CN107076001B - 还原剂喷射装置的控制装置及控制方法、以及还原剂喷射装置 - Google Patents
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Abstract
本发明效率良好地将喷射阀加热而使尿素的结晶较早地融化，减少电池的电力消耗量并抑制线圈的劣化。在还原剂喷射装置的控制装置中，具备通电控制部，所述还原剂喷射装置的控制装置在内燃机的启动时将还原剂向装置内填充，进行由喷射阀使前述还原剂向前述内燃机的排气通路喷射的控制，所述通电控制部进行下述控制：在前述内燃机的排气温度成为既定的阈值以上后，向前述喷射阀的线圈通电既定时间，由此使前述喷射阀升温，促进在前述喷射阀内析出的前述还原剂的结晶的融化。
Description
技术领域
本发明涉及还原剂喷射装置的控制装置及控制方法、以及还原剂喷射装置，所述还原剂喷射装置的控制装置进行用来向内燃机的排气通路喷射还原剂的还原剂喷射装置的控制。
背景技术
在搭载于车辆上的柴油发动机等内燃机的排气中含有NOX（氮氧化物）。作为通过将该NOX还原而分解为氮及水蒸气等来将排气净化的装置，尿素SCR（选择性催化还原）系统已实用化。尿素SCR系统是通过使用尿素水溶液作为还原剂、使排气中的NOX与氨反应、来将NOX分解的系统。
该尿素SCR系统具备配置在排气通路中的选择还原催化剂、和用来向比选择还原催化剂靠上游侧的排气通路喷射尿素水溶液的还原剂喷射装置。选择还原催化剂是具有以下功能的催化剂：将尿素水溶液分解而生成的氨吸附，促进流入的排气中的NOX与氨的还原反应。此外，还原剂喷射装置具备将收容在储存罐内的尿素水溶液压送的泵、将由泵压送的尿素水溶液喷射的喷射阀、和进行泵及喷射阀的控制的控制装置。
在尿素SCR系统中使用的尿素水溶液的凝固点根据浓度而不同。即使是最低的凝固点，其温度也是零下11℃左右。因此，在内燃机的停止时尿素水溶液从系统内被回收到储存罐中，使得不会因在停车中发生尿素水溶液的凝固、体积膨胀而泵或喷射阀、使尿素水溶液流通的配管等损坏。被回收的尿素水溶液在下次内燃机的启动时被再填充到系统内。
如果在尿素SCR系统中，在内燃机的停止时，借助从排气管传递来的热将残留在喷射阀内的尿素水溶液加热，则有水分蒸发而尿素的结晶析出的情况。具体而言，在因水分的蒸发而尿素的结晶析出、或因水分的蒸发而尿素水溶液的浓度上升后，当喷射阀下降到大气温度时，有未充分溶解到水溶液中的尿素的结晶析出的情况。如果这样的尿素的结晶析出，则喷射阀的阀体固粘，成为下次内燃机的启动时喷射阀动作不良的原因。
但是，由于结晶化的尿素容易溶解到水中，所以通过向喷射阀供给尿素水溶液，能将喷射阀的动作不良消除。此外，由于这样的结晶在高温下融化，所以通过排气温度上升，能借助经由排气管传递来的热将喷射阀的动作不良消除。但是，在内燃机的启动时，在尿素的结晶溶解到尿素水溶液中、或者借助排气热而融化之前的期间中也产生排气，所以希望使尿素的结晶迅速地融化。
这里，虽然不是将结晶化的尿素融化的技术，但已知有借助向喷射阀的线圈的通电而使线圈发热、使在喷射阀内冻结的尿素水溶液解冻的技术。例如，在专利文献1中，公开了以下这样的技术：当储存罐中的尿素水溶液的温度比预先设定的下限温度低时，向喷射阀的线圈供给尿素水溶液不喷射的程度的电流，使线圈发热。
专利文献1：日本特开2013－221425号公报。
