УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ВЫХЛОПНЫМИ ГАЗАМИ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
DEVICE FOR CONTROL OF EXHAUST GASES IN INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Уровень техники
1. Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение относится к устройству управления выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания.
2. Описание предшествующего уровня техники
[0002] Известен избирательный восстановительный катализатор NOx (оксидов азота) (который в дальнейшем также называется просто "SCR-катализатором"), который очищает NOx, содержащийся в выхлопном газе двигателя внутреннего сгорания, с аммиаком в качестве восстанавливающего агента. Фильтр, который улавливает твердые частицы (в дальнейшем называемые "PM") в выхлопном газе, известен для переноса SCR-катализатора. На стороне выше по потоку от SCR-катализатора может располагаться добавляющий клапан, чтобы подавать мочевинную воду в выхлопной газ. Мочевинная вода, добавляемая в выхлопной газ, гидролизируется посредством тепла выхлопного газа или тепла SCR-катализатора таким образом, что формируется аммиак, и аммиак адсорбируется посредством SCR-катализатора.
[0003] Мочевинная вода замораживается, например, приблизительно при -11°C. Следовательно, когда температура окружающей среды является низкой, мочевинная вода может замораживаться в добавляющем клапане или в канале подачи мочевинной воды после того, как двигатель внутреннего сгорания остановлен. Когда мочевинная вода замораживается, имеется вероятность того, что мочевинная вода не может добавляться после запуска двигателя внутреннего сгорания, или добавляющий клапан и канал подачи мочевинной воды повреждаются. После остановки двигателя внутреннего сгорания температура добавляющего клапана временно становится выше температуры в ходе работы двигателя внутреннего сгорания вследствие тепла, которое добавляющий клапан принимает от выхлопного газа и от окружающих составляющих элементов. В том случае, если мочевинная вода присутствует в добавляющем клапане, отложения могут образовываться из мочевинной воды в добавляющем клапане, и отложения могут вызывать износ задвижной части в добавляющем клапане и могут вызывать засорение добавляющего клапана. Кроме того вследствие возрастания температуры в добавляющем клапане после остановки двигателя внутреннего сгорания, мочевина может гидролизироваться в добавляющем клапане таким образом, что формируется аммиак. Аммиак может разъедать добавляющий клапан.
[0004] Соответственно, после остановки двигателя внутреннего сгорания, мочевинная вода в добавляющем клапане и в канале подачи мочевинной воды всасывается обратно в бак (см., например, публикацию заявки на патент (Япония) номер 2008-101564).
Сущность изобретения
[0005] Когда мочевинная вода всасывается обратно в бак посредством принудительного протекания мочевинной воды назад, добавляющий клапан открывается, и выхлопной газ двигателя внутреннего сгорания протекает в добавляющий клапан через выпускной канал. Таким образом, в добавляющем клапане и канале для мочевинной воды, мочевинная вода заменена выхлопным газом двигателя внутреннего сгорания. Здесь, в случае, если выхлопной газ около добавляющего клапана содержит PM, PM в выхлопном газе легко всасываются в добавляющий клапан вместе с выхлопным газом в выпускном канале, когда мочевинная вода всасывается обратно в бак сразу после остановки двигателя внутреннего сгорания. Даже в случае, если мочевинная вода в добавляющем клапане всасывается обратно, мочевинная вода, хотя и в небольшом количестве, по-прежнему остается в добавляющем клапане, поскольку затруднительно полностью всасывать мочевинную воду обратно из таких мест, как зазоры в задвижной части в добавляющем клапане. Поскольку температура выхлопного газа в выпускном канале по-прежнему является высокой во время сразу после остановки двигателя внутреннего сгорания, всасывание высокотемпературного выхлопного газа увеличивает температуру добавляющего клапана. Следовательно, когда мочевинная вода всасывается обратно сразу после остановки двигателя внутреннего сгорания, температура добавляющего клапана увеличивается, что вызывает увеличение температуры мочевинной воды, остающейся в таких местах, как задвижная часть добавляющего клапана. Как результат, PM могут подмешиваться в высокотемпературную мочевинную воду. Здесь выяснено, что при высокой температуре и наличии мочевинной воды, скопление PM стимулируется посредством мочевинной воды и легко вызывает засорение добавляющего клапана или износ задвижной части добавляющего клапана. Считается, что размер частиц PM увеличивается посредством мочевинной воды, и размер частиц отложений, вызываемых посредством мочевины, увеличивается посредством PM. На основе этого соображения, как PM, так и отложения рассматриваются в качестве смеси отложений и PM, вызываемых посредством мочевины. Следовательно, в нижеприведенном описании, как PM, так и отложения описываются просто как отложения.
[0006] Кроме того, когда температура добавляющего клапана увеличивается посредством всасывания высокотемпературного выхлопного газа в добавляющий клапан, отложения образуются вследствие мочевинной воды, остающейся в добавляющем клапане. Также выяснено, что когда отложения образуются при наличии PM, отложения агломерированы посредством PM, и размер частиц отложений становится большим. Кроме того, некоторые отложения из мочевинной воды являются слаборастворимыми в воде. Когда такие отложения, которые являются слаборастворимыми в воде, образуются в добавляющем клапане, и размер частиц отложений становится больше диаметра отверстия форсунки, становится затруднительным удалять отложения из добавляющего клапана, поскольку отложения не растворяются, даже когда мочевинная вода впоследствии проходит через добавляющий клапан. Соответственно, отложения могут вызывать износ в добавляющем клапане или засорение добавляющего клапана. Когда фильтр не предоставляется в выпускном канале на стороне выше по потоку от добавляющего клапана, большее количество PM всасывается через добавляющий клапан, и увеличение размера частиц отложений становится более заметным. Даже когда фильтр предоставляется на стороне выше по потоку от добавляющего клапана, по-прежнему трудно улавливать все PM с помощью фильтра. Кроме того, отложения по-прежнему могут образовываться в добавляющем клапане посредством всасывания высокотемпературного выхлопного газа в добавляющий клапан. Таким образом, даже когда мочевинная вода всасывается обратно в бак, мочевинная вода, остающаяся в добавляющем клапане, и PM, всасываемые в добавляющий клапан, могут вызывать увеличение размера частиц отложений. Как результат, может возникать износ в добавляющем клапане или засорение добавляющего клапана.
[0007] Настоящее изобретение предоставляет устройство управления выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания, которое подавляет износ в добавляющем клапане или засорение добавляющего клапана, которые вызываются посредством увеличения размера частиц отложений.
[0008] Устройство управления выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания согласно одному аспекту настоящего изобретения включает в себя добавляющий клапан, бак, канал для мочевинной воды, насос, избирательный восстановительный катализатор NOx и электронный модуль управления. Добавляющий клапан выполнен с возможностью добавлять мочевинную воду в выпускной канал двигателя внутреннего сгорания. Бак выполнен с возможностью сохранять мочевинную воду. Канал для мочевинной воды соединяет добавляющий клапан и бак таким образом, чтобы обеспечивать циркуляцию мочевинной воды. Насос выполнен с возможностью обеспечивать циркуляцию мочевинной воды в канал для мочевинной воды. Избирательный восстановительный катализатор оксидов азота (NOx) располагается в части выпускного канала на стороне ниже по потоку от добавляющего клапана. Избирательный восстановительный катализатор NOx выполнен с возможностью очищать оксиды азота в выпускном канале с использованием мочевинной воды. Электронный модуль управления выполнен с возможностью: (i) управлять насосом в качестве первого управления таким образом, что заданное количество мочевинной воды, накапливаемой в добавляющем клапане и канале для мочевинной воды, возвращается в бак после того, как двигатель внутреннего сгорания остановлен; (ii) управлять насосом в качестве второго управления таким образом, что заданное количество или более мочевинной воды в баке выпускается из бака в канал для мочевинной воды после того, как выполняется первое управление; и (iii) управлять насосом в качестве третьего управления таким образом, что вся мочевинная вода, накапливаемая в добавляющем клапане и канале для мочевинной воды, возвращается в бак после того, как выполняется второе управление.
[0009] В устройстве управления выхлопными газами согласно аспекту, добавление мочевинной воды из добавляющего клапана прекращается после того, как двигатель внутреннего сгорания остановлен. Соответственно, уменьшается тепло, которое должно забираться из добавляющего клапана посредством мочевинной воды. Кроме того, поскольку тепло перемещается из выхлопного газа и выпускного канала в добавляющий клапан, температура добавляющего клапана имеет тенденцию увеличиваться. Затем температура передней концевой части добавляющего клапана, открытой для выхлопного газа двигателя внутреннего сгорания, становится наибольшей из частей добавляющего клапана. Чтобы преодолевать возрастание температуры, первое управление выполняется после остановки двигателя внутреннего сгорания, чтобы возвращать заданное количество мочевинной воды в добавляющем клапане и канале для мочевинной воды на сторону бака, так что мочевинная вода может находиться на расстоянии от передней концевой части добавляющего клапана, имеющей наибольшую температуру. Соответственно, поскольку может подавляться увеличение температуры мочевинной воды, может уменьшаться образованное количество отложений. Кроме того, появляется возможность подавлять формирование аммиака из мочевинной воды в добавляющем клапане. Таким образом, заданное количество, используемое в данном документе, задается в качестве количества всасываемой обратно мочевинной воды, которое может подавлять образование отложений и формирование аммиака из мочевинной воды. При первом управлении, вся мочевинная вода в добавляющем клапане и канале для мочевинной воды может возвращаться в бак, либо часть мочевинной воды в добавляющем клапане и канале для мочевинной воды может возвращаться в бак.
[0010] Тем не менее, после того, как выполняется первое управление, отложения по-прежнему могут образовываться из мочевинной воды, которая остается в таких местах, как задвижная часть в добавляющем клапане. Когда PM протекают в добавляющий клапан во время выполнения первого управления, размер частиц отложений имеет тенденцию становиться большим. Следовательно, размер частиц отложений может становиться большим за пределами допустимого диапазона. Чтобы преодолевать увеличение размера частиц, второе управление выполняется после того, как выполняется первое управление, чтобы выпускать заданное количество или более мочевинной воды из бака. Соответственно, количество мочевинной воды, равное или большее количеству мочевинной воды, возвращаемой в бак при первом управлении, выпускается в добавляющий клапан из бака. Как результат, мочевинная вода вымывает отложения в выпускной канал. Таким образом, до того, как размер частиц отложений становится большим за пределами допустимого диапазона, отложения могут выпускаться в выпускной канал. Когда второе управление выполняется, мочевинная вода циркулирует в добавляющий клапан, так что мочевинная вода забирает тепло от добавляющего клапана. Как результат, может понижаться температура добавляющего клапана. Это позволяет подавлять образование отложений из мочевинной воды, которая остается в таких местах, как задвижная часть в добавляющем клапане, даже при выполнении третьего управления. Также становится возможным подавлять увеличение размера частиц отложений, если образуются отложения. Таким образом, может подавляться износ в добавляющем клапане или засорение добавляющего клапана, вызываемое посредством увеличения размера частиц отложений.
[0011] В устройстве управления выхлопными газами согласно аспекту, заданное количество при первом управлении может быть меньше пропускной способности добавляющего клапана и канала для мочевинной воды. Таким образом, в то время как вся мочевинная вода в добавляющем клапане и канале для мочевинной воды возвращается в бак при третьем управлении, часть мочевинной воды в добавляющем клапане и канале для мочевинной воды может возвращаться в бак при первом управлении.
[0012] В устройстве управления выхлопными газами согласно аспекту, высокотемпературный выхлопной газ может всасываться в добавляющий клапан посредством выполнения первого управления. Соответственно, может увеличиваться температура добавляющего клапана. Кроме того, PM также могут всасываться в добавляющий клапан вследствие первого управления. Как описано выше, при высокой температуре и наличии PM, размер частиц отложений имеет тенденцию становиться большим. Соответственно, чтобы подавлять увеличение размера частиц отложений, может уменьшаться количество PM, всасываемых в добавляющий клапан при первом управлении. Таким образом, может уменьшаться количество мочевинной воды, всасываемой обратно при первом управлении. Здесь, количество мочевинной воды, возвращающееся в бак, задается меньшим при первом управлении, чем при третьем управлении, так что количество выхлопного газа двигателя внутреннего сгорания, который протекает в добавляющий клапан через выпускной канал, становится ограничивающим при первом управлении. Как результат, может уменьшаться количество PM, протекающих в добавляющий клапан. Следовательно, выполнение первого управления позволяет подавлять формирование аммиака в добавляющем клапане при подавлении увеличения размера частиц отложений.
[0013] В устройстве управления выхлопными газами согласно аспекту, добавляющий клапан или канал для мочевинной воды может включать в себя радиатор, выполненный с возможностью излучать тепло от добавляющего клапана или канала для мочевинной воды. Когда радиатор включен, заданное количество при первом управлении, в общем, может быть равно или превышать пропускную способность части, идущей из переднего конца добавляющего клапана в концевую часть радиатора на стороне бака.
[0014] Согласно устройству управления выхлопными газами в аспекте, тепло, принимаемое от передней торцевой стороны добавляющего клапана, переносится к радиатору и затем излучается посредством радиатора. Соответственно, область, идущая из радиатора на сторону выпускного канала, имеет высокую температуру, в то время как область ближе к баку, чем к радиатору, имеет более низкую температуру, чем область, идущая из радиатора на сторону выпускного канала. Следовательно, при первом управлении, по меньшей мере, количество мочевинной воды, соответствующее пропускной способности части, идущей из переднего конца добавляющего клапана в концевую часть радиатора на стороне бака, может всасываться обратно в бак, так что мочевинная вода может находиться на расстоянии от области, имеющей относительно высокую температуру. Соответственно, поскольку может подавляться увеличение температуры мочевинной воды, может подавляться формирование аммиака и образование отложений. Поскольку количество всасываемой обратно мочевинной воды становится ограничивающим при первом управлении, может уменьшаться количество PM, всасываемых в добавляющий клапан. Как результат, появляется возможность подавлять увеличение размера частиц отложений, вызываемых посредством мочевинной воды, остающейся в таких местах, как зазоры в добавляющем клапане.
[0015] В устройстве управления выхлопными газами согласно аспекту, канал для мочевинной воды может иметь более высокое сопротивление коррозии от аммиака, чем добавляющий клапан. В этом случае, заданное количество при первом управлении может представлять собой пропускную способность добавляющего клапана.
