере управления, размораживание раствора мочевины завершается до того, как температура выхлопных газов равна или выше порогового значения добавляемой температуры окружающей среды. Согласно последовательности операций управления второго варианта осуществления, когда температура выхлопных газов равна или выше порогового значения добавляемой температуры окружающей среды до того, как завершается размораживание раствора мочевины, нагревательное устройство 22 начинает нагрев SCR-катализатора 20 в то время, когда завершается размораживание раствора мочевины.

6. Подробности третьего варианта осуществления

В дальнейшем подробно описывается третий вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на фиг. 12 и фиг. 13A-13H.

Фиг. 12 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей последовательность операций управления третьего варианта осуществления. В последовательностях операций управления первого варианта осуществления и второго варианта осуществления, нагрев SCR-катализатора 20 начинается после того, как раствор мочевины размораживается. В последовательности операций управления третьего варианта осуществления, нагрев SCR-катализатора 20 начинается после того, как размораживание раствора мочевины начинается, и до того, как раствор мочевины размораживается. В третьем варианте осуществления, программа, сохраненная в запоминающем устройстве контроллера 40, создается таким образом, что процессор выполняет каждый процесс, проиллюстрированный на этой блок-схеме последовательности операций способа. На блок-схеме последовательности операций способа по фиг. 12, идентичные номера этапов назначаются процессам, идентичным процессам, проиллюстрированным на блок-схеме последовательности операций способа по фиг. 7 или фиг. 10.

Со ссылкой на блок-схему последовательности операций способа по фиг. 12, сначала на этапе S21 выполняется определение в отношении того, заморожен или нет раствор мочевины в устройстве 30 подачи раствора мочевины. Когда выполняется определение в отношении того, что раствор мочевины заморожен, управление размораживанием выполняется на этапе S22. Во время выполнения управления размораживанием, на этапе S30 выполняется определение в отношении того, истекает или нет предварительно определенное время от начала размораживания.

Предварительно определенное время для использования при определении на этапе S30 соответствует разности времен между необходимым временем размораживания, чтобы размораживать замороженный раствор мочевины с помощью размораживающего устройства 35, и необходимым временем нагрева, чтобы увеличивать температуру SCR-катализатора 20 до целевой температуры с помощью нагревательного устройства 22. Например, необходимое время размораживания зависит от полной энергии, подаваемой в размораживающее устройство 35, и температуры раствора мочевины перед началом размораживания. Например, необходимое время нагрева зависит от полной энергии, подаваемой в нагревательное устройство 22, и температуры выхлопных газов. Запоминающее устройство контроллера 40 сохраняет карту, на которой значение предварительно определенного времени ассоциировано с температурой раствора мочевины и температурой выхлопных газов.

Процессы этапа S22 и этапа S30 повторяются до тех пор, пока не истекает предварительно определенное время от начала размораживания. Когда предварительно определенное время от начала размораживания истекает, выполняется определение на этапе S24. Когда на этапе S21 выполняется определение в отношении того, что раствор мочевины не заморожен, управление размораживанием пропускается. В этом случае, определение на этапе S24 выполняется сразу.

На этапе S24, выполняется определение в отношении того, равна или меньше либо нет температура SCR-катализатора 20 целевой температуры. Когда температура SCR-катализатора 20 равна или меньше целевой температуры, SCR-катализатор 20 нагревается на этапе S25. После процесса этапа S25, выполняется определение на этапе S23. Когда на этапе S24 выполняется определение в отношении того, что температура SCR-катализатора 20 выше целевой температуры, нагрев SCR-катализатора 20 пропускается. В этом случае, определение на этапе S23 выполняется сразу.

На этапе S23, процесс определения завершения размораживания выполняется для того, чтобы определять то, может или нет устройство 30 подачи раствора мочевины подавать раствор мочевины. Процессы этапов S22-S23 повторяются до тех пор, пока раствор мочевины не может подаваться. Когда раствор мочевины может подаваться, выполняется определение на этапе S26.