但是，专利文献1所记载的技术是以将冻结的尿素水溶液解冻为目的的技术，而不是用于析出到喷射阀内的尿素的结晶的融化的技术。进而，在专利文献1所记载的技术中，当储存罐中的尿素水溶液的温度比下限温度低时，向线圈通电。另一方面，即使在尿素水溶液为解冻状态的温度下，也可能存在尿素的结晶，所以专利文献1所记载的技术不意图使尿素的结晶融化。
如果将专利文献1所记载的技术应用于尿素的结晶的融化，则可以想到以下这样的问题。即，如果在内燃机的启动时，刚启动后就向线圈供给电流，则由于与喷射阀邻接的排气管等部件也是低温，所以从线圈产生的热被周围的部件夺走。因而，需要长时间向线圈通电直到使尿素的结晶融化，电池的电力消耗量有可能变大。此外，如果向线圈的通电时间变长，则也有可能发生线圈的热劣化。
发明内容
所以，本发明是鉴于上述问题而做出的发明，本发明的目的是提供一种新颖的且改良的还原剂喷射装置的控制装置及控制方法、以及还原剂喷射装置，能够通过在内燃机的启动时向喷射阀的线圈短时间通电，而效率良好地将喷射阀加热，使尿素的结晶较早地融化。
为了解决上述问题，根据本发明的一技术方案，提供一种还原剂喷射装置的控制装置，在内燃机的启动时将还原剂向装置内填充，进行由喷射阀使前述还原剂向前述内燃机的排气通路喷射的控制，其特征在于，具备通电控制部，该通电控制部进行下述通电控制：在前述内燃机的排气温度成为既定的阈值以上后，向前述喷射阀的线圈通电既定时间，由此使前述喷射阀升温，促进在前述喷射阀内析出的前述还原剂的结晶的融化。
此外，也可以是，具备推测解冻时间运算部，该推测解冻时间运算部在前述内燃机的启动时，计算冻结的前述还原剂的解冻所需要的推测解冻时间；前述通电控制部在前述推测解冻时间不是零的情况下，在前述内燃机的排气温度成为既定的阈值以上后，在前述推测解冻时间经过之前开始向前述喷射阀的线圈的通电。
此外，也可以是，当解冻实施时间达到作为从前述推测解冻时间减去前述既定时间后的值的阈值时，前述通电控制部开始向前述线圈的通电。
此外，也可以是，前述通电控制部在前述推测解冻时间是零的情况下，当前述内燃机的排气温度成为既定的阈值以上时，开始向前述线圈的通电。
此外，也可以是，前述既定时间是预先设定的值。
此外，也可以是，前述既定时间是至少基于外气温设定的值。
此外，也可以是，前述既定时间是还基于前述喷射阀的电源电压设定的值。
此外，也可以是，前述推测解冻时间运算部至少基于前述还原剂的温度计算前述推测解冻时间。
此外，也可以是，前述通电控制部在前述既定时间经过之后，许可前述还原剂的喷射控制的执行。
此外，也可以是，具备结晶化推测部，该结晶化推测部推测在前一次前述内燃机的停止时是否在前述喷射阀内析出了前述结晶；当预测到前述结晶的析出时，前述通电控制部进行向前述线圈的通电控制。
此外，为了解决上述问题，根据本发明的另一技术方案，提供一种还原剂喷射装置的控制方法，在内燃机的启动时将还原剂向装置内填充，进行由喷射阀使前述还原剂向前述内燃机的排气通路喷射的控制，其特征在于，具备进行下述通电控制的步骤：在前述内燃机的排气温度成为既定的阈值以上后，向前述喷射阀的线圈通电既定时间，由此使前述喷射阀升温，促进在前述喷射阀内析出的前述还原剂的结晶的融化。
此外，为了解决上述问题，根据本发明的又一技术方案，提供一种还原剂喷射装置，其特征在于，具备：上述任一种控制装置；泵，其将储存罐内的还原剂压送；喷射阀，其将前述还原剂向内燃机的排气通路喷射。