[0016] В устройстве управления выхлопными газами согласно аспекту, по меньшей мере, количество мочевинной воды, соответствующее пропускной способности добавляющего клапана, возвращается в бак, так что мочевинная вода может находиться на расстоянии от области добавляющего клапана, имеющей относительно высокую температуру. Даже если аммиак формируется, формирование аммиака возникает в канале для мочевинной воды с высоким сопротивлением против коррозии от аммиака. Как результат, появляется возможность подавлять коррозию добавляющего клапана и подавлять коррозию канала для мочевинной воды от аммиака. Поскольку количество всасываемой обратно мочевинной воды становится ограничивающим при первом управлении, может уменьшаться количество PM, всасываемых в добавляющий клапан. Как результат, появляется возможность подавлять увеличение размера частиц отложений, вызываемых посредством мочевинной воды, остающейся в таких местах, как зазоры в добавляющем клапане.
[0017] В устройстве управления выхлопными газами согласно аспекту, электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью осуществлять первое управление, второе управление и третье управление, когда температура выхлопного газа во время остановки двигателя внутреннего сгорания равна или превышает предварительно определенную температуру. Электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью управлять насосом в качестве четвертого управления таким образом, что вся мочевинная вода, накапливаемая в добавляющем клапане и канале для мочевинной воды, возвращается в бак, без выполнения первого управления, второго управления и третьего управления, когда температура выхлопного газа во время остановки двигателя внутреннего сгорания меньше предварительно определенной температуры.
[0018] В зависимости от рабочего состояния перед остановкой двигателя внутреннего сгорания, температура выхлопных газов во время остановки двигателя внутреннего сгорания может быть слишком низкой, чтобы вызывать увеличение размера частиц отложений. В таком случае, размер частиц отложений практически не увеличивается посредством мочевинной воды, которая по-прежнему остается в таких местах, как зазоры в добавляющем клапане, даже после того, как вся мочевинная вода всасывается обратно в бак сразу после остановки двигателя внутреннего сгорания. Следовательно, необязательно всасывать мочевинную воду обратно в бак и затем выпускать всасываемую обратно мочевинную воду из бака, с тем чтобы выпускать отложения из добавляющего клапана в выпускной канал. Таким образом, управление возвратом всей мочевинной воды в добавляющем клапане и канале для мочевинной воды в бак может выполняться только однократно, чтобы подавлять замораживание мочевинной воды. В устройстве управления выхлопными газами согласно аспекту, когда температура выхлопных газов во время остановки двигателя внутреннего сгорания меньше предварительно определенной температуры, становится необязательным всасывать мочевинную воду обратно в бак и затем выпускать всасываемую обратно мочевинную воду из бака и снова всасывать мочевинную воду обратно в бак. Как результат, появляется возможность уменьшать потребление мощности в насосе и устройстве управления. Предварительно определенная температура представляет собой температуру выхлопных газов во время остановки двигателя при условии, что выполняется первое управление, причем температура выхлопных газов обладает возможностью вызывания увеличения размера частиц отложений за пределы допустимого диапазона. Допустимый диапазон размера частиц отложений определяется с учетом износа добавляющего клапана и засорения добавляющего клапана. Например, когда размер частиц отложений становится больше диаметра отверстия форсунки добавляющего клапана, возникает засорение добавляющего клапана. Соответственно, допустимый диапазон размера частиц отложений задается равным значению, которое меньше диаметра отверстия форсунки добавляющего клапана, с тем чтобы не вызывать засорение добавляющего клапана.
[0019] В устройстве управления выхлопными газами согласно аспекту, электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью задавать период со времени завершения первого управления до времени начала второго управления меньшим и задавать период со времени завершения второго управления до времени начала третьего управления большим по мере того, как температура выхлопного газа во время остановки двигателя внутреннего сгорания становится более высокой.
[0020] Более конкретно, время завершения первого управления может не совпадать со временем начала второго управления. Период со времени завершения первого управления до времени начала второго управления может изменяться на основе температуры выхлопного газа во время остановки двигателя внутреннего сгорания. Аналогично, время завершения второго управления может не совпадать со временем начала третьего управления. Период со времени завершения второго управления до времени начала третьего управления может изменяться на основе температуры выхлопного газа во время остановки двигателя внутреннего сгорания. Здесь, когда время завершения первого управления не совпадает со временем начала второго управления, и температура выхлопного газа во время завершения первого управления является высокой, в таком случае размер частиц отложений имеет тенденцию увеличиваться после времени завершения первого управления. Следовательно, поскольку размер частиц отложений превышает допустимый диапазон вскоре после того, как завершается первое управление, предпочтительно начинать второе управление раньше. В устройстве управления выхлопными газами согласно аспекту, второе управление начинается раньше, так что отложения могут выпускаться из добавляющего клапана до того, как размер частиц отложений превышает допустимый диапазон. Здесь, температура выхлопного газа во время остановки двигателя внутреннего сгорания связана с последующей температурой выхлопного газа. По мере того, как температура выхлопного газа во время остановки двигателя внутреннего сгорания становится более высокой, температура выхлопного газа во время завершения первого управления становится более высокой. Таким образом, по мере того, как температура выхлопного газа во время остановки двигателя внутреннего сгорания становится более высокой, размер частиц отложений имеет тенденцию увеличиваться после завершения первого управления. Следовательно, появляется возможность подавлять увеличение размера частиц отложений за пределы допустимого диапазона посредством задания периода со времени завершения первого управления до времени начала второго управления меньшим по мере того, как температура выхлопного газа во время остановки двигателя внутреннего сгорания становится более высокой.
[0021] Между тем, когда третье управление начинается в то время, когда температура выхлопного газа является высокой, температура добавляющего клапана может увеличиваться, что вызывает образование отложений и дополнительно вызывает увеличение размера частиц отложений. В этом случае, по мере того, как период со времени завершения второго управления до времени начала третьего управления становится большим, количество тепла, излученное из выпускного канала в наружный воздух, увеличивается, и в силу этого температура выхлопного газа понижается. Здесь, как описано выше, температура выхлопного газа во время остановки двигателя внутреннего сгорания связана с последующей температурой выхлопного газа. По мере того, как температура выхлопного газа во время остановки двигателя внутреннего сгорания становится более высокой, температура выхлопного газа во время завершения второго управления становится более высокой. Таким образом, по мере того, как температура выхлопного газа во время остановки двигателя внутреннего сгорания становится более высокой, размер частиц отложений имеет тенденцию увеличиваться, когда третье управление выполняется заблаговременно. Следовательно, появляется возможность адекватно понижать температуру выхлопного газа во время начала третьего управления посредством задания периода со времени завершения второго управления до времени начала третьего управления большим по мере того, как температура выхлопного газа во время остановки двигателя внутреннего сгорания становится более высокой. Это позволяет более надежно подавлять образование отложений и увеличение размера частиц отложений.
[0022] В устройстве управления выхлопными газами согласно аспекту, электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью управлять насосом, в качестве второго управления, таким образом, что заданное количество или более мочевинной воды в баке выпускается в канал для мочевинной воды, и таким образом, что температура выхлопного газа становится ниже допустимой температуры.
[0023] В устройстве управления выхлопными газами согласно аспекту, когда второе управление выполняется, мочевинная вода проходит через добавляющий клапан, так что мочевинная вода забирает тепло из добавляющего клапана. Как следствие, температура добавляющего клапана понижается. Температура выхлопного газа также понижается посредством впрыска мочевинной воды в выхлопной газ. Следовательно, температура выхлопного газа может быстро снижаться посредством продолжения второго управления. Когда второе управление продолжается до тех пор, пока температура выхлопного газа не станет ниже допустимой температуры, образование отложений и увеличение размера частиц отложений может более надежно подавляться даже при выполнении третьего управления впоследствии. Допустимая температура представляет собой температуру выхлопного газа, при которой размер частиц отложений попадает в пределы допустимого диапазона даже при выполнении третьего управления.
[0024] Согласно настоящему изобретению, может подавляться износ в добавляющем клапане или засорение добавляющего клапана, вызываемое посредством увеличения размера частиц отложений.
Краткое описание чертежей
[0025] Ниже описываются признаки, преимущества и техническая и промышленная значимость примерных вариантов осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых аналогичные номера обозначают аналогичные элементы, и на которых:
Фиг. 1 иллюстрирует схематичную конфигурацию выпускной системы двигателя внутреннего сгорания согласно варианту осуществления;
Фиг. 2 иллюстрирует результат анализа, выполняемого посредством подмешивания PM в мочевинную воду, чтобы анализировать то, как размер частиц PM изменяется с разностью в концентрации PM;
Фиг. 3 иллюстрирует результат анализа, выполняемого посредством подмешивания PM в мочевинную воду, чтобы анализировать то, как размер частиц PM изменяется с разностью температуры;
Фиг. 4 является временной диаграммой в случае выполнения управления обратным всасыванием только однократно сразу после остановки двигателя внутреннего сгорания;
Фиг. 5 является временной диаграммой в случае выполнения первого управления, второго управления и третьего управления согласно первому варианту осуществления;
Фиг. 6 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей последовательности операций первого управления, второго управления и третьего управления согласно первому варианту осуществления;
Фиг. 7 иллюстрирует переход размера частиц отложений при каждой температуре;
Фиг. 8 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей последовательности операций первого управления, второго управления, третьего управления и четвертого управления согласно второму варианту осуществления;
Фиг. 9 является временной диаграммой в случае выполнения первого управления, второго управления и третьего управления согласно третьему варианту осуществления;
Фиг. 10 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей последовательности операций первого управления, второго управления и третьего управления согласно третьему варианту осуществления;
Фиг. 11 является временной диаграммой в случае выполнения первого управления, второго управления и третьего управления согласно четвертому варианту осуществления;
Фиг. 12 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей последовательности операций первого управления, второго управления и третьего управления согласно четвертому варианту осуществления;
Фиг. 13 является видом в сечении добавляющего клапана и выпускного канала около добавляющего клапана согласно пятому варианту осуществления;
Фиг. 14 иллюстрирует взаимосвязь между расстоянием от переднего конца добавляющего клапана и температурой;
Фиг. 15 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей последовательности операций первого управления, второго управления и третьего управления согласно пятому варианту осуществления;
Фиг. 16 является временной диаграммой в случае выполнения первого управления, второго управления и третьего управления согласно шестому варианту осуществления; и
Фиг. 17 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей последовательности операций первого управления, второго управления и третьего управления согласно шестому варианту осуществления.
Подробное описание вариантов осуществления
[0026] Ниже в качестве примера подробно описываются режимы для осуществления настоящего изобретения со ссылкой на чертежи. Следует отметить, что размеры, материалы, формы и относительные компоновки составляющих элементов, раскрытых в вариантах осуществления, не имеют намерение ограничивать объем настоящего изобретения, если не указано иное. Варианты осуществления, раскрытые ниже, могут комбинироваться по мере возможности.
[0027] Первый вариант осуществления
Фиг. 1 иллюстрирует схематичную конфигурацию выпускной системы двигателя внутреннего сгорания согласно настоящему варианту осуществления. Двигатель 1 внутреннего сгорания представляет собой дизельный двигатель для приведения в движение транспортного средства. Без ограничения дизельным двигателем, двигатель 1 внутреннего сгорания согласно настоящему варианту осуществления может представлять собой бензиновый двигатель и т.п.
[0028] Двигатель 1 внутреннего сгорания соединяется с выпускным каналом 2. Выпускной канал 2 оснащен фильтром 3, который переносит избирательный восстановительный катализатор 31 NOx (в дальнейшем называемый "SCR-катализатором 31"), который избирательно восстанавливает NOx в выхлопном газе с аммиаком в качестве восстанавливающего агента. Фильтр 3 представляет собой фильтр с проточными стенками, который улавливает PM в выхлопном газе. SCR-катализатор 31 адсорбирует аммиак и восстанавливает NOx в выхлопном газе с аммиаком в качестве восстанавливающего агента. Хотя фильтр 3 переносит SCR-катализатор 31 в настоящем варианте осуществления, может предоставляться только SCR-катализатор 31, поскольку фильтр 3 не является существенным.
[0029] Выпускной канал 2 на стороне выше по потоку от SCR-катализатора 31 имеет добавляющий клапан 42, предоставленный с возможностью подавать восстанавливающий агент в SCR-катализатор 31. Добавляющий клапан 42 является составляющим элементом линии 4 подачи восстанавливающего агента. Линия 4 подачи восстанавливающего агента включает в себя бак 41, добавляющий клапан 42, канал 43 для мочевинной воды и насос 44.
[0030] Бак 41 сохраняет мочевинную воду. Добавляющий клапан 42 присоединяется к части выпускного канала 2 на стороне выше по потоку от SCR-катализатора 31. Канал 43 для мочевинной воды соединяет бак 41 и добавляющий клапан 42, чтобы обеспечивать циркуляцию мочевинной воды.
[0031] Насос 44 предоставляется в баке 41, чтобы выпускать мочевинную воду. Насос 44 выпускает мочевинную воду со стороны бака 41 на сторону добавляющего клапана 42 в ходе нормального вращения, при этом выпуская мочевинную воду со стороны добавляющего клапана 42 на сторону бака 41 в ходе обратного вращения. Насос 44 может предоставляться в канале 43 для мочевинной воды, а не в баке 41. Насос 44 представляет собой электронасос, который вращается с подаваемой электроэнергией. Следовательно, насос 44 может работать в то время, когда двигатель 1 внутреннего сгорания остановлен. Когда насос 44 нормально вращается, и добавляющий клапан 42 открывается, мочевинная вода накачивается через канал 43 для мочевинной воды, и мочевинная вода добавляется в выхлопной газ. Мочевинная вода, добавляемая в выхлопной газ, гидролизируется посредством тепла выхлопного газа, и за счет этого формируется аммиак. Аммиак адсорбируется посредством SCR-катализатора 31. За счет того, что аммиак, адсорбированный посредством SCR-катализатора 31, служит в качестве восстанавливающего агента, NOx в выхлопном газе избирательно восстанавливается. Выпускной канал 2 на стороне выше по потоку от добавляющего клапана 42 также имеет температурный датчик 11, предоставленный с возможностью определять температуру выхлопного газа.
[0032] Наряду с двигателем 1 внутреннего сгорания, сконфигурированным так, как описано выше, ECU 10, служащий в качестве электронного модуля управления, предоставляется с возможностью управлять двигателем 1 внутреннего сгорания. ECU 10 управляет двигателем 1 внутреннего сгорания в соответствии с рабочим состоянием двигателя 1 внутреннего сгорания или запросом водителя.
[0033] ECU 10, который соединяется с температурным датчиком 11 через электрическую линию, принимает выходной сигнал температурного датчика 11. ECU 10 оценивает температуру добавляющего клапана 42 и SCR-катализатора 31 в ходе работы двигателя 1 внутреннего сгорания на основе выходного сигнала температурного датчика 11. Температура добавляющего клапана 42 и температура SCR-катализатора 31 также могут оцениваться на основе рабочего состояния двигателя 1 внутреннего сгорания. ECU 10 соединяется с добавляющим клапаном 42 и насосом 44 через электрическую линию. Добавляющий клапан 42 и насос 44 управляются посредством ECU 10.