На этапе S26, процесс определения температуры выполняется для того, чтобы определять то, может или нет раствор мочевины добавляться посредством клапана 32 для добавления раствора мочевины. Процессы этапов S24-S26 повторяются до тех пор, пока раствор мочевины не может добавляться. Когда раствор мочевины может добавляться, процесс начала подачи раствора мочевины выполняется на этапе S27, чтобы начинать добавление раствора мочевины в выхлопные газы из клапана 32 для добавления раствора мочевины.

Затем, на этапе S28 выполняется определение в отношении того, равна или выше либо нет температура SCR-катализатора 20 целевой температуры. Определение на этапе S28 повторяется до тех пор, пока температура SCR-катализатора 20 не равна или выше целевой температуры. Когда температура SCR-катализатора 20 равна или выше целевой температуры, нагревательное устройство 22 прекращает нагрев SCR-катализатора 20 на этапе S29.

Далее приводится описание примера управления на основе последовательности операций управления третьего варианта осуществления. Фиг. 13A-13K являются схемами, иллюстрирующими один пример управления на основе последовательности операций управления третьего варианта осуществления. На фиг. 13A-13K, временная ось совместно используется. Вертикальные оси графиков являются идентичными вертикальным осям графиков по фиг. 8A-8H, фиг. 9A-9H и фиг. 11A-11H. Вертикальная ось по фиг. 13K представляет истекшее время от начала управления размораживанием. Фиг. 13K иллюстрирует пороговое значение истекшего времени. Пороговое значение истекшего времени является предварительно определенным временем для использования при определении на этапе S30. Когда истекшее время превышает пороговое значение истекшего времени, результат определения на этапе S30 представляет собой "Да".

Согласно примеру управления на основе последовательности операций управления третьего варианта осуществления, нагревательное устройство 22 начинает нагрев SCR-катализатора 20 во время t6, когда истекшее время от начала управления размораживанием превышает пороговое значение истекшего времени после того, как выполняется управление размораживанием. Затем добавление раствора мочевины начинается во время t7, когда температура выхлопных газов равна или выше пороговой температуры возможности добавления, и замороженный раствор мочевины размораживается. По сравнению со сравнительным примером, в котором нагрев начинается во время t1, когда двигатель запускается (см. фиг. 8I и фиг. 8J), можно уменьшать необязательное время нагрева в ситуации, в которой раствор мочевины не может подаваться вследствие замораживания. Следовательно, расточительное использование энергии может подавляться. Посредством начала нагрева SCR-катализатора 20 после того, как размораживание раствора мочевины начинается, и до того, как раствор мочевины размораживается, добавление раствора мочевины может начинаться в то время, когда температура SCR-катализатора 20 достигает целевой температуры.

В этом варианте осуществления, истекшее время от начала управления размораживанием используется для того, чтобы регулировать время, чтобы начинать нагрев SCR-катализатора 20, но нагрев SCR-катализатора 20 может начинаться в то время, когда температура раствора мочевины увеличивается до предварительно определенной температуры. Дополнительно, нагрев SCR-катализатора 20 может начинаться в то время, когда полная энергия, подаваемая в размораживающее устройство 35, достигает предварительно определенной величины.

7. Другие примеры конструкции устройства управления выхлопными газами

В дальнейшем описываются другие примеры конструкции устройства управления выхлопными газами со ссылкой на фиг. 14-17. На фиг. 14-17, идентичные ссылочные обозначения используются для элементов, идентичных или соответствующих элементам устройства 10 управления выхлопными газами, проиллюстрированного на фиг. 1. Избыточное описание этих элементов опускается в дальнейшем.

В конструкции, проиллюстрированной на фиг. 14, устройство 11 управления выхлопными газами включает в себя окислительный катализатор 24 на стороне впуска SCR-катализатора 20 и на стороне выпуска нагревательного устройства 22 в выпускном канале 4. Клапан 32 для добавления раствора мочевины предоставляется на стороне выпуска окислительного катализатора 24. В этой конструкции, SCR-катализатор 20 может представлять собой SCR-фильтр, интегрированный с DPF. В этой конструкции, DPF может размещаться вместо или рядом с окислительным катализатором 24.