[0034] В ходе работы двигателя 1 внутреннего сгорания, ECU 10 выполняет управление добавлением восстанавливающего агента, которое представляет собой управление подачей восстанавливающего агента в SCR-катализатор 31, чтобы восстанавливать NOx в выхлопном газе, который проходит через SCR-катализатор 31. При управлении добавлением восстанавливающего агента, насос 44 работает, и добавляющий клапан 42 открывается, чтобы добавлять мочевинную воду из добавляющего клапана 42 в выхлопной газ, так что аммиак подается в SCR-катализатор 31 в качестве восстанавливающего агента. В это время, количество мочевинной воды, добавляемой в выхлопной газ из добавляющего клапана 42, определяется на основе количества NOx, выпускаемого из двигателя 1 внутреннего сгорания.
[0035] Когда двигатель 1 внутреннего сгорания остановлен, ECU 10 выполняет управление обратным всасыванием, которое представляет собой управление возвратом мочевинной воды в добавляющем клапане 42 и канале 43 для мочевинной воды в бак 41. Здесь, поскольку мочевинная вода добавляется в выхлопной газ через добавляющий клапан 42 в ходе работы двигателя 1 внутреннего сгорания, мочевинная вода остается в добавляющем клапане 42 и в канале 43 для мочевинной воды в то время, когда двигатель 1 внутреннего сгорания остановлен. После остановки двигателя 1 внутреннего сгорания, тепло перемещается из выпускного канала 2 в добавляющий клапан 42, который временно увеличивает температуру добавляющего клапана 42. Соответственно, когда мочевинная вода существует в добавляющем клапане 42, мочевинная вода гидролизируется в добавляющем клапане 42 таким образом, что формируется аммиак, который может разъедать добавляющий клапан 42. Кроме того, отложения могут образовываться вследствие мочевины. Когда мочевинная вода остается в добавляющем клапане 42 и в канале 43 для мочевинной воды, в то время как температура окружающей среды является низкой, температура мочевинной воды в добавляющем клапане 42 и канале 43 для мочевинной воды может падать и замораживаться после истечения определенного количества времени от остановки двигателя 1 внутреннего сгорания.
[0036] Соответственно, ECU 10 выполняет управление обратным всасыванием после остановки двигателя 1 внутреннего сгорания. При управлении обратным всасыванием, мочевинная вода в добавляющем клапане 42 и канале 43 для мочевинной воды принудительно протекает назад в бак 41, с тем чтобы удалять мочевинную воду изнутри добавляющего клапана 42 и канала 43 для мочевинной воды. В этом случае, ECU 10 меняет направление работы насоса 44 и открывает добавляющий клапан 42, чтобы заставлять мочевинную воду протекать назад таким образом, что мочевинная вода всасывается в бак 41, в то время как выхлопной газ двигателя 1 внутреннего сгорания всасывается в добавляющий клапан 42. Управление обратным всасыванием предпочтительно начинается сразу после остановки двигателя 1 внутреннего сгорания, с тем чтобы подавлять формирование аммиака или образование отложений. Таким образом, управление обратным всасыванием предпочтительно начинается, например, в то время, когда частота вращения двигателя 1 внутреннего сгорания становится нулевой. Тем не менее, управление обратным всасыванием может начинаться не в момент времени, когда частота вращения двигателя 1 внутреннего сгорания становится нулевой, но в течение указанного времени после момента времени, когда частота вращения двигателя 1 внутреннего сгорания становится нулевой, причем указанное время является временным пределом, когда может подавляться формирование аммиака или образование отложений.
[0037] Тем не менее, даже при выполнении управления обратным всасыванием, небольшое количество воды по-прежнему может оставаться в таких местах, как зазоры между элементами, которые составляют добавляющий клапан 42. Кроме того, когда выполняется управление обратным всасыванием, выхлопной газ двигателя 1 внутреннего сгорания, остающийся в выпускном канале 2, по-прежнему имеет высокую температуру, и высокотемпературный выхлопной газ протекает в добавляющий клапан 42 вследствие управления обратным всасыванием. Это увеличивает температуру добавляющего клапана 42. Как результат, отложения, которые являются слаборастворимыми в воде (например, циануровая кислота), могут образовываться из мочевинной воды. Поскольку фильтр не существует на стороне выше по потоку от добавляющего клапана 42, относительно большое количество PM существует в выхлопном газе около добавляющего клапана 42. В ходе управления обратным всасыванием, PM также всасываются в добавляющий клапан 42. Выяснено, что когда PM существуют в мочевинной воде, размер частиц отложений становится большим.
[0038] Здесь, фиг. 2 иллюстрирует результат анализа, выполняемого посредством подмешивания PM в мочевинную воду, чтобы анализировать то, как размер частиц PM изменяется с разностью в концентрации PM. Горизонтальная ось представляет логарифм размера частиц PM, тогда как вертикальная ось иллюстрирует объемную частоту. На фиг. 2, сравниваются три уровня концентрации PM, включающие в себя высокую концентрацию, среднюю концентрацию и низкую концентрацию. Согласно фиг. 2, более высокая концентрация PM способствует большему скоплению PM и задает размер частиц PM большим. Более конкретно, количество PM, которые должны всасываться в ходе управления обратным всасыванием, больше в случае, если добавляющий клапан 42 предоставляется на стороне выше по потоку от фильтра, чем в случае, если фильтр предоставляется на стороне ниже по потоку от фильтра. Следовательно, в первом случае, можно сказать, что концентрация PM становится более высокой в добавляющем клапане 42, и размер частиц PM становится большим в мочевинной воде.
[0039] Фиг. 3 иллюстрирует результат анализа, выполняемого посредством подмешивания PM в мочевинную воду, чтобы анализировать то, как размер частиц PM изменяется с разностями температуры. Горизонтальная ось представляет логарифм размера частиц PM, а вертикальная ось представляет объемную частоту. На фиг. 3, сравниваются случай нормальной температуры и случай высокой температуры. Случай высокой температуры предполагает ситуацию, когда после того, как выполняется управление обратным всасыванием при том, что температура добавляющего клапана 42 составляет, например, 120°C, мочевинная вода остается в зазорах между элементами в добавляющем клапане 42, PM всасываются в добавляющий клапан 42, и температура добавляющего клапана 42 увеличивается, например, до 140°C вследствие тепла, принимаемого из выпускного канала 2. Концентрация PM является идентичной в обоих случаях. Фиг. 3 указывает то, что размер частиц PM становится большим по мере того, как температура становится более высокой. При анализе, отложения, вызываемые посредством мочевины, способствуют скоплению PM, в результате чего размер частиц PM увеличивается. Таким образом, отложения, вызываемые посредством мочевины и PM, притягивают друг друга, так что размер частиц отложений становится большим.
[0040] Следовательно, если управление обратным всасыванием выполняется сразу после остановки двигателя 1 внутреннего сгорания, повышается концентрация PM в добавляющем клапане 42, и температура добавляющего клапана 42 становится более высокой. Как результат, образуются отложения, вызываемые посредством мочевины. Кроме того, PM и отложения, вызываемые посредством мочевины, притягивают друг друга в добавляющем клапане 42, так что размер частиц отложений может становиться большим. Таким образом, когда размер частиц отложений увеличивается, засорение добавляющего клапана 42 может возникать, или задвижная часть в добавляющем клапане 42 может изнашиваться.
[0041] Здесь, фиг. 4 является временной диаграммой в случае выполнения управления обратным всасыванием только однократно сразу после остановки двигателя внутреннего сгорания. Можно сказать, что управление обратным всасыванием согласно фиг. 4 является традиционным управлением обратным всасыванием. На фиг. 4, частота вращения двигателя 1 внутреннего сгорания, температура добавляющего клапана 42, температура выхлопных газов, команда добавления, команда обратного всасывания, осажденное количество и всасываемое обратно количество проиллюстрированы в этом порядке с начала. Температура добавляющего клапана 42 представляет собой температуру передней концевой части добавляющего клапана 42. Температура выхлопных газов представляет собой температуру выхлопного газа около добавляющего клапана 42. Команда добавления представляет собой команду, выдаваемую в добавляющий клапан 42 из ECU 10, с тем чтобы добавлять мочевинную воду для восстановления NOx в SCR-катализаторе 31. Когда команда добавления активируется, мочевинная вода добавляется из добавляющего клапана 42. Когда команда добавления деактивируется, мочевинная вода не добавляется из добавляющего клапана 42. Команда обратного всасывания представляет собой команду, выдаваемую в насос 44 и добавляющий клапан 42 из ECU 10, с тем чтобы всасывать мочевинную воду обратно в бак 41. Когда команда обратного всасывания активируется, насос 44 вращается в обратном направлении, и добавляющий клапан 42 открывается, с тем чтобы всасывать обратно мочевинную воду. Когда команда обратного всасывания деактивируется, мочевинная вода не всасывается обратно. Осажденное количество представляет количество отложений, образованных в добавляющем клапане 42. Всасываемое обратно количество представляет общий объем мочевинной воды, возвращаемой в бак 41.
[0042] На фиг. 4, во время T1 когда двигатель 1 внутреннего сгорания остановлен, и частота вращения двигателя 1 внутреннего сгорания становится нулевой, команда добавления переключается из активированного состояния в деактивированное, а команда обратного всасывания переключается из деактивированного состояния в активированное. Следовательно, управление обратным всасыванием начинается во время T1. Команда обратного всасывания деактивируется, когда вся мочевинная вода в добавляющем клапане 42 и канале 43 для мочевинной воды всасывается обратно в бак 41 посредством насоса 44. Здесь, когда мочевинная вода подается из добавляющего клапана 42 в выпускной канал 2 в ходе работы двигателя 1 внутреннего сгорания, мочевинная вода забирает тепло из добавляющего клапана 42, так что температура добавляющего клапана 42 становится ниже температуры выхлопных газов. Поскольку подача мочевинной воды прекращается после остановки двигателя 1 внутреннего сгорания, уменьшается тепло, которое должно забираться из добавляющего клапана 42 посредством мочевинной воды. Кроме того, добавляющий клапан 42 принимает тепло из выхлопного газа и выпускного канала 2 после остановки двигателя 1 внутреннего сгорания, так что температура добавляющего клапана 42 ориентировочно увеличивается после T1. Кроме того, когда выполняется управление обратным всасыванием, высокотемпературный выхлопной газ в выпускном канале 2 всасывается в добавляющий клапан 42. Это также увеличивает температуру добавляющего клапана 42. Таким образом, температура добавляющего клапана 42 приближается к температуре выхлопных газов.
[0043] Во время T2, вся мочевинная вода в добавляющем клапане 42 и канале 43 для мочевинной воды всасывается обратно в бак 41 посредством насоса 44. Таким образом, во время T2 команда обратного всасывания изменяется из активированного состояния на деактивированное, и управление обратным всасыванием завершается. Когда команда обратного всасывания изменяется из активированного состояния на деактивированное, температура добавляющего клапана 42 по-прежнему является высокой. Здесь, мочевинная вода, хотя и в небольшом количестве, по-прежнему остается в таких местах, как зазоры в добавляющем клапане 42 даже после того, как выполняется управление обратным всасыванием, как описано выше. Соответственно, когда температура добавляющего клапана 42 увеличивается после T1, образуются отложения. Осажденное количество в этом случае меньше осажденного количества в случае, если управление обратным всасыванием не выполняется, поскольку управление обратным всасыванием приводит к тому, что большая часть мочевинной воды в добавляющем клапане 42 всасывается обратно. Тем не менее, если выполняется традиционное управление обратным всасыванием, размер частиц отложений имеет тенденцию увеличиваться вследствие PM, всасываемых в добавляющий клапан 42. Следовательно, засорение или износ добавляющего клапана 42 может возникать вследствие отложений.
[0044] Соответственно, в настоящем варианте осуществления, следующее управление выполняется вместо традиционного управления обратным всасыванием, проиллюстрированного на фиг. 4. Таким образом, в настоящем варианте осуществления, после того, как выполняется управление обратным всасыванием для возврата мочевинной воды в бак 41, мочевинная вода выпускается из бака 41 в канал 43 для мочевинной воды таким образом, что мочевинная вода впрыскивается в выпускной канал 2 из добавляющего клапана 42. Как результат, отложения в добавляющем клапане 42 выпускаются в выпускной канал 2 с мочевинной водой. Поскольку температура добавляющего клапана 42 может снижаться посредством циркуляции мочевинной воды в добавляющий клапан 42, появляется возможность подавлять последующее образование отложений и увеличение размера частиц отложений. Такое управление в дальнейшем называется "вторым управлением" или "управлением отводом", которое выполняется посредством ECU 10, чтобы выпускать мочевинную воду в добавляющий клапан 42 из бака 41 после того, как выполняется управление обратным всасыванием согласно настоящему варианту осуществления. Когда управление обратным всасыванием выполняется снова после того, как выполняется второе управление, может подавляться повторное осаждение мочевинной воды или замораживание мочевинной воды в добавляющем клапане 42 и канале 43 для мочевинной воды. В дальнейшем в этом документе, управление обратным всасыванием, выполняемое сразу после остановки двигателя 1 внутреннего сгорания и до второго управления, называется "первым управлением", а управление обратным всасыванием, выполняемое после второго управления, называется "третьим управлением". В настоящем варианте осуществления, ECU 10 выступает в качестве устройства управления настоящего изобретения посредством выполнения первого управления, второго управления и третьего управления.
[0045] Фиг. 5 является временной диаграммой в случае выполнения первого управления, второго управления и третьего управления согласно настоящему варианту осуществления. На фиг. 5, частота вращения двигателя 1 внутреннего сгорания, температура добавляющего клапана 42, температура выхлопных газов, команда добавления, команда обратного всасывания, осажденное количество, размер частиц отложений, команда отвода и концентрация PM проиллюстрированы в этом порядке с начала. Размер частиц отложений представляет собой размер частиц отложений в добавляющем клапане 42. Команда отвода представляет собой команду, выдаваемую в насос 44 и добавляющий клапан 42 из ECU 10, чтобы возвращать мочевинную воду на сторону добавляющего клапана 42. Когда команда обратного всасывания активируется, насос 44 нормально вращается, и добавляющий клапан 42 открывается, чтобы выпускать мочевинную воду из бака 41 в канал 43 для мочевинной воды. Когда команда обратного всасывания деактивируется, мочевинная вода не выпускается из бака 41 в канал 43 для мочевинной воды. Концентрация PM представляет концентрацию PM выхлопного газа в выпускном канале 2. Поскольку PM в выхлопном газе прилипают к выпускному каналу 2 и т.п. после остановки двигателя 1 внутреннего сгорания, концентрация PM постепенно уменьшается после остановки двигателя 1 внутреннего сгорания.