В конструкции, проиллюстрированной на фиг. 15, устройство 12 управления выхлопными газами включает в себя размораживающее устройство 50 вместо размораживающего устройства 35, которое представляет собой электронагреватель. Размораживающее устройство 50 использует тепло двигателя 2 внутреннего сгорания для размораживания. Размораживающее устройство 50 включает в себя водяную рубашку 51, трубы 52 и 53 для подачи хладагента и клапан 54. Водяная рубашка 51 окружает насос 31 для подачи раствора мочевины и трубу 33 для подачи раствора мочевины. Трубы 52 и 53 для подачи хладагента соединяют водяную рубашку 51 и двигатель 2 внутреннего сгорания. Клапан 54 присоединяется к трубе 52 для подачи хладагента. Контроллер 40 управляет клапаном 54 таким образом, чтобы управлять подачей хладагента из двигателя 2 внутреннего сгорания в водяную рубашку 51. Согласно этой конструкции, замороженный раствор мочевины размораживается посредством высокотемпературной охлаждающей жидкости, нагретой посредством тепла, вырабатываемого посредством двигателя 2 внутреннего сгорания.

В конструкции, проиллюстрированной на фиг. 16, устройство 13 управления выхлопными газами включает в себя нагревательное устройство 22 между смесителем 23 и SCR-катализатором 20. Клапан 32 для добавления раствора мочевины добавляет раствор мочевины в выхлопные газы на стороне впуска участка, нагретого посредством нагревательного устройства 22 в выпускном канале 4. Конструкция, проиллюстрированная на фиг. 17 представляет собой модифицированный пример конструкции, проиллюстрированной на фиг. 16. Устройство управления выхлопными газами 14 включает в себя нагревательный катализатор 28, полученный посредством интегрирования SCR-катализатора 20 и нагревательного устройства 22 в конструкции, проиллюстрированной на фиг. 16. В отличие от других конструкций, тепло нагревательного устройства не может использоваться для гидролизации раствора мочевины в конструкциях, проиллюстрированных на фиг. 16 и фиг. 17.

Конструкции, проиллюстрированные на фиг. 14-17, могут использоваться в качестве предварительных условий для первого-третьего вариантов осуществления.

8. Общее представление четвертого и пятого вариантов осуществления

Четвертый и пятый варианты осуществления настоящего изобретения имеют общую техническую идею в качестве подчиненного принципа, который включается в техническую идею, описанную выше в принципа более высокого уровня. В четвертом и пятом вариантах осуществления настоящего изобретения, предварительно определенное состояние, в котором аммиак не может адсорбироваться на SCR-катализаторе 20, представляет собой второе состояние, т.е. состояние, в котором раствор мочевины, подаваемый из устройства 30 подачи раствора мочевины в выпускной канал 4, не гидролизируется. В четвертом и пятом вариантах осуществления, конструкция, проиллюстрированная на фиг. 16 или фиг. 17, используется в качестве предварительного условия. Общее представление четвертого и пятого вариантов осуществления описывается с рассмотрением примерного устройства 13 управления выхлопными газами в конструкции, проиллюстрированной на фиг. 16.

В конструкции, проиллюстрированной на фиг. 16, тепло нагревательного устройства 22 не может использоваться для гидролизации раствора мочевины, добавляемого в выхлопные газы. В случае холодного запуска двигателя 2 внутреннего сгорания, раствор мочевины, добавляемый в выхлопные газы, не гидролизируется, но мочевина выпадает в осадок и осаждается в выпускном канале 4 несмотря на то, что клапан 32 для добавления раствора мочевины работает. Аммиак не может формироваться в ситуации, в которой раствор мочевины не гидролизируется. Следовательно, энергия тратится впустую, даже если нагревательное устройство 22 нагревает SCR-катализатор 20.