[0046] На фиг. 5, во время T1, двигатель 1 внутреннего сгорания остановлен, и частота вращения двигателя 1 внутреннего сгорания становится нулевой. Следовательно, добавляющий клапан 42 принимает тепло из выпускного канала 2. Как результат, температура добавляющего клапана 42 увеличивается во время T1. Это может приводить к формированию аммиака или образования отложений в добавляющем клапане 42. В качестве решения, команда обратного всасывания активируется во время T1, и первое управление начинается в T1. Тем не менее, поскольку первое управление приводит к тому, что высокотемпературный выхлопной газ всасывается в добавляющий клапан 42, температура добавляющего клапана 42 дополнительно увеличивается. В этот момент, концентрация PM также является относительно высокой, и таким образом, PM всасываются в добавляющий клапан 42. Соответственно, в ходе первого управления, вследствие наличия PM в добавляющем клапане 42, тогда как внутренняя часть добавляющего клапана 42 находится в высокотемпературном состоянии, количество отложений из мочевинной воды, остающейся в добавляющем клапане 42, постепенно увеличивается, и размер частиц отложений также постепенно увеличивается.
[0047] На фиг. 5, первое управление завершался во время T2. Таким образом, команда обратного всасывания деактивируется, поскольку обратное всасывание мочевинной воды завершается. Время T2 представляет собой момент времени, когда вся мочевинная вода в добавляющем клапане 42 и канале 43 для мочевинной воды всасывается обратно в бак 41. Когда насос 44 работает с указанной величиной электроэнергии (которая может представлять собой указанную скорость) после остановки двигателя 1 внутреннего сгорания, время, требуемое для того, чтобы всасывать всю мочевинную воду в добавляющем клапане 42 и канале 43 для мочевинной воды обратно в бак 41, является приблизительно постоянным. Если время получается заранее посредством эксперимента или моделирования, период от T1 до T2 определяется. Когда расходомер предоставляется в баке 41, фактическое количество всасываемой обратно мочевинной воды может получаться на основе расходомера. В этом случае, T2 может задаваться как момент времени, когда фактическое количество всасываемой обратно мочевинной воды достигает пропускной способности добавляющего клапана 42 и канала 43 для мочевинной воды, полученного заранее. Когда команда обратного всасывания деактивируется во время T2, насос 44 останавливается.
[0048] Во время T2, команда отвода активируется одновременно с тем, как команда обратного всасывания деактивируется. Соответственно, второе управление начинается во время T2. Таким образом, в настоящем варианте осуществления, первое управление и второе управление непрерывно выполняются. Хотя для мочевинной воды требуется время для того, чтобы достигать добавляющего клапана 42 после начала второго управления, газ в канале 43 для мочевинной воды подталкивается посредством мочевинной воды, выпускаемой из насоса 44, и проходит через добавляющий клапан 42, так что отложения могут выпускаться в выпускной канал 2 вместе с газом. Следовательно, осажденное количество может уменьшаться во время T2. Поскольку высокотемпературный выхлопной газ не протекает в добавляющий клапан 42 после времени T2, увеличение размера частиц отложений также подавляется. Это позволяет не допускать достижения предельного размера частиц посредством размера частиц отложений. Предельный размер частиц представляет собой размер частиц отложений, когда влияние отложений на засорение и износ добавляющего клапана 42 может превышать допустимый диапазон. Например, предельный размер частиц может составлять размер частиц, в некоторой степени меньший диаметра отверстия форсунки добавляющего клапана 42, причем размер частиц обладает возможностью недопущения прохождения отложений через отверстие форсунки добавляющего клапана 42, если он становится большим.
[0049] Кроме того, поскольку второе управление приводит к тому, что мочевинная вода проходит через добавляющий клапан 42, мочевинная вода забирает тепло добавляющего клапана 42, что понижает температуру добавляющего клапана 42. Затем во время, выражаемое посредством T3, команда отвода деактивируется. Таким образом, второе управление завершается в T3. Время T3 может получаться таким же образом, как время T2. Таким образом, когда насос 44 работает с указанной величиной электроэнергии (которая может представлять собой указанную скорость), время, требуемое для мочевинной воды с тем, чтобы перемещаться из бака 41 в отверстие форсунки добавляющего клапана 42, становится приблизительно постоянным. Время получается заранее посредством эксперимента или моделирования, так что определяется период от T2 до T3. Расходомер мочевинной воды также может предоставляться в баке 41, и когда интегрированное количество расхода мочевинной воды, которое измеряется посредством расходомера, достигает количества мочевинной воды, добавленной из добавляющего клапана 42, этот момент времени может задаваться как T3. На фиг. 5, когда второе управление выполняется, стимулируется падение температуры добавляющего клапана 42. Кроме того, поскольку добавляющий клапан 42 заполнен мочевинной водой, образование отложений также подавляется. Как результат, осажденное количество и размер частиц отложений практически не увеличивается после T3.
[0050] Поскольку необходимо подавлять замораживание мочевинной воды в добавляющем клапане 42 и канале 43 для мочевинной воды, третье управление выполняется после того, как выполняется второе управление. На фиг. 5, третье управление начинается во время T3, когда завершается второе управление. Во время, выражаемое посредством T3, мочевинная вода добавляется в выхлопной газ, и определенное количество времени уже истекло со времени остановки 1 двигателя внутреннего сгорания. Следовательно, температура добавляющего клапана 42 ниже допустимой температуры клапана, и температура выхлопных газов ниже допустимой температуры выхлопных газов. Кроме того, концентрация PM ниже допустимой концентрации. Допустимая температура клапана представляет собой температуру добавляющего клапана, при которой размер частиц отложений может достигать предельного размера частиц. Допустимая температура выхлопных газов представляет собой температуру выхлопных газов, при которой размер частиц отложений может достигать предельного размера частиц. Допустимая концентрация представляет собой концентрацию PM, при которой размер частиц отложений может достигать предельного размера частиц, если температура выхлопных газов выше допустимой температуры выхлопных газов. Допустимая температура выхлопных газов в настоящем варианте осуществления соответствует допустимой температуре в настоящем изобретении. Следовательно, на фиг. 5, увеличение размера частиц отложений подавляется, даже когда третье управление выполняется непрерывно после второго управления. Время T4, которое представляет собой момент времени, когда третье управление завершается, определяется идентично случаю времени T2, т.е. когда завершается первое управление. После того, как завершается третье управление, во время, выражаемое посредством T4, температура добавляющего клапана 42 является достаточно низкой. Соответственно, последующее образование отложений и увеличение размера частиц отложений вызываемых посредством мочевинной воды, остающейся в добавляющем клапане 42, подавляются.
[0051] Как описано выше, первое управление может подавлять формирование аммиака из мочевинной воды. Соответственно, появляется возможность подавлять возникновение коррозии в добавляющем клапане 42. Кроме того, когда выполняется первое управление, только небольшое количество мочевинной воды остается в добавляющем клапане 42, и в силу этого может подавляться образование большого количества отложений. Второе управление может выпускать отложения и PM в добавляющем клапане 42 и канале 43 для мочевинной воды в выпускной канал 2. Кроме того, поскольку второе управление может понижать температуру добавляющего клапана 42, может подавляться развитие образования отложений в добавляющем клапане 42. Кроме того, третье управление может удалять мочевинную воду изнутри добавляющего клапана 42 и канала 43 для мочевинной воды, так что может подавляться замораживание мочевинной воды в добавляющем клапане 42 и канале 43 для мочевинной воды. Когда третье управление выполняется, температура выхлопных газов и температура добавляющего клапана 42 являются достаточно низкими, чтобы позволять подавлять развитие образования отложений в добавляющем клапане 42, даже если мочевинная вода остается в таких местах, как зазоры между элементами, которые составляют добавляющий клапан 42. Таким образом, поскольку может подавляться образование отложений в добавляющем клапане 42 и увеличение размера частиц отложений, может подавляться износ в добавляющем клапане 42 или засорение добавляющего клапана 42.
[0052] Фиг. 6 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей последовательности операций первого управления, второго управления и третьего управления согласно настоящему варианту осуществления. Блок-схема последовательности операций способа выполняется посредством ECU 10 в каждое указанное время.
[0053] На этапе S101, ECU 10 определяет то, остановлен или нет двигатель 1 внутреннего сгорания. На этапе S101, ECU 10 определяет то, что двигатель 1 внутреннего сгорания остановлен, когда частота вращения двигателя является нулевой. Поскольку первое управление, второе управление и третье управление выполняются после остановки двигателя 1 внутреннего сгорания, ECU 10 определяет то, удовлетворяется или нет предварительное условие для выполнения этих видов управления, на этапе S101. Когда положительное определение выполнено на этапе S101, обработка переходит к этапу S102, тогда как когда отрицательное определение выполнено, обработка переходит к этапу S114. На этапе S114, выполняется управление добавлением восстанавливающего агента.
[0054] На этапе S102, ECU 10 определяет то, находится или нет первое управление в незавершенном состоянии. На этапе S102, определяется то, следует либо нет выполнять первое управление или продолжать первое управление. Когда первое управление не выполняется после остановки двигателя 1 внутреннего сгорания, и когда первое управление выполняется в данный момент, ECU 10 определяет то, что первое управление находится в незавершенном состоянии. ECU 10 сохраняет то, выполняется или нет первое управление после остановки двигателя 1 внутреннего сгорания, и то, выполняется или нет первое управление в данный момент. Когда положительное определение выполнено на этапе S102, обработка переходит к этапу S103, тогда как когда отрицательное определение выполнено, обработка переходит к этапу S106.
[0055] На этапе S103, ECU 10 начинает первое управление или продолжает первое управление. Таким образом, когда первое управление еще не начато, первое управление начинается. Когда первое управление уже начато, первое управление продолжается. При первом управлении, ECU 10 вращает в обратном направлении насос 44 и открывает добавляющий клапан 42. После того, как обработка этапа S103 завершается, обработка переходит к этапу S104.
[0056] На этапе S104, ECU 10 определяет то, равно или превышает либо нет время выполнения первого управления первое предварительно определенное время. Время выполнения первого управления подсчитывается посредством ECU 10. Первое предварительно определенное время получается заранее посредством эксперимента или моделирования в качестве времени, требуемого для того, чтобы всасывать всю мочевинную воду в добавляющем клапане 42 и канале 43 для мочевинной воды обратно в бак 41, и сохраняется в ECU 10. На этапе S104, можно сказать, что ECU 10 определяет то, завершается или нет обратное всасывание мочевинной воды при первом управлении. Другими словами, можно сказать, что ECU 10 определяет то, становится или нет количество мочевинной воды, возвращаемое в бак 41, равным или превышающим количество, соответствующее пропускной способности добавляющего клапана 42 и канала 43 для мочевинной воды. В настоящем варианте осуществления, всасываемое обратно количество мочевинной воды до тех пор, пока вся мочевинная вода в добавляющем клапане 42 и канале 43 для мочевинной воды не всасывается обратно в бак 41, соответствует заданному количеству в настоящем изобретении. Когда положительное определение выполнено на этапе S104, обработка переходит к этапу S105, тогда как когда отрицательное определение выполнено, блок-схема последовательности операций способа ориентировочно завершается.
[0057] На этапе S105, ECU 10 завершает первое управление. Таким образом, ECU 10 прекращает обратное вращение насоса 44. В этом случае, добавляющий клапан 42 может быть закрыт. Тем не менее, в настоящем варианте осуществления, добавляющий клапан 42 может оставляться открытым по мере того, как второе управление выполняется непрерывно после первого управления. После этого, обработка переходит к этапу S106.
[0058] На этапе S106, ECU 10 определяет то, находится или нет второе управление в незавершенном состоянии. На этапе S106, определяется то, следует либо нет выполнять второе управление или продолжать второе управление. Таким образом, когда второе управление не выполняется после остановки двигателя 1 внутреннего сгорания, и когда второе управление выполняется в данный момент, ECU 10 определяет то, что второе управление находится в незавершенном состоянии. ECU 10 сохраняет то, выполняется или нет второе управление после остановки двигателя 1 внутреннего сгорания, и то, выполняется или нет второе управление в данный момент. Когда положительное определение выполнено на этапе S106, обработка переходит к этапу S107, тогда как когда отрицательное определение выполнено, обработка переходит к этапу S110.
[0059] На этапе S107, ECU 10 начинает второе управление или продолжает второе управление. Таким образом, когда второе управление еще не начато, второе управление начинается. Когда второе управление уже начато, второе управление продолжается. При втором управлении, ECU 10 нормально вращает насос 44 и открывает добавляющий клапан 42. После того, как обработка этапа S107 завершается, обработка переходит к этапу S108.
[0060] На этапе S108, ECU 10 определяет то, равно или превышает либо нет время выполнения второго управления второе предварительно определенное время. Время выполнения второго управления подсчитывается посредством ECU 10. Второе предварительно определенное время в данном документе получается заранее посредством эксперимента или моделирования в качестве времени, требуемого для того, чтобы заполнять добавляющий клапан 42 и канал 43 для мочевинной воды мочевинной водой и добавлять мочевинную воду в выпускной канал 2 из добавляющего клапана 42. Полученное второе предварительно определенное время сохраняется в ECU 10. Другими словами, на этапе S108, можно сказать, что ECU 10 определяет то, становится или нет количество мочевинной воды, выпускаемой из бака 41, равным или превышающим количество, соответствующее пропускной способности добавляющего клапана 42 и канала 43 для мочевинной воды. Второе предварительно определенное время на этапе S108 может быть идентичным первому предварительно определенному времени на этапе S104 и может превышать первое предварительно определенное время. Когда второе предварительно определенное время задается большим первого предварительно определенного времени, больше мочевинной воды впрыскивается из добавляющего клапана 42 в выпускной канал 2, так что отложения могут более надежно выпускаться. Даже когда второе предварительно определенное время задается как время, требуемое для того, чтобы заполнять добавляющий клапан 42 мочевинной водой, отложения могут выпускаться из добавляющего клапана 42 посредством газа в канале 43 для мочевинной воды, как описано выше, и отложения, подталкиваемые посредством мочевинной воды, могут быть вытеснены из добавляющего клапана 42. Следовательно, второе управление может выполняться, по меньшей мере, в течение периода времени, идентичного времени, требуемого для того, чтобы выполнять первое управление. На этапе S108, можно сказать, что ECU 10 определяет то, завершается или нет выпуск отложений из добавляющего клапана 42. Настоящий вариант осуществления представляет случай, в котором температура выхлопных газов становится меньше допустимой температуры выхлопных газов во время завершения второго управления. Когда положительное определение выполнено на этапе S108, обработка переходит к этапу S109, тогда как когда отрицательное определение выполнено, блок-схема последовательности операций способа ориентировочно завершается.