Когда температура в предварительно определенной позиции в выпускном канале 4 ниже пороговой температуры, расточительное использование энергии подавляется посредством выполнения процесса недопущения нагрева. Например, предварительно определенная позиция может представлять собой позицию, в которой раствор мочевины добавляется в выхлопные газы посредством клапана 32 для добавления раствора мочевины, позицию, в которой раствор мочевины и выхлопные газы смешиваются посредством смесителя 23, или позицию, в которой температура выхлопных газов измеряется посредством датчика 41 температуры выхлопных газов. Пороговая температура ассоциирована с температурой гидролиза раствора мочевины. В частности, пороговая температура задается таким образом, что когда температура в предварительно определенной позиции представляет собой пороговую температуру, температура на стороне выпуска позиции, в которой раствор мочевины добавляется посредством клапана 32 для добавления раствора мочевины, например, температура в позиции, в которой раствор мочевины и выхлопные газы смешиваются посредством смесителя 23, представляет собой температуру гидролиза раствора мочевины.

Когда температура выхлопных газов увеличивается посредством прогрева двигателя 2 внутреннего сгорания, раствор мочевины может гидролизироваться посредством тепла выхлопных газов. Когда раствор мочевины гидролизируется, чтобы формировать аммиак, нагрев SCR-катализатора 20 с помощью нагревательного устройства 22 является эффективным. Процесс недопущения нагрева завершается при таком необходимом условии, что температура выхлопных газов увеличивается. Таким образом, нагревательное устройство 22 может начинать нагрев SCR-катализатора 20.

Фиг. 18 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей последовательность операций управления, которая представляет техническую идею, общую для четвертого и пятого вариантов осуществления. В четвертом и пятом вариантах осуществления, программа, сохраненная в запоминающем устройстве контроллера 40, создается таким образом, что процессор выполняет процесс, который осуществляет техническую идею, представленную посредством этой последовательности операций управления.

Со ссылкой на блок-схему последовательности операций способа по фиг. 18, сначала на этапе S31 выполняется определение в отношении того, выполняется или нет процесс недопущения нагрева, поскольку температура выхлопных газов является низкой. Например, в случае холодного запуска двигателя 2 внутреннего сгорания, результат определения представляет собой "Да". Когда процесс недопущения нагрева выполняется, поскольку аммиак не может формироваться вследствие низкой температуры выхлопных газов, на этапе S32 выполняется определение в отношении того, равна или выше либо нет температура в предварительно определенной позиции в выпускном канале 4 пороговой температуры. Когда результат определения изменяется с "Нет" на "Да", поскольку температура выхлопных газов увеличивается, процесс недопущения нагрева завершается на этапе S33, и процесс начала нагрева выполняется на этапе S34, чтобы начинать нагрев SCR-катализатора 20 с помощью нагревательного устройства 22. Посредством выполнения этих процессов, расточительное использование энергии вследствие необязательного нагрева SCR-катализатора 20 может подавляться в ситуации, в которой аммиак не может формироваться из раствора мочевины вследствие низкой температуры.

9. Подробности четвертого варианта осуществления

В дальнейшем подробно описывается четвертый вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на фиг. 19. В четвертом варианте осуществления, устройство 13 управления выхлопными газами в конструкции, проиллюстрированной на фиг. 16, используется в качестве предварительного условия. Фиг. 19 является пояснительным чертежом подробностей управления четвертого варианта осуществления. На фиг. 19, графики, имеющие общую временную ось, показывают изменение температуры около клапана 32 для добавления раствора мочевины, изменение включения/выключения мощности нагревателя нагревательного устройства 22 и изменение температуры SCR-катализатора 20 от времени сразу после холодного запуска двигателя 2 внутреннего сгорания. Температура около клапана 32 для добавления раствора мочевины означает температуру в предварительно определенной позиции, описанной выше.