[0061] На этапе S109, ECU 10 завершает второе управление. Таким образом, ECU 10 прекращает нормальное вращение насоса 44. В этом случае, добавляющий клапан 42 может быть закрыт. Тем не менее, в настоящем варианте осуществления, добавляющий клапан 42 может оставляться открытым по мере того, как третье управление выполняется непрерывно после второго управления. После этого обработка переходит к этапу S110.
[0062] На этапе S110, ECU 10 начинает третье управление или продолжает третье управление. Таким образом, когда третье управление еще не начато, третье управление начинается. Когда третье управление уже начато, третье управление продолжается. При третьем управлении, ECU 10 вращает в обратном направлении насос 44 и открывает добавляющий клапан 42. ECU 10 сохраняет то, начинается или нет третье управление после остановки двигателя 1 внутреннего сгорания, и то, выполняется или нет третье управление в данный момент. После того, как обработка этапа S110 завершается, обработка переходит к этапу S111.
[0063] На этапе S111, ECU 10 определяет то, равно или превышает либо нет время выполнения третьего управления третье предварительно определенное время. Время выполнения третьего управления подсчитывается посредством ECU 10. Третье предварительно определенное время на этапе S111 представляет собой время, требуемое для того, чтобы всасывать всю мочевинную воду в добавляющем клапане 42 и канале 43 для мочевинной воды в бак 41. Третье предварительно определенное время является идентичным первому предварительно определенному времени на этапе S104. На этапе S111, можно сказать, что ECU 10 определяет то, завершается или нет обратное всасывание мочевинной воды. Когда положительное определение выполнено на этапе S111, обработка переходит к этапу S112, тогда как когда отрицательное определение выполнено, блок-схема последовательности операций способа ориентировочно завершается.
[0064] На этапе S112, ECU 10 завершает третье управление. Таким образом, ECU 10 прекращает обратное вращение насоса 44 и открывает добавляющий клапан 42. Когда обработка этапа S112 завершается, обработка переходит к этапу S113. На этапе S113, ECU 10 выполняет завершающую обработку блок-схемы последовательности операций способа. Завершающая обработка выполнена с возможностью не допускать выполнения настоящей блок-схемы последовательности операций способа до тех пор, пока двигатель 1 внутреннего сгорания не запустится повторно. Посредством выполнения завершающей обработки, настоящая блок-схема последовательности операций способа не выполняется, если двигатель 1 внутреннего сгорания не запускается повторно.
[0065] Как описано выше, согласно настоящему варианту осуществления, когда выполняется первое управление, может подавляться формирование аммиака из мочевинной воды. Это позволяет подавлять возникновение коррозии в добавляющем клапане 42. Кроме того, когда второе управление выполняется после того, как выполняется первое управление, отложения в добавляющем клапане 42 и канале 43 для мочевинной воды могут выпускаться в выпускной канал 2. Соответственно, может подавляться засорение или износ добавляющего клапана 42. Кроме того, когда третье управление выполняется после того, как выполняется второе управление, может подавляться образование отложений в добавляющем клапане 42, в то время как мочевинная вода может удаляться изнутри добавляющего клапана 42 и канала 43 для мочевинной воды. Следовательно, может подавляться засорение или износ добавляющего клапана 42, при этом одновременно может подавляться замораживание мочевинной воды в добавляющем клапане 42 и канале 43 для мочевинной воды.
[0066] В настоящем варианте осуществления, второе управление начинается в то время, когда завершается первое управление. Тем не менее, необязательно непрерывно выполнять первое управление и второе управление. Второе управление может начинаться после истечения определенного количества времени после завершения первого управления. Аналогично, в настоящем варианте осуществления, третье управление начинается в то время, когда завершается второе управление. Тем не менее, необязательно непрерывно выполнять второе управление и третье управление. Третье управление может начинаться после истечения определенного количества времени после завершения второго управления.
[0067] Например, может оцениваться размер частиц отложений после первого управления, и второе управление может начинаться до того, как оцененный размер частиц отложений достигает предельного размера частиц. Размер частиц отложений в любой момент времени после первого управления связан с температурой выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания. Следовательно, когда взаимосвязь между температурой выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания и размером частиц отложений в любой момент времени после первого управления получается заранее посредством эксперимента или моделирования, размера частиц отложений в любой момент времени после первого управления может оцениваться на основе температуры выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания. Второе управление может начинаться до времени, когда размер частиц отложений достигает предельного размера частиц. Поскольку температура выхлопных газов после остановки двигателя 1 внутреннего сгорания затрагивается посредством температуры окружающей среды, оцененный размер частиц отложений может корректироваться на основе температуры окружающей среды во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания. Кроме того, поскольку размер частиц отложений затрагивается посредством концентрации PM выхлопного газа, оцененный размер частиц отложений может корректироваться на основе концентрации PM выхлопного газа во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания. Концентрация PM выхлопного газа может оцениваться из рабочего состояния непосредственно перед остановкой двигателя 1 внутреннего сгорания.
[0068] Второй вариант осуществления
В первом варианте осуществления, первое управление, второе управление и третье управление выполняются после остановки двигателя 1 внутреннего сгорания. Тем не менее, когда температура выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания или температура добавляющего клапана 42 во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания является достаточно низкой, размер частиц отложений не может увеличиваться в добавляющем клапане 42 при всасывании PM в добавляющий клапан 42. Следовательно, когда размер частиц отложений, вызываемых посредством мочевинной воды, остающейся в таких местах, как зазоры в добавляющем клапане 42, не достигают предельного размера частиц после того, как выполняется управление обратным всасыванием, необязательно выполнять управление отводом впоследствии.
[0069] Фиг. 7 иллюстрирует переход размера частиц отложений при каждой температуре. Как проиллюстрировано на фиг. 7, размер частиц отложений увеличивается с прохождением времени, но в конечном счете, размер частиц совмещается на фиксированном размере частиц, соответствующем температуре. Совмещенный размер частиц становится больше по мере того, как температура становится более высокой. Следовательно, имеется температура, при которой совмещенный размер частиц отложений становится предельным размером частиц. В дальнейшем в этом документе, температура, при которой совмещенный размер частиц отложений становится предельным размером частиц, называется "предельной температурой". Даже когда управление обратным всасыванием выполняется после остановки двигателя 1 внутреннего сгорания, совмещенный размер частиц отложений становится меньше предельного размера частиц, если температура добавляющего клапана 42 не становится равной или превышающей предельную температуру. Следовательно, если температура добавляющего клапана 42 после остановки двигателя 1 внутреннего сгорания не становится равной или превышающей предельную температуру, размер частиц отложений не становится предельным размером частиц или более, даже когда увеличивается размер частиц отложений. Соответственно, размер частиц отложений попадает в пределы допустимого диапазона. Поскольку размер частиц отложений также зависит от концентрации PM, как описано на фиг. 2, предельная температура может задаваться с учетом концентрации PM, или предельная температура может задаваться при допущении относительно наибольшей концентрации PM.
[0070] Здесь, температура добавляющего клапана 42 после остановки двигателя 1 внутреннего сгорания может оцениваться на основе температуры добавляющего клапана 42 во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания и на основе температуры выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания. Температура добавляющего клапана 42 во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания оценивается на основе температуры добавляющего клапана 42 в ходе работы двигателя 1 внутреннего сгорания. Когда мочевинная вода подается из добавляющего клапана 42 в выпускной канал 2 в ходе работы двигателя 1 внутреннего сгорания, мочевинная вода забирает тепло из добавляющего клапана 42, так что температура добавляющего клапана 42 становится ниже температуры выхлопных газов. Поскольку подача мочевинной воды прекращается после остановки двигателя 1 внутреннего сгорания, уменьшается тепло, которое должно забираться из добавляющего клапана 42 посредством мочевинной воды. Кроме того, после остановки двигателя 1 внутреннего сгорания, добавляющий клапан 42 принимает тепло из выхлопного газа и выпускного канала 2. Соответственно, температура добавляющего клапана 42 увеличивается после остановки двигателя 1 внутреннего сгорания. Температура добавляющего клапана 42 во время остановки двигателя 1 внутреннего сгорания имеет корреляцию с температурой выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания. Соответственно, посредством получения корреляции посредством эксперимента или моделирования заранее, температура добавляющего клапана 42 во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания может получаться на основе температуры выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания. Температура выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания представляет собой температуру выхлопных газов, определенную посредством температурного датчика 11 во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания. Температура выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания также может оцениваться на основе рабочего состояния двигателя 1 внутреннего сгорания.
[0071] В ходе управления обратным всасыванием, добавляющий клапан 42 заполняется выхлопным газом из двигателя 1 внутреннего сгорания, и в силу этого температура добавляющего клапана 42 в ходе управления обратным всасыванием изменяется вместе с температурой выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания. Температура добавляющего клапана 42 в ходе управления обратным всасыванием также изменяется с температурой добавляющего клапана 42 в то время, когда управление обратным всасыванием начинается, т.е. в то время, когда двигатель 1 внутреннего сгорания остановлен. Соответственно, когда, например, взаимосвязь между истекшим временем со времени остановки 1 двигателя внутреннего сгорания, температурой выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания, температурой добавляющего клапана 42 в ходе управления обратным всасыванием получается заранее посредством эксперимента или моделирования и сохраняется в качестве карты, температура добавляющего клапана 42 в ходе управления обратным всасыванием может получаться из карты на основе истекшего времени со времени остановки 1 двигателя внутреннего сгорания и температуры выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания. Кроме того, поправочные коэффициенты получаются посредством эксперимента или моделирования заранее для коррекции температуры добавляющего клапана 42 в ходе управления обратным всасыванием с температурой добавляющего клапана 42 во время начала управления обратным всасыванием. Температура добавляющего клапана 42, полученная из карты, умножается на поправочные коэффициенты таким образом, что может получаться температура скорректированного добавляющего клапана 42. Таким образом, в ходе управления обратным всасыванием, может получаться температура добавляющего клапана 42 в соответствии с истекшим временем со времени начала управления обратным всасыванием и температурой выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания. Поскольку увеличение температуры добавляющего клапана 42 подавляется посредством завершения управления обратным всасыванием, температура добавляющего клапана 42 во время завершения управления обратным всасыванием задается как наибольшая температура добавляющего клапана 42 после остановки двигателя 1 внутреннего сгорания в настоящем варианте осуществления.
[0072] Как описано выше, температура добавляющего клапана 42 в ходе управления обратным всасыванием в случае, если управление обратным всасыванием выполняется однократно, связана с истекшим временем со времени остановки 1 двигателя внутреннего сгорания и температурой выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания. Соответственно, температура добавляющего клапана 42 в любой момент времени может прогнозироваться посредством использования температуры выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания в качестве параметра. Наибольшая температура добавляющего клапана 42 после остановки двигателя 1 внутреннего сгорания представляет собой температуру добавляющего клапана 42 во время завершения управления обратным всасыванием. Поскольку время для того, чтобы выполнять управление обратным всасыванием, может получаться заранее, температура добавляющего клапана 42 во время завершения управления обратным всасыванием может получаться на основе температуры выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания. Следовательно, появляется возможность определять то, достигает или нет температура добавляющего клапана 42 предельной температуры после того, как выполняется управление обратным всасыванием, на основе температуры выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания. В дальнейшем в этом документе, температура выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания, когда температура добавляющего клапана 42 достигает предельной температуры, задается как пороговое значение температуры. Таким образом, если температура выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания меньше порогового значения температуры, необязательно выполнять управление отводом. В этом случае, управление обратным всасыванием может выполняться только однократно. Таким образом, управление обратным всасыванием, выполняемое только однократно, в дальнейшем называется "четвертым управлением". Пороговое значение температуры в настоящем варианте осуществления соответствует предварительно определенной температуре в настоящем изобретении.
[0073] Фиг. 8 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей последовательности операций первого управления, второго управления, третьего управления и четвертого управления согласно настоящему варианту осуществления. Блок-схема последовательности операций способа выполняется посредством ECU 10 в каждое указанное время. Этапы, которые выполняют обработку, идентичную обработке на блок-схеме последовательности операций способа, описанной выше, обозначены посредством идентичных ссылок с номерами, с тем чтобы опускать их описание. Некоторые этапы, которые выполняют обработку, идентичную обработке на блок-схеме последовательности операций способа, описанной выше, также опускаются на чертеже. В настоящем варианте осуществления, ECU 10 выступает в качестве устройства управления посредством выполнения обработки на блок-схеме последовательности операций способа, проиллюстрированной на фиг. 8.
[0074] На блок-схеме последовательности операций способа, проиллюстрированной на фиг. 8, когда положительное определение выполнено на этапе S101, обработка переходит к этапу S201. На этапе S201, определяется то, выполняется или нет этап S201 в первый раз. Таким образом, на этапе S201, определяется то, выполняется или нет блок-схема последовательности операций способа в первый раз после остановки двигателя. ECU 10 сохраняет то, выполняется или нет блок-схема последовательности операций способа после остановки двигателя. Сохраненная информация может сбрасываться при запуске двигателя или на этапе S113. На настоящей блок-схеме последовательности операций способа, необходимо получать температуру выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания. Соответственно, на этапе S201, определяется то, находится или нет текущее время сразу после остановки двигателя 1 внутреннего сгорания. Когда положительное определение выполнено на этапе S201, обработка переходит к этапу S202, тогда как когда отрицательное определение выполнено, обработка переходит к этапу S203.
[0075] На этапе S202, температура выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания получается. Таким образом, температура выхлопных газов во время выполнения обработки на блок-схеме последовательности операций способа в первый раз после остановки двигателя 1 внутреннего сгорания задается как температура выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания. Температура выхлопных газов определяется посредством температурного датчика 11. Температура выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания сохраняется в ECU 10. После того, как обработка этапа S202 завершается, обработка переходит к этапу S203.
[0076] На этапе S203, определяется то, равна или превышает либо нет температура выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания пороговое значение температуры. На этапе S203, определяется то, становится или нет, при условии, что выполняется управление обратным всасыванием, последующий размер частиц отложений в добавляющем клапане 42 предельным размером частиц или более. Когда положительное определение выполнено на этапе S203, необходимо выпускать отложения изнутри добавляющего клапана 42. Соответственно, обработка переходит к этапу S102, так что выполняются первое управление, второе управление и третье управление. Поскольку обработка после этапа S102 является аналогичной обработке на блок-схеме последовательности операций способа, описанной выше, ее описание опускается.
[0077] Между тем, когда отрицательное определение выполнено на этапе S203, управление обратным всасыванием должно выполняться только однократно. Соответственно, обработка переходит к этапу S204, на котором четвертое управление начинается или четвертое управление продолжается. Таким образом, когда четвертое управление еще не начато, четвертое управление начинается. Когда четвертое управление уже начато, четвертое управление продолжается. При четвертом управлении, ECU 10 вращает в обратном направлении насос 44 и открывает добавляющий клапан 42. ECU 10 сохраняет то, начинается или нет четвертое управление после остановки двигателя 1 внутреннего сгорания, и то, выполняется или нет четвертое управление в данный момент. После того, как обработка этапа S204 завершается, обработка переходит к этапу S205.