Как проиллюстрировано на фиг. 19, мощность нагревателя нагревательного устройства 22 выключается через процесс недопущения нагрева сразу после холодного запуска двигателя 2 внутреннего сгорания. После холодного запуска двигателя 2 внутреннего сгорания, температура выхлопных газов постепенно увеличивается, и температура около клапана 32 для добавления раствора мочевины равна или выше пороговой температуры во время t10. В ответ на это, процесс недопущения нагрева завершается, и процесс начала нагрева выполняется. Таким образом, мощность нагревателя нагревательного устройства 22 переключается из выключенного во включенное состояние, и нагревательное устройство 22 начинает нагрев SCR-катализатора 20. Когда температура SCR-катализатора 20 увеличивается до активной температуры посредством нагрева, процесс начала подачи раствора мочевины выполняется для того, чтобы начинать добавление раствора мочевины посредством клапана 32 для добавления раствора мочевины.

10. Подробности пятого варианта осуществления

В дальнейшем подробно описывается пятый вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на фиг. 20. В пятом варианте осуществления, устройство 13 управления выхлопными газами в конструкции, проиллюстрированной на фиг. 16, используется в качестве предварительного условия. Фиг. 20 является пояснительным чертежом подробностей управления пятого варианта осуществления. На фиг. 20, графики, имеющие общую временную ось, показывают изменение температуры около клапана 32 для добавления раствора мочевины, изменение включения/выключения мощности нагревателя нагревательного устройства 22, изменение температуры SCR-катализатора 20 и изменение адсорбированного количества аммиака SCR-катализатора 20 от времени сразу после холодного запуска двигателя 2 внутреннего сгорания.

Пятый вариант осуществления имеет такой признак, что количество аммиака, адсорбированного на SCR-катализаторе 20, используется для определения того, следует или нет нагревать SCR-катализатор 20 с помощью нагревательного устройства 22. Согласно четвертому варианту осуществления, нагрев SCR-катализатора 20 с помощью нагревательного устройства 22 не допускается в ситуации, в которой аммиак не может формироваться из добавленного раствора мочевины. Когда предварительно определенное количество аммиака или более адсорбируется на SCR-катализаторе 20, NOx может удаляться посредством использования адсорбированного аммиака при нагреве SCR-катализатора 20 с помощью нагревательного устройства 22.

В примере, проиллюстрированном на фиг. 20, адсорбированное количество аммиака SCR-катализатора 20 превышает опорное количество сразу после холодного запуска двигателя 2 внутреннего сгорания. Опорное количество представляет собой достаточное адсорбированное количество аммиака, чтобы удалять NOx, и определяется на основе результатов теста или моделирования. Например, адсорбированное количество аммиака может оцениваться на основе предыстории работы двигателя 2 внутреннего сгорания. Сразу после холодного запуска двигателя 2 внутреннего сгорания, температура выхлопных газов является низкой, и температура около клапана 32 для добавления раствора мочевины ниже пороговой температуры. В пятом варианте осуществления, в то время как аммиак адсорбируется на SCR-катализаторе 20 в количестве, равном или большем опорного количества, процесс недопущения нагрева не выполняется, и мощность нагревателя нагревательного устройства 22 включена, хотя температура около клапана 32 для добавления раствора мочевины ниже пороговой температуры.

Адсорбированное количество аммиака SCR-катализатора 20 постепенно снижается, поскольку аммиак не подается со стороны впуска. Во время t11, когда адсорбированное количество аммиака меньше опорного количества, мощность нагревателя нагревательного устройства 22 временно переключается из включенного в выключенное состояние, и процесс недопущения нагрева выполняется.

Наряду с увеличением температуры выхлопных газов, температура около клапана 32 для добавления раствора мочевины равна или выше пороговой температуры. В ответ на это, процесс недопущения нагрева завершается, и процесс начала нагрева выполняется. Таким образом, мощность нагревателя нагревательного устройства 22 переключается из выключенного во включенное состояние снова, и нагревательное устройство 22 возобновляет нагрев SCR-катализатора 20. Когда температура SCR-катализатора 20 увеличивается до активной температуры посредством нагрева, клапан 32 для добавления раствора мочевины начинает добавление раствора мочевины.

11. Классификация неисправности устройства управления выхлопными газами и технической идеи шестого варианта осуществления

Из числа предварительно определенных состояний, в которых аммиак не может адсорбироваться на SCR-катализаторе 20, первое состояние, т.е. состояние, в котором раствор мочевины, необходимый для того, чтобы формировать аммиак, не может подаваться, может вызываться посредством неисправности устройства управления выхлопными газами. Третье состояние, т.е. состояние, в котором аммиак может формироваться, но SCR-катализатор 20 не может адсорбировать аммиак, также может вызываться посредством неисправности устройства управления выхлопными газами.

Фиг. 21 является схемой, иллюстрирующей классификацию неисправности устройства управления выхлопными газами на основе ее симптома. Как проиллюстрировано на фиг. 21, симптом неисправности устройства управления выхлопными газами может классифицироваться на сбой при подаче аммиака и сбой при адсорбции аммиака. Причины сбоя в подаче аммиака включают в себя три причины, которые представляют собой недостаток концентрации раствора мочевины, неисправность функции подачи и сбой при определении подачи. Более конкретно, неисправность функции подачи представляет собой затруднение с насосом для подачи раствора мочевины или затруднение с клапаном для добавления раствора мочевины. Более конкретно, сбой при определении подачи представляет собой затруднение с датчиком NOx или затруднение с датчиком температуры выхлопных газов. Причины сбоя при адсорбции аммиака включают в себя две причины, которые представляют собой ухудшение характеристик SCR-катализатора и удаление SCR-катализатора из выпускного канала. Например, эти неисправности могут непосредственно обнаруживаться на основе сигналов из датчиков устройства управления выхлопными газами или могут обнаруживаться посредством самодиагностики на основе информации, полученной посредством одного или более датчиков.

12. Общее представление шестого варианта осуществления

Шестой вариант осуществления настоящего изобретения имеет техническую идею в качестве подчиненного принципа, который включается в техническую идею, описанную выше в качестве принципа более высокого уровня. В шестом варианте осуществления настоящего изобретения, предварительно определенное состояние, в котором аммиак не может адсорбироваться на SCR-катализаторе 20, представляет собой первое или третье состояние, вызываемое посредством неисправности устройства управления выхлопными газами. Когда раствор мочевины, необходимый для того, чтобы формировать аммиак, не может подаваться вследствие неисправности устройства управления выхлопными газами, процесс недопущения нагрева продолжается до тех пор, пока неисправность не устраняется, и процесс недопущения нагрева завершается, когда неисправность устраняется. Таким образом, расточительное использование энергии вследствие необязательной работы нагревательного устройства может предотвращаться в состоянии, в котором неисправность возникает в устройстве управления выхлопными газами.

Фиг. 22 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей последовательность операций управления, которая представляет техническую идею шестого варианта осуществления. В шестом варианте осуществления, программа, сохраненная в запоминающем устройстве контроллера, создается таким образом, что процессор выполняет процесс, который осуществляет техническую идею, представленную посредством этой последовательности операций управления. Конструкция устройства управления выхлопными газами, служащая в качестве предварительного условия для шестого варианта осуществления, может представлять собой любую из конструкций, проиллюстрированных на фиг. 1, фиг. 14, фиг. 15, фиг. 16 и фиг. 17. Общее представление шестого варианта осуществления описывается с рассмотрением примерного устройства 10 управления выхлопными газами в конструкции, проиллюстрированной на фиг. 1.

Со ссылкой на блок-схему последовательности операций способа по фиг. 22, сначала на этапе S41 выполняется определение в отношении того, выполняется или нет процесс недопущения нагрева вследствие неисправности устройства 10 управления выхлопными газами. Когда процесс недопущения нагрева выполняется вследствие неисправности устройства 10 управления выхлопными газами, на этапе S42 выполняется определение в отношении того, устраняется или нет неисправность устройства 10 управления выхлопными газами. Когда неисправность устройства 10 управления выхлопными газами устраняется, процесс недопущения нагрева завершается на этапе S43. Когда неисправность устройства 10 управления выхлопными газами не устраняется, процесс недопущения нагрева продолжается на этапе S44. Расточительное использование энергии вследствие необязательного нагрева SCR-катализатора 20 может подавляться в ситуации, в которой неисправность возникает в устройстве 10 управления выхлопными газами.