[0078] На этапе S205, ECU 10 определяет то, равно или превышает либо нет время выполнения четвертого управления четвертое предварительно определенное время. Время выполнения четвертого управления подсчитывается посредством ECU 10. Четвертое предварительно определенное время на этапе S205 представляет собой время, требуемое для того, чтобы всасывать всю мочевинную воду в добавляющем клапане 42 и канале 43 для мочевинной воды в бак 41. Четвертое предварительно определенное время является идентичным первому предварительно определенному времени на этапе S104. На этапе S205, ECU 10 определяет то, завершается или нет обратное всасывание мочевинной воды. Когда положительное определение выполнено на этапе S205, обработка переходит к этапу S206, тогда как когда отрицательное определение выполнено, блок-схема последовательности операций способа ориентировочно завершается.
[0079] На этапе S206, ECU 10 завершает четвертое управление. Таким образом, ECU 10 прекращает обратное вращение насоса 44 и открывает добавляющий клапан 42. Когда обработка этапа S206 завершается, обработка переходит к этапу S113, и выполняется завершающая обработка. Как следствие, настоящая блок-схема последовательности операций способа не выполняется до тех пор, пока двигатель 1 внутреннего сгорания не запустится повторно.
[0080] Как описано выше, согласно настоящему варианту осуществления, первое управление, второе управление и третье управление выполняются только в случае, если прогнозируется, что размер частиц отложений должен становиться предельным размером частиц или более, когда выполняется первое управление. В случае если прогнозируется, что размер частиц отложений должен быть меньше предельного размера частиц, когда выполняется первое управление, только четвертое управление выполняется. Как результат, появляется возможность не допускать выполнения управления отводом более, чем в требуемой степени. Это позволяет уменьшать величину потребления электроэнергии.
[0081] Третий вариант осуществления
В первом варианте осуществления и втором варианте осуществления, третье управление начинается одновременно с завершением второго управления. Тем не менее, когда температура добавляющего клапана 42 или температура выхлопных газов по-прежнему является высокой во время начала третьего управления, выполнение третьего управления может приводить к повторному образованию отложений и увеличению размера частиц отложений до предельного размера частиц или более вследствие выхлопного газа, всасываемого в добавляющий клапан 42. Соответственно, в настоящем варианте осуществления, третье управление начинается в то время, когда прогнозируется, что размер частиц отложений должен быть меньше предельного размера частиц даже при выполнении третьего управления.
[0082] Даже при выполнении третьего управления, размер частиц отложений становится меньше предельного размера частиц, если температура добавляющего клапана 42 во время начала третьего управления и температура выхлопных газов во время начала третьего управления является достаточно низкой. Соответственно, в настоящем варианте осуществления, температура выхлопных газов после завершения второго управления оценивается, и третье управление начинается в то время, когда температура выхлопных газов понижается до температуры, при которой прогнозируется, что размер частиц отложений должен быть меньше предельного размера частиц даже при выполнении третьего управления. Таким образом, третье управление начинается после того, как температура выхлопных газов становится меньше допустимой температуры выхлопных газов. Температура добавляющего клапана 42, ниже допустимой температуры клапана, может добавляться в условия начала третьего управления. Тем не менее, поскольку температура добавляющего клапана 42 связана с температурой выхлопных газов, достаточное падение температуры добавляющего клапана 42 также может определяться на основе температуры выхлопных газов.
[0083] Во-первых, температура выхлопных газов в ходе второго управления оценивается. Температура выхлопных газов в ходе второго управления может оцениваться на основе температуры выхлопных газов во время начала второго управления, температуры мочевинной воды, добавляемой в выпускной канал 2, и истекшего времени со времени начала второго управления. Температура выхлопных газов во время начала второго управления представляет собой температуру выхлопных газов во время завершения первого управления, которая может оцениваться на основе температуры выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания. Следовательно, температура выхлопных газов в ходе второго управления может оцениваться на основе истекшего времени со времени начала второго управления, температуры мочевинной воды, добавляемой в выпускной канал 2, и температуры выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания. Температура мочевинной воды может определяться, например, посредством присоединения температурного датчика к баку 41 или каналу 43 для мочевинной воды.
[0084] Кроме того, поскольку температура выхлопных газов после завершения второго управления связана с температурой выхлопных газов во время завершения второго управления и истекшим временем со времени завершения второго управления, температура выхлопных газов после завершения второго управления может получаться на основе этих значений. Следовательно, когда взаимосвязь между температурой выхлопных газов во время завершения второго управления, истекшим временем со времени завершения второго управления и температурой выхлопных газов после завершения второго управления получается заранее посредством эксперимента или моделирования, и полученная взаимосвязь сохраняется в ECU 10, может получаться температура выхлопных газов в любой момент времени после завершения второго управления.
[0085] Как описано выше, параметры, необходимые для того, чтобы получать температуру выхлопных газов после завершения второго управления, представляют собой температуру выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания, температуру мочевинной воды и истекшее время со времени остановки 1 двигателя внутреннего сгорания. Следовательно, время, требуемое для того, чтобы понижать температуру выхлопных газов до менее чем допустимой температуры выхлопных газов после времени остановки 1 двигателя внутреннего сгорания, может получаться из температуры выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания и температуры мочевинной воды. Время, когда температура выхлопных газов понижается до менее чем допустимой температуры выхлопных газов, представляет собой время начала третьего управления. Таким образом, время начала третьего управления, при котором размер частиц отложений становится меньше предельного размера частиц даже при выполнении третьего управления, может получаться из температуры выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания и температуры мочевинной воды. Взаимосвязь между периодом со времени остановки 1 двигателя внутреннего сгорания до времени начала третьего управления, температурой выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания и температурой мочевинной воды может получаться заранее посредством эксперимента или моделирования и сохраняться в ECU 10. Температура мочевинной воды предположительно является постоянной посредством первого-третьего управления. Таким образом, время начала третьего управления может определяться в то время, когда двигатель 1 внутреннего сгорания остановлен. В случае если температура мочевинной воды предположительно является постоянной, период со времени завершения второго управления до времени начала третьего управления становится большим, когда температура выхлопного газа во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания является высокой, чем тогда, когда температура выхлопного газа во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания является низкой.
[0086] Фиг. 9 является временной диаграммой в случае выполнения первого управления, второго управления и третьего управления согласно настоящему варианту осуществления. На фиг. 9, частота вращения двигателя 1 внутреннего сгорания, температура добавляющего клапана 42, температура выхлопных газов, команда добавления, команда обратного всасывания, осажденное количество, размер частиц отложений, команда отвода и концентрация PM проиллюстрированы в этом порядке с начала. Период от T1 до T2 определяется идентично периоду от T1 до T2 на фиг. 5. Период от T2 до T11 определяется идентично периоду от T2 до T3 на фиг. 5.
[0087] Тем не менее, во время T11, когда второе управление завершается, температура выхлопных газов выше допустимой температуры выхлопных газов. Соответственно, третье управление не начинается в T11. Затем температура добавляющего клапана 42 и температура выхлопных газов понижается вследствие излучения тепла в атмосферу. Затем во время, выражаемое посредством T12, когда температура выхлопных газов становится меньше допустимой температуры выхлопных газов, третье управление начинается. Таким образом, команда обратного всасывания активируется во время T12. Время T3, которое представляет собой время, когда третье управление завершается, определяется идентично случаю времени T2, т.е. когда завершается первое управление. После завершения третьего управления во время, выражаемое посредством T13, температура выхлопных газов и температура добавляющего клапана 42 являются достаточно низкими, так что подавляется образование отложений и увеличение размера частиц отложений.
[0088] Хотя размер частиц отложений также затрагивается посредством концентрации PM, влияние концентрации PM считается игнорируемым при определении времени начала третьего управления, поскольку считается, что время, достаточно большое для становления концентрации PM становиться ниже допустимой концентрации, истекает ко времени начала третьего управления. Даже когда концентрация PM меньше допустимой концентрации, имеется вероятность того, что засорение или износ добавляющего клапана 42 может возникать с момента, когда отложения образуются из мочевинной воды, когда температура добавляющего клапана 42 или температура выхлопных газов является высокой. Следовательно, даже когда концентрация PM меньше допустимой концентрации, третье управление не начинается до тех пор, пока температура выхлопных газов не станет меньше допустимой температуры выхлопных газов.
[0089] Фиг. 10 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей последовательности операций первого управления, второго управления и третьего управления согласно настоящему варианту осуществления. Блок-схема последовательности операций способа выполняется посредством ECU 10 в каждое указанное время. Этапы, которые выполняют обработку, идентичную обработке на блок-схеме последовательности операций способа, описанной выше, обозначены посредством идентичных ссылок с номерами, с тем чтобы опускать их описание. Некоторые этапы, которые выполняют обработку, идентичную обработке на блок-схеме последовательности операций способа, описанной выше, опускаются на чертеже. В настоящем варианте осуществления, ECU 10 выступает в качестве устройства управления посредством выполнения обработки на блок-схеме последовательности операций способа, проиллюстрированной на фиг. 10.
[0090] На блок-схеме последовательности операций способа, проиллюстрированной на фиг. 10, обработка до этапа S301 является идентичной обработке, описанной выше, и в силу этого ее описание опускается. На блок-схеме последовательности операций способа, проиллюстрированной на фиг. 10, когда обработка этапа S202 завершается, обработка переходит к этапу S301. На этапе S301, вычисляется период времени со времени остановки 1 двигателя внутреннего сгорания до времени начала третьего управления. ECU 10 сохраняет взаимосвязь между температурой выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания, температурой мочевинной воды и периодом времени со времени остановки 1 двигателя внутреннего сгорания до времени начала третьего управления. На основе температуры выхлопных газов, полученной на этапе S202, получается период времени со времени остановки 1 двигателя внутреннего сгорания до времени начала третьего управления. После того, как обработка этапа S301 завершается, обработка переходит к этапу S102. Обработка от этапа S102 до этапа S109 является идентичной обработке на блок-схеме последовательности операций способа, проиллюстрированной на фиг. 6.
[0091] На блок-схеме последовательности операций способа, проиллюстрированной на фиг. 10, когда обработка этапа S109 завершается, либо когда отрицательное определение выполнено на этапе S106, обработка переходит к этапу S302. На этапе S302, определяется то, достигает или нет истекшее время со времени остановки 1 двигателя внутреннего сгорания периода времени со времени остановки 1 двигателя внутреннего сгорания до времени начала третьего управления, вычисленного на этапе S301. Истекшее время со времени остановки 1 двигателя внутреннего сгорания подсчитывается посредством ECU 10. На этапе S302, определяется то, становится или нет, при условии, что управление обратным всасыванием начинается, размер частиц отложений меньше предельного размера частиц. Когда положительное определение выполнено на этапе S302, обработка переходит к этапу S110, тогда как когда отрицательное определение выполнено, блок-схема последовательности операций способа ориентировочно завершается. Обработка от этапа S110 до этапа S113 является идентичной обработке на блок-схеме последовательности операций способа, проиллюстрированной на фиг. 6. Таким образом, третье управление не начинается до тех пор, пока температура выхлопных газов не понизится до температуры (т.е. допустимой температуры выхлопных газов), при которой размер частиц отложений не становится предельным размером частиц или более, когда третье управление предположительно должно начинаться. Это позволяет не допускать становления размера частиц отложений предельным размером частиц или более после того, как выполняется третье управление. Соответственно, может подавляться засорение или износ добавляющего клапана 42.
[0092] В настоящем варианте осуществления, время начала третьего управления может определяться во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания. Тем не менее, поскольку определенное количество времени требуется до тех пор, пока третье управление не начнется после того, как двигатель 1 внутреннего сгорания остановлен, оцененная температура выхлопных газов может включать в себя ошибку. Следовательно, время начала третьего управления может определяться не в то время, когда двигатель 1 внутреннего сгорания остановлен, а посредством определения фактической температуры выхлопных газов после завершения второго управления. Например, время, когда температура выхлопных газов, которая определяется посредством температурного датчика 11 после завершения второго управления, становится меньше допустимой температуры выхлопных газов, может задаваться как время начала третьего управления. Температура выхлопных газов или температура добавляющего клапана 42 может оцениваться не только посредством способа оценки, описанного выше, но также и посредством других способов оценки. Кроме того, самое большое время до тех пор, пока температура выхлопных газов не понизится до менее чем допустимой температуры выхлопных газов после времени завершения второго управления, может получаться посредством эксперимента или моделирования заранее, и когда самое большое время истекает со времени завершения второго управления, третье управление может начинаться при условии, что температура выхлопных газов становится меньше допустимой температуры выхлопных газов.
[0093] В настоящем варианте осуществления, время для того, чтобы начинать третье управление, определяется на основе температуры выхлопных газов. Тем не менее, вместо температуры выхлопных газов, может оцениваться температура добавляющего клапана 42 после завершения второго управления, и третье управление может начинаться в момент времени, когда температура добавляющего клапана 42 понижается до менее чем допустимой температуры клапана. Кроме того, например, температура добавляющего клапана 42 может определяться как меньшая допустимой температуры клапана, когда предварительно установленное время истекает после того, как температура выхлопных газов становится меньше допустимой температуры выхлопных газов, и третье управление может начинаться в этот момент времени. Кроме того, переход температуры выхлопных газов и переход температуры добавляющего клапана 42 могут оцениваться на основе температуры выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания, и когда температура выхлопных газов становится меньше допустимой температуры выхлопных газов, и температура добавляющего клапана 42 становится меньше допустимой температуры добавляющего клапана, третье управление может начинаться.
[0094] Четвертый вариант осуществления
В третьем варианте осуществления, третье управление не начинается до тех пор, пока температура выхлопных газов не понизится до менее чем допустимой температуры выхлопных газов после завершения второго управления. В настоящем варианте осуществления, второе управление продолжается до тех пор, пока температура выхлопных газов не станет меньше допустимой температуры выхлопных газов, и третье управление начинается во время завершения второго управления.
[0095] Здесь, когда второе управление выполняется, мочевинная вода забирает тепло из добавляющего клапана 42, так что температура добавляющего клапана 42 понижается. Температура выхлопного газа также понижается, когда мочевинная вода впрыскивается из добавляющего клапана 42 в выпускной канал 2. Когда температура выхлопных газов во время завершения второго управления ниже допустимой температуры выхлопных газов, третье управление может начинаться одновременно с тем, когда второе управление завершается. Соответственно, может сокращаться время работы в режиме ожидания ECU 10, так что может уменьшаться потребление мощности.