13. Другие варианты осуществления

В вариантах осуществления, описанных выше, определение по текущему состоянию устройства управления выхлопными газами выполняется на основе информации, полученной посредством датчиков. Например, в случае холодного запуска двигателя внутреннего сгорания, имеется высокая вероятность того, что устройство управления выхлопными газами находится в данный момент в предварительно определенном состоянии, в котором аммиак не может адсорбироваться на SCR-катализаторе, даже если информация из датчиков не используется. В этом случае, процесс недопущения нагрева может выполняться, чтобы не допускать нагрева SCR-катализатора с помощью нагревательного устройства независимо от рабочего состояния двигателя внутреннего сгорания.

Раскрытие сущности, описанное выше, позволяет достигать технической идеи: "в устройстве управления выхлопными газами, включающем в себя SCR-катализатор, размещаемый в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания, нагревательное устройство, выполненное с возможностью нагревать SCR-катализатор непосредственно или опосредованно, устройство подачи раствора мочевины, выполненное с возможностью подавать раствор мочевины к верхней по потоку стороне SCR-катализатора в выпускном канале, и контроллер, выполненный с возможностью управлять нагревательным устройством и устройством подачи раствора мочевины, контроллер выполняет процесс недопущения нагрева для недопущения нагрева SCR-катализатора с помощью нагревательного устройства независимо от рабочего состояния двигателя внутреннего сгорания, когда устройство управления выхлопными газами находится в данный момент в предварительно определенном состоянии, в котором аммиак не может адсорбироваться на SCR-катализаторе".

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

катализатор избирательного каталитического восстановления, размещенный в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания;

нагревательное устройство, выполненное с возможностью нагрева катализатора избирательного каталитического восстановления непосредственно или опосредованно;

устройство подачи раствора мочевины, выполненное с возможностью подачи раствора мочевины к верхней по потоку стороне катализатора избирательного каталитического восстановления в выпускном канале;

контроллер, выполненный с возможностью управления нагревательным устройством и устройством подачи раствора мочевины; и,

по меньшей мере, один датчик, выполненный с возможностью получения информации, связанной с состоянием устройства управления выхлопными газами,

при этом контроллер выполнен с возможностью выполнения:

- процесса определения состояния для определения того, находится или нет устройство управления выхлопными газами в данный момент в предварительно определенном состоянии, в котором аммиак не может адсорбироваться на катализаторе избирательного каталитического восстановления, на основе информации от, по меньшей мере, одного датчика; и

- процесса недопущения нагрева для недопущения нагрева катализатора избирательного каталитического восстановления с помощью нагревательного устройства независимо от рабочего состояния двигателя внутреннего сгорания, когда устройство управления выхлопными газами находится в данный момент в предварительно определенном состоянии.

2. Устройство управления выхлопными газами по п. 1, дополнительно содержащее размораживающее устройство, выполненное с возможностью размораживания раствора мочевины, когда раствор мочевины заморожен в устройстве подачи раствора мочевины,

при этом контроллер выполнен с возможностью выполнения, когда возникает предварительно определенное состояние, поскольку раствор мочевины заморожен в устройстве подачи раствора мочевины:

- процесса начала размораживания для начала размораживания раствора мочевины с помощью размораживающего устройства; и

- процесса начала нагрева для начала нагрева катализатора избирательного каталитического восстановления с помощью нагревательного устройства посредством завершения процесса недопущения нагрева после того, как выполняется процесс начала размораживания.

3. Устройство управления выхлопными газами по п. 2, в котором контроллер выполнен с возможностью выполнения:

процесса определения завершения размораживания для определения того, выполняет или нет размораживающее устройство размораживание раствора мочевины после того, как выполняется процесс начала размораживания; и

процесса начала подачи раствора мочевины для начала подачи раствора мочевины посредством устройства подачи раствора мочевины после того, как выполняется процесс начала нагрева, и после того, как размораживающее устройство завершает размораживание раствора мочевины.

4. Устройство управления выхлопными газами по п. 3, в котором контроллер выполнен с возможностью выполнять процесс начала нагрева после того, как размораживающее устройство завершает размораживание раствора мочевины.

5. Устройство управления выхлопными газами по п. 3, в котором контроллер выполнен с возможностью выполнения процесса начала нагрева до того, как размораживающее устройство завершает размораживание раствора мочевины.

6. Устройство управления выхлопными газами по п. 2, в котором контроллер выполнен с возможностью выполнения:

процесса определения завершения размораживания для определения того, выполняет или нет размораживающее устройство размораживание раствора мочевины после того, как процесс начала размораживания выполняется;

процесса начала подачи раствора мочевины для начала подачи раствора мочевины посредством устройства подачи раствора мочевины после того, как размораживающее устройство завершает размораживание раствора мочевины; и

процесса начала нагрева после того, как процесс начала подачи раствора мочевины выполняется.

7. Устройство управления выхлопными газами по любому из пп. 3-6, в котором контроллер выполнен с возможностью выполнения:

процесса определения температуры для определения того, увеличивается либо нет температура в предварительно определенной позиции в выпускном канале до пороговой температуры или выше; и

процесса начала подачи раствора мочевины после того, как температура в предварительно определенной позиции увеличивается до пороговой температуры или выше.

8. Устройство управления выхлопными газами по п. 1, в котором:

устройство подачи раствора мочевины выполнено с возможностью подачи раствора мочевины к верхней по потоку стороне участка, нагретого посредством нагревательного устройства в выпускном канале, и

контроллер имеет такую конфигурацию, что, когда возникает предварительно определенное состояние, поскольку раствор мочевины, подаваемый из устройства подачи раствора мочевины в выпускной канал, не гидролизируется, процесс недопущения нагрева завершается, и нагревательное устройство начинает нагрев катализатора избирательного каталитического восстановления после того, как температура в предварительно определенной позиции в выпускном канале увеличивается до пороговой температуры или выше.

9. Устройство управления выхлопными газами по п. 8, в котором контроллер выполнен с возможностью:

не допускать, в то время как аммиак адсорбируется на катализаторе избирательного каталитического восстановления в количестве, равном или большем опорного количества, выполнения процесса недопущения нагрева, хотя температура в предварительно определенной позиции ниже пороговой температуры; и

выполнять процесс недопущения нагрева после того, как адсорбированное количество аммиака на катализаторе избирательного каталитического восстановления меньше опорного количества.

10. Устройство управления выхлопными газами по п. 1, в котором контроллер имеет такую конфигурацию, что, когда предварительно определенное состояние возникает за счет неисправности устройства управления выхлопными газами, процесс недопущения нагрева продолжается до тех пор, пока неисправность устройства управления выхлопными газами не устраняется.

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

катализатор избирательного каталитического восстановления, размещенный в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания;

нагревательное устройство, выполненное с возможностью нагрева катализатора избирательного каталитического восстановления непосредственно или опосредованно;

устройство подачи раствора мочевины, выполненное с возможностью подачи раствора мочевины к верхней по потоку стороне катализатора избирательного каталитического восстановления в выпускном канале; и

контроллер, выполненный с возможностью управления нагревательным устройством и устройством подачи раствора мочевины,

при этом контроллер выполнен с возможностью выполнения процесса недопущения нагрева для недопущения нагрева катализатора избирательного каталитического восстановления с помощью нагревательного устройства независимо от рабочего состояния двигателя внутреннего сгорания, когда устройство управления выхлопными газами находится в данный момент в предварительно определенном состоянии, в котором аммиак не может адсорбироваться на катализаторе избирательного каталитического восстановления.