[0096] Фиг. 11 является временной диаграммой в случае выполнения первого управления, второго управления и третьего управления согласно настоящему варианту осуществления. На фиг. 11, частота вращения двигателя 1 внутреннего сгорания, температура добавляющего клапана 42, температура выхлопных газов, команда добавления, команда обратного всасывания, осажденное количество, размер частиц отложений, команда отвода и концентрация PM проиллюстрированы в этом порядке с начала. Период от T1 до T2 определяется идентично периоду от T1 до T2 на фиг. 5.
[0097] После T2, мочевинная вода подается в добавляющий клапан 42. Поскольку мочевинная вода забирает тепло из добавляющего клапана 42, температура добавляющего клапана 42 быстро понижается. Мочевинная вода также впрыскивается в выпускной канал 2, так что температура выхлопных газов также быстро понижается. Затем, во время, представленное посредством T21, температура выхлопных газов становится меньше допустимой температуры выхлопных газов. Таким образом, когда температура выхлопных газов достигает допустимой температуры выхлопных газов, ECU 10 завершает второе управление. Таким образом, второе управление завершается, когда выпуск отложений завершается, и температура выхлопных газов понижается в достаточной степени. Затем третье управление начинается одновременно с тем, когда второе управление завершается в T21. Поскольку температура выхлопных газов понижается до допустимой температуры выхлопных газов в T21, увеличение размера частиц отложений подавляется даже при выполнении третьего управления после этого. В данный момент, время, достаточно длительное для того, чтобы уменьшать концентрацию PM, истекло со времени остановки 1 двигателя внутреннего сгорания, и в силу этого концентрация PM также меньше допустимой концентрации. Следовательно, третье управление начинается в T21. Затем третье управление завершается во время, выражаемое посредством T22. Время T22 определяется аналогично времени T2, когда завершается первое управление. После того, как завершается третье управление, во время, выражаемое посредством T22, образование отложений и увеличение размера частиц отложений подавляется.
[0098] Фиг. 12 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей последовательности операций первого управления, второго управления и третьего управления согласно настоящему варианту осуществления. Блок-схема последовательности операций способа выполняется посредством ECU 10 в каждое указанное время. Этапы, которые выполняют обработку, идентичную обработке на блок-схеме последовательности операций способа, описанной выше, обозначены посредством идентичных ссылок с номерами, с тем чтобы опускать их описание. Некоторые этапы, которые выполняют обработку, идентичную обработке на блок-схеме последовательности операций способа, описанной выше, опускаются на чертеже. В настоящем варианте осуществления, ECU 10 выступает в качестве устройства управления посредством выполнения обработки на блок-схеме последовательности операций способа, проиллюстрированной на фиг. 12.
[0099] На блок-схеме последовательности операций способа, проиллюстрированной на фиг. 12, обработка от этапа S101 до этапа S108 является идентичной обработке на блок-схеме последовательности операций способа, проиллюстрированной на фиг. 6. На блок-схеме последовательности операций способа, проиллюстрированной на фиг. 12, когда положительное определение выполнено на этапе S108, обработка переходит к этапу S401. На этапе S401, определяется то, меньше или нет температура выхлопных газов допустимой температуры выхлопных газов. В этом случае, температура выхлопных газов может быть заменена температурой добавляющего клапана 42, и может быть определено то, меньше или нет температура добавляющего клапана 42 допустимой температуры клапана. Поскольку температура добавляющего клапана 42 связана с температурой выхлопных газов, определение выполняется только на основе температуры выхлопных газов на этапе S401. В ходе выполнения второго управления, температура выхлопных газов может определяться посредством температурного датчика 11, и может определяться то, меньше или нет температура выхлопных газов допустимой температуры выхлопных газов. Тем не менее, поскольку температура выхлопных газов в ходе выполнения второго управления может оцениваться из температуры выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания и температуры мочевинной воды, момент времени, когда температура выхлопных газов становится меньше допустимой температуры выхлопных газов, может получаться из температуры выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания и температуры мочевинной воды. Таким образом, время завершения второго управления может получаться в то время, когда двигатель 1 внутреннего сгорания остановлен. На этапе S401 может быть определено то, прошло или нет такое полученное время завершения второго управления. Когда положительное определение выполнено на этапе S401, обработка переходит к этапу S109, тогда как когда отрицательное определение выполнено, блок-схема последовательности операций способа ориентировочно завершается. Допустимая температура выхлопных газов в настоящем варианте осуществления соответствует допустимой температуре в настоящем изобретении.
[0100] Как описано выше, согласно настоящему варианту осуществления, третье управление может быстро начинаться посредством быстрого понижения температуры выхлопных газов. Соответственно, период от остановки двигателя 1 внутреннего сгорания до завершения третьего управления может сокращаться. Это экономит электроэнергию в режиме ожидания, которую ECU 10 потребляет при ожидании начала третьего управления после завершения второго управления, так что может уменьшаться потребление мощности.
[0101] Пятый вариант осуществления
В вышеприведенном варианте осуществления, ECU 10 управляет насосом 44 и добавляющим клапаном 42 таким образом, чтобы возвращать всю мочевинную воду в добавляющем клапане 42 и канале 43 для мочевинной воды в бак 41 при первом управлении. В настоящем варианте осуществления, ECU 10 управляет насосом 44 и добавляющим клапаном 42 таким образом, чтобы возвращать часть мочевинной воды в добавляющем клапане 42 и канале 43 для мочевинной воды в бак 41 при первом управлении. При третьем управлении, согласно настоящему варианту осуществления, ECU 10 управляет насосом 44 и добавляющим клапаном 42 таким образом, чтобы возвращать всю мочевинную воду в добавляющем клапане 42 и канале 43 для мочевинной воды в бак 41, как и в случае вышеописанного варианта осуществления.
[0102] Здесь, фиг. 13 является видом в сечении добавляющего клапана 42 и выпускного канала 2 около добавляющего клапана 42 согласно настоящему варианту осуществления. Добавляющий клапан 42 включает в себя основной корпус 100, и основной корпус 100 включает в себя иглу 101 внутри основного корпуса 100. Игла 101 приводится в действие посредством электромагнитного приводного механизма 102. Электромагнитный приводной механизм 102 соединяется с ECU 10 через электрическую линию. Электромагнитный приводной механизм 102 управляется посредством ECU 10. На переднем конце основного корпуса 100, отверстие 103 форсунки формируется с возможностью открываться в выпускной канал 2. Отверстие 103 форсунки открывается и закрывается посредством иглы 101. На заднем конце основного корпуса 100 предоставляется стыковочная часть 104 с возможностью соединяться с каналом 43 для мочевинной воды. Мочевинная вода, вытекающая из стыковочной части 104, циркулирует в основном корпусе 100 около иглы 101 и достигает отверстия 103 форсунки. В ходе управления обратным всасыванием, выхлопной газ протекает в основной корпус 100 через отверстие 103 форсунки. На внешней периферии основного корпуса 100, радиатор 105 предоставляется с возможностью излучать тепло из добавляющего клапана 42 до атмосферы. Радиатор 105 состоит из множества радиаторных пластин 105A, изготовленных из листового металла, имеющего круглую форму. Радиаторные пластины 105A располагаются через равные интервалы, при этом каждая поверхность радиаторных пластин 105A является ортогональной к центральной оси основного корпуса 100. Соответственно, мочевинная вода, циркулирующая в добавляющем клапане 42, проходит через радиатор 105. Хотя радиатор 105, проиллюстрированный на фиг. 13, состоит из радиаторных пластин с воздушным охлаждением, радиаторные пластины с водяным охлаждением могут использоваться вместо радиаторных пластин с воздушным охлаждением. Канал 43 для мочевинной воды имеет более высокое сопротивление коррозии от аммиака, чем добавляющий клапан 42. Хотя радиатор 105 предоставляется в добавляющем клапане 42 в настоящем варианте осуществления, вместо этого радиатор 105 может предоставляться в канале 43 для мочевинной воды. Кроме того, радиатор 105 может предоставляться не интегрированно с добавляющим клапаном 42 или каналом 43 для мочевинной воды, а может предоставляться отдельно.
[0103] Здесь, если управление обратным всасыванием выполняется сразу после остановки двигателя 1 внутреннего сгорания, повышается концентрация PM в добавляющем клапане 42, и температура добавляющего клапана 42 становится более высокой. Как следствие, как описано на фиг. 2 и 3, размер частиц отложений увеличивается в добавляющем клапане 42. Таким образом, когда размер частиц отложений увеличивается, может возникать засорение добавляющего клапана 42 или износ элементов в добавляющем клапане 42. Если управление обратным всасыванием не выполняется сразу после остановки двигателя 1 внутреннего сгорания, мочевинная вода гидролизируется таким образом, что формируется аммиак в добавляющем клапане 42, что может вызывать коррозию добавляющего клапана 42. Кроме того, может образовываться большое количество отложений, вызываемых посредством мочевинной воды.
[0104] Соответственно, в настоящем варианте осуществления, минимальное количество мочевинной воды, которое может подавлять формирование аммиака и увеличение размера частиц отложений, всасывается обратно при первом управлении. Таким образом, в настоящем варианте осуществления, мочевинная вода всасывается обратно в концевую часть радиатора 105 на стороне бака 41 ("позиция обратного всасывания" на фиг. 13). Здесь, передний конец добавляющего клапана 42, т.е. периферийная часть отверстия 103 форсунки, принимает тепло из выхлопного газа в выпускном канале 2 и из выпускного канала 2. Соответственно, температура переднего конца добавляющего клапана 42 увеличивается сразу после остановки двигателя 1 внутреннего сгорания. Тепло перемещается через основной корпус 100 и в добавляющий клапан 42 на стороне бака 41, т.е. на задней торцевой стороне добавляющего клапана 42. Тем не менее, поскольку радиатор 105 существует на пути, тепло, переносимое из передней концевой части добавляющего клапана 42, идет в радиатор 105. Поскольку тепло излучается в атмосферу в радиаторе 105, тепло практически не переносится в часть добавляющего клапана 42 больше со стороны бака 41, чем со стороны радиатора 105. Соответственно, в части больше со стороны выпускного канала 2, чем со стороны радиатора 105, и в радиаторе 105 температура добавляющего клапана 42 становится высокой. По сравнению с высокой температурой, температура добавляющего клапана 42 больше со стороны бака 41, чем со стороны радиатора 105, является низкой.
[0105] Здесь, фиг. 14 иллюстрирует взаимосвязь между расстоянием от переднего конца добавляющего клапана 42 и температурой. Таким образом, в то время как часть, идущая из переднего конца добавляющего клапана 42 в радиатор 105, имеет относительно высокую температуру, часть добавляющего клапана 42 больше со стороны бака 41, чем со стороны радиатора 105, имеет низкую температуру. Часть добавляющего клапана 42 больше со стороны бака 41, чем со стороны концевой части на стороне бака 41 радиатора 105, имеет температуру ниже предельной температуры.
[0106] Следовательно, во время выполнения первого управления, мочевинная вода всасывается обратно, по меньшей мере, в часть добавляющего клапана 42 больше со стороны бака 41, чем со стороны радиатора 105, так что может подавляться образование отложений и формирование аммиака в добавляющем клапане 42. Поскольку количество выхлопного газа, всасываемого из выпускного канала 2 в добавляющий клапан 42 в ходе первого управления, может быть ограничено, также может уменьшаться количество PM, всасываемых в добавляющий клапан 42. Соответственно, даже когда отложения образуются, может подавляться увеличение размера частиц отложений. В настоящем варианте осуществления, ECU 10 выступает в качестве устройства управления в настоящем изобретении посредством работы насоса 44 таким образом, чтобы всасывать обратно мочевинную воду вверх в концевую часть радиатора 105 на стороне бака 41 (в "позицию обратного всасывания" на фиг. 13). В настоящем варианте осуществления, количество всасываемой обратно мочевинной воды, когда мочевинная вода всасывается обратно в "позицию обратного всасывания" по фиг. 13, соответствует заданному количеству в настоящем изобретении. Количество всасываемой обратно мочевинной воды равно пропускной способности части, идущей из переднего конца добавляющего клапана 42 в концевую часть радиатора 105 на стороне бака 41.
[0107] Фиг. 15 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей последовательности операций первого управления, второго управления и третьего управления согласно настоящему варианту осуществления. Блок-схема последовательности операций способа выполняется посредством ECU 10 в каждое указанное время. Этапы, которые выполняют обработку, идентичную обработке на блок-схеме последовательности операций способа, описанной выше, обозначены посредством идентичных ссылок с номерами, с тем чтобы опускать их описание.
[0108] На блок-схеме последовательности операций способа, проиллюстрированной на фиг. 15, когда этап S103 завершается, обработка переходит к этапу S501. На этапе S501, ECU 10 определяет то, равно или превышает либо нет время выполнения первого управления пятое предварительно определенное время. Время выполнения первого управления подсчитывается посредством ECU 10. Пятое предварительно определенное время получается заранее посредством эксперимента или моделирования в качестве времени, требуемого для того, чтобы всасывать мочевинную воду в добавляющем клапане 42 обратно в концевую часть радиатора 105 на стороне бака 41, и сохраняется в ECU 10. На этапе S501, ECU 10 определяет то, завершается или нет обратное всасывание мочевинной воды вверх в позицию обратного всасывания, проиллюстрированную на фиг. 13. Пятое предварительно определенное время представляет собой период времени до тех пор, пока количество мочевинной воды, возвращаемой в бак 41, не станет количеством (т.е. указываемым количеством), соответствующим количеству мочевинной воды, накопленному в части, идущей из переднего конца добавляющего клапана 42 в концевую часть радиатора 105 на стороне бака 41 (т.е. пропускной способности части, идущей из переднего конца добавляющего клапана 42 в концевую часть радиатора 105 на стороне бака 41). Таким образом, можно сказать, что на этапе S501, ECU 10 определяет то, достигает или нет количество мочевинной воды, возвращаемое в бак 41, заданного количества. Когда положительное определение выполнено на этапе S501, обработка переходит к этапу S105, тогда как когда отрицательное определение выполнено, блок-схема последовательности операций способа ориентировочно завершается.
[0109] На блок-схеме последовательности операций способа, проиллюстрированной на фиг. 15, когда этап S107 завершается, обработка переходит к этапу S502. На этапе S502, ECU 10 определяет то, равно или превышает либо нет время выполнения второго управления шестое предварительно определенное время. Время выполнения второго управления подсчитывается посредством ECU 10. Шестое предварительно определенное время в данном документе получается заранее посредством эксперимента или моделирования в качестве времени, требуемого для того, чтобы заполнять добавляющий клапан 42 и канал 43 для мочевинной воды мочевинной водой, и сохраняется в ECU 10. Можно сказать, что шестое предварительно определенное время представляет собой время до тех пор, пока количество мочевинной воды, выпускаемое из бака 41, не станет количеством (т.е. указываемым количеством), соответствующим пропускной способности части, идущей из переднего конца добавляющего клапана 42 в концевую часть радиатора 105 на стороне бака 41. Таким образом, можно сказать, что на этапе S502, ECU 10 определяет то, становится или нет количество мочевинной воды, выпускаемое из бака 41, заданным количеством или более. Шестое предварительно определенное время на этапе S502 может быть идентичным или отличающимся от пятого предварительно определенного времени на этапе S501. Когда шестое предварительно определенное время задается равным или большим пятого предварительно определенного времени, мочевинная вода впрыскивается из добавляющего клапана 42 в выпускной канал 2, так что отложения могут более надежно выпускаться. Можно сказать, что на этапе S502, ECU 10 определяет то, завершается или нет выпуск отложений из добавляющего клапана 42. Когда положительное определение выполнено на этапе S502, обработка переходит к этапу S109, тогда как когда отрицательное определение выполнено, блок-схема последовательности операций способа ориентировочно завершается.
[0110] Как описано выше, согласно настоящему варианту осуществления, минимальное необходимое количество мочевинной воды всасывается обратно в бак 41 таким образом, что высокотемпературная область в добавляющем клапане 42 не заполняется мочевинной водой. Это позволяет подавлять формирование аммиака и образование отложений. Поскольку всасываемое количество PM в добавляющем клапане 42 уменьшается, может подавляться увеличение размера частиц отложений, если отложения должны образовываться.
[0111] В настоящем варианте осуществления, мочевинная вода всасывается обратно в концевую часть радиатора 105 на стороне бака 41 при первом управлении. Тем не менее, вместо этого мочевинная вода может всасываться обратно в часть добавляющего клапана 42 больше со стороны бака 41, чем со стороны концевой части на стороне бака 41 радиатора 105. Например, при первом управлении, мочевинная вода может всасываться обратно в концевую часть стыковочной части 104 на стороне бака 41, т.е. в заднюю концевую часть добавляющего клапана 42. Здесь, когда аммиак формируется в добавляющем клапане 42, коррозия может возникать в добавляющем клапане 42. В качестве решения, мочевинная вода всасывается обратно в заднюю концевую часть добавляющего клапана 42, так что может подавляться формирование аммиака. Как результат, может подавляться коррозия в добавляющем клапане 42. В этом случае, количество всасываемой обратно мочевинной воды в бак 41, когда мочевинная вода всасывается обратно в заднюю концевую часть добавляющего клапана 42, т.е. пропускная способность добавляющего клапана 42, соответствует заданному количеству в настоящем изобретении. Даже если аммиак должен формироваться в канале 43 для мочевинной воды, возникновение коррозии в канале 43 для мочевинной воды подавляется, поскольку канал 43 для мочевинной воды имеет более высокое сопротивление коррозии от аммиака, чем добавляющий клапан 42. Позиция обратного всасывания при первом управлении не ограничена концевой частью радиатора 105 на стороне бака 41, но может быть частью добавляющего клапана 42 больше со стороны бака 41, чем со стороны концевой части на стороне бака 41 радиатора 105. Хотя радиатор 105 предоставляется в добавляющем клапане 42 в настоящем варианте осуществления, вместо этого радиатор 105 может предоставляться в канале 43 для мочевинной воды. В этом случае, при первом управлении, мочевинная вода может всасываться обратно в концевую часть радиатора 105 на стороне бака 41.
[0112] В настоящем варианте осуществления, ECU 10 может определять время выполнения первого управления на основе температуры выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания. Таким образом, время выполнения первого управления может задаваться равным пятому предварительно определенному времени, когда прогнозируется, что размер частиц отложений должен становиться предельным размером частиц или более, если время выполнения первого управления задается равным или большим первого предварительно определенного времени, описанного в первом варианте осуществления. Когда прогнозируется, что размер частиц отложений должен становиться меньше предельного размера частиц, время выполнения первого управления может задаваться равным первому предварительно определенному времени. Поскольку размер частиц отложений во время завершения первого управления коррелируется с температурой выхлопного газа во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания, время выполнения первого управления может определяться на основе температуры выхлопного газа во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания. Взаимосвязь между временем выполнения первого управления и температурой выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания может получаться заранее посредством эксперимента или моделирования и может сохраняться в ECU 10.
[0113] Шестой вариант осуществления
В вышеприведенном варианте осуществления, второе управление начинается одновременно с завершением первого управления. В первом варианте осуществления и втором варианте осуществления, третье управление начинается одновременно с завершением второго управления. Тем не менее, необязательно начинать второе управление одновременно с завершением первого управления и начинать третье управление одновременно с завершением второго управления. Если второе управление выполняется для того, чтобы выпускать отложения из добавляющего клапана 42 в выпускной канал 2, второе управление может начинаться, по меньшей мере, когда размер частиц отложений меньше предельного размера частиц. Соответственно, в настоящем варианте осуществления, второе управление начинается во время, которое находится после времени завершения первого управления, т.е. когда оценивается, что размер частиц отложений меньше предельного размера частиц. В этом случае, второе управление может начинаться непосредственно перед временем, когда оценивается, что размер частиц отложений достигает предельного размера частиц.
[0114] Здесь, по мере того, как температура выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания становится более высокой, температура выхлопных газов после завершения первого управления является более высокой. Как проиллюстрировано на фиг. 7, по мере того, как температура выхлопных газов становится более высокой, размер частиц отложений становится большим. Соответственно, по мере того, как температура выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания становится более высокой, размер частиц отложений после завершения первого управления становится большим. Следовательно, период до тех пор, пока размер частиц отложений не достигнет предельного размера частиц после того, как завершается первое управление, становится меньше по мере того, как температура выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания становится более высокой. Таким образом, температура выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания коррелируется с периодом до тех пор, пока размер частиц отложений не достигнет предельного размера частиц после того, как завершается первое управление. Соответственно, в настоящем варианте осуществления, по мере того, как температура выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания становится более высокой, период со времени завершения первого управления до времени начала второго управления задается меньшим. Взаимосвязь между температурой выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания и периодом со времени завершения первого управления до времени начала второго управления получается заранее посредством эксперимента или моделирования, и полученная взаимосвязь сохраняется в ECU 10.
[0115] Кроме того, если третье управление выполняется, когда температура добавляющего клапана 42 или температура выхлопных газов по-прежнему является высокой, повторное образование отложений может возникать, когда выхлопной газ всасывается в добавляющий клапан 42, и размер частиц отложений может становиться предельным размером частиц или более. Соответственно, в настоящем варианте осуществления, третье управление начинается в то время, когда прогнозируется, что размер частиц отложений должен быть меньше предельного размера частиц даже при выполнении третьего управления.
[0116] Более конкретно, чтобы не допускать становления размера частиц отложений предельным размером частиц или больше, температура добавляющего клапана 42 во время начала третьего управления и температура выхлопных газов во время начала третьего управления должна быть достаточно низкой. Соответственно, в настоящем варианте осуществления, третье управление начинается в то время, когда прогнозируется, что размер частиц отложений должен быть меньше предельного размера частиц даже при выполнении третьего управления. Поскольку температура добавляющего клапана 42 коррелируется с температурой выхлопных газов, температура выхлопных газов также может использоваться в качестве основы определения того, понижается или нет температура добавляющего клапана 42 в достаточной степени.
[0117] Здесь, по мере того, как температура выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания становится более высокой, время до тех пор, пока температура выхлопных газов не понизится в достаточной степени, становится большим. Следовательно, когда размер частиц отложений задается таким образом, что он становится меньше предельного размера частиц даже при выполнении третьего управления, период со времени завершения второго управления до времени начала третьего управления становится большим по мере того, как температура выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания становится более высокой. Соответственно, в настоящем варианте осуществления, по мере того, как температура выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания становится более высокой, период со времени завершения второго управления до времени начала третьего управления задается большим. Взаимосвязь между температурой выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания и периодом со времени завершения второго управления до времени начала третьего управления получается заранее посредством эксперимента или моделирования, и полученная взаимосвязь сохраняется в ECU 10.
[0118] Фиг. 16 является временной диаграммой в случае выполнения первого управления, второго управления и третьего управления согласно настоящему варианту осуществления. На фиг. 16, частота вращения двигателя 1 внутреннего сгорания, температура добавляющего клапана 42, температура выхлопных газов, команда добавления, команда обратного всасывания, осажденное количество, размер частиц отложений, команда отвода и концентрация PM проиллюстрированы в этом порядке с начала. Период от T1 до T31 определяется идентично периоду от T1 до T2 на фиг. 5. Период от T31 до T32 определяется на основе периода до тех пор, пока размер частиц отложений не достигнет предельного размера частиц. Период от T31 до T32 становится меньше по мере того, как температура выхлопных газов во время T1 становится более высокой. Здесь, даже когда увеличение температуры добавляющего клапана 42 завершается в T31, размер частиц отложений увеличивается после этого, если размер частиц отложений не совмещается. Следовательно, размер частиц отложений может увеличиваться в период от T31 до T32. Время T32 задается в качестве момента времени непосредственно перед тем, как размер частиц отложений превышает предельный размер частиц. В T32, активируется команда отвода, и второе управление начинается. Как результат, уменьшается количество отложений, и также подавляется увеличение размера частиц отложений. Период от T32 до T33 определяется идентично периоду от T2 до T3 на фиг. 5.
[0119] Во время T33, когда второе управление завершается, температура выхлопных газов выше допустимой температуры выхлопных газов. Затем температура выхлопных газов понижается вследствие излучения тепла в атмосферу. Время T34 представляет собой время, когда активируется команда обратного всасывания, и также представляет собой время, когда начинается третье управление. Период от T33 до T34 становится большим по мере того, как температура выхлопных газов во время T1 становится более высокой. Поскольку температура выхлопных газов становится меньше допустимой температуры выхлопных газов в T34, увеличение размера частиц отложений подавляется даже при начале третьего управления. Время T35, которое представляет собой время, когда завершается третье управление, определяется идентично случаю времени T31, т.е. когда завершается первое управление.
[0120] Поскольку размер частиц отложений также затрагивается посредством концентрации PM, коррекция на основе концентрации PM может выполняться, когда определяется время начала второго управления и время начала третьего управления. Таким образом, поскольку размер частиц отложений имеет тенденцию увеличиваться с более высокой концентрацией PM, может сокращаться период со времени завершения первого управления до времени начала второго управления, и может увеличиваться период со времени завершения второго управления до времени начала третьего управления.
[0121] Фиг. 17 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей последовательности операций первого управления, второго управления и третьего управления согласно настоящему варианту осуществления. Блок-схема последовательности операций способа выполняется посредством ECU 10 в каждое указанное время. Этапы, которые выполняют обработку, идентичную обработке на блок-схеме последовательности операций способа, описанной выше, обозначены посредством идентичных ссылок с номерами, с тем чтобы опускать их описание. Некоторые этапы, которые выполняют обработку, идентичную обработке на блок-схеме последовательности операций способа, описанной выше, опускаются на чертеже. В настоящем варианте осуществления, ECU 10 выступает в качестве устройства управления посредством выполнения обработки на блок-схеме последовательности операций способа, проиллюстрированной на фиг. 17.
[0122] На блок-схеме последовательности операций способа, проиллюстрированной на фиг. 17, когда обработка этапа S202 завершается, обработка переходит к этапу S601. На этапе S601, вычисляются период со времени завершения первого управления до времени начала второго управления и период со времени завершения второго управления до времени начала третьего управления. Периоды получаются на основе температуры выхлопных газов во время остановки двигателя, полученной на этапе S202. Здесь, по мере того, как температура выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания становится более высокой, период со времени завершения первого управления до времени начала второго управления становится меньше. Кроме того, по мере того, как температура выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания становится более высокой, период со времени завершения второго управления до времени начала третьего управления становится большим. Такая взаимосвязь получается заранее посредством эксперимента или моделирования и сохраняется в ECU 10. После того, как обработка этапа S601 завершается, обработка переходит к этапу S102. Обработка от этапа S102 до этапа S105 является идентичной обработке на блок-схеме последовательности операций способа, проиллюстрированной на фиг. 6.
[0123] На блок-схеме последовательности операций способа, проиллюстрированной на фиг. 17, когда обработка этапа S105 завершается, либо когда отрицательное определение выполнено на этапе S102, обработка переходит к этапу S602. На этапе S602, определяется то, достигнуто или нет время начала второго управления. На этапе S602, определяется то, достигает или нет период, истекший со времени завершения первого управления, периода со времени завершения первого управления до времени начала второго управления, вычисленного на этапе S601. Период со времени завершения первого управления подсчитывается посредством ECU 10. Когда положительное определение выполнено на этапе S602, обработка переходит к этапу S106, тогда как когда отрицательное определение выполнено, блок-схема последовательности операций способа ориентировочно завершается. Обработка на этапах S106-S109 является идентичной обработке на блок-схеме последовательности операций способа, проиллюстрированной на фиг. 6.
[0124] На блок-схеме последовательности операций способа, проиллюстрированной на фиг. 17, когда обработка этапа S109 завершается, либо когда отрицательное определение выполнено на этапе S106, обработка переходит к этапу S603. На этапе S603, определяется то, достигнуто или нет время начала третьего управления. На этапе S603, определяется то, достигает или нет период со времени завершения второго управления периода со времени завершения второго управления до времени начала третьего управления, вычисленного на этапе S601. Период со времени завершения второго управления подсчитывается посредством ECU 10. Когда положительное определение выполнено на этапе S603, обработка переходит к этапу S101, тогда как когда отрицательное определение выполнено, блок-схема последовательности операций способа ориентировочно завершается. Обработка от этапа S110 до этапа S113 является идентичной обработке на блок-схеме последовательности операций способа, проиллюстрированной на фиг. 6.
[0125] Как описано выше, согласно настоящему варианту осуществления, по мере того, как температура выхлопных газов становится более высокой во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания, период со времени завершения первого управления до времени начала второго управления задается меньшим, так что можно не допускать становления размера частиц отложений предельным размером частиц или более. Кроме того, достаточное количество времени требуется между временем завершения первого управления и временем начала второго управления таким образом, что температура выхлопных газов понижается в течение времени. Как результат, даже когда второе управление выполняется после этого, может подавляться формирование аммиака. Кроме того, по мере того, как температура выхлопных газов во время остановки 1 двигателя внутреннего сгорания становится более высокой, период со времени завершения второго управления до времени начала третьего управления задается большим. Как результат, температура выхлопных газов понижается во время завершения третьего управления, что позволяет не допускать становления размера частиц отложений предельным размером частиц или более после завершения третьего управления. Следовательно, может подавляться износ добавляющего клапана 42, либо может подавляться возникновение засорения в добавляющем клапане 42.