如以上说明，根据本发明，在内燃机的启动时，在排气温度成为既定的阈值以上后向喷射阀的线圈短时间通电，由此能够效率良好地将喷射阀加热，使尿素的结晶较早地融化。因而，能够减少电池的电力消耗量，并且能够抑制线圈的劣化。
附图说明
图1是表示具备涉及本发明的实施方式的还原剂喷射装置的尿素SCR系统的概略图。
图2是表示具备电热加热器的还原剂喷射装置的结构例的概略图。
图3是表示涉及相同实施方式的还原剂喷射装置的控制装置的结构的块图。
图4是用来说明涉及相同实施方式的还原剂喷射装置的控制方法的时间图。
图5是用来说明涉及相同实施方式的还原剂喷射装置的控制方法的流程图。
图6是用来说明向喷射阀的通电控制处理的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的优选的实施方式详细地说明。另外，在本说明书及附图中，关于具有实质上相同的功能结构的构成要素，赋予相同的附图标记，由此省略重复说明。
<1.SCR系统的整体结构例>
首先，参照图1，对具备涉及本发明的第1实施方式的还原剂喷射装置20的尿素SCR系统10的整体结构例进行说明。图1是表示尿素SCR系统10的概略结构的图。尿素SCR系统10具备还原催化剂13和还原剂喷射装置20作为主要的要素。
尿素SCR系统10是使用尿素水溶液作为还原剂而将排气中的NOX还原分解的系统。尿素水溶液例如可以设为冻结温度最低的32.5%浓度的尿素水溶液。在此情况下的冻结温度是约零下11℃。此外，还已知尿素水溶液会通过水分蒸发等而尿素结晶化。
还原催化剂13配设在连接于发动机5上的排气管11的中途，具有将发动机5的排气中含有的NOX有选择地还原的功能。在本实施方式中，由还原剂喷射装置20喷射的尿素水溶液分解而生成的氨被还原催化剂13吸附，流入到还原催化剂13中的排气中的NOX被氨有选择地还原。
还原剂喷射装置20向比还原催化剂13靠上游侧的排气管11内喷射作为还原剂的尿素水溶液。基于排气中含有的NOX的浓度及还原催化剂13的氨的可吸附量等控制尿素水溶液的喷射量，使得NOX或氨不向还原催化剂13的下游侧流出。
在比还原催化剂13靠上游侧的排气管11上，设有用来检测排气温度Tgas的温度传感器15。由温度传感器15检测的排气温度Tgas也被用于还原催化剂13的温度推测。除此以外，也可以在排气管11上设置未图示的NOX浓度传感器或氨传感器等。
<2.还原剂喷射装置的结构例>
接着，对还原剂喷射装置20的结构详细地说明。如图1所示，还原剂喷射装置20具备喷射阀31和泵模组40，所述喷射阀31在比还原催化剂13靠上游侧固定在排气管11上，所述泵模组40具有将储存罐50内的尿素水溶液朝向喷射阀31压送的泵41。
喷射阀31和泵模组40借助第1供给通路57连接。在第1供给通路57上，具备用来检测向喷射阀31供给的尿素水溶液的压力的压力传感器43。此外，储存罐50和泵模组40借助第2供给通路58连接。进而，泵模组40和储存罐50还借助循环通路59连接。这样的循环通路59从第1供给通路57分支而连接在储存罐50上。在循环通路59的中途具备节流孔45。节流孔45具有以下功能：保持第1供给通路57内的压力，另一方面使剩余的尿素水溶液透过到储存罐50侧。
此外，尿素SCR系统10具备进行还原剂喷射装置20的各控制要素的控制的控制装置100。控制装置100能够经由未图示的CAN（控制器局域网络）取得发动机控制装置70的信息。例如，控制装置100能够取得关于发动机5的燃料喷射量及喷射时机、发动机转速等运转状态的信息。另外，在涉及本实施方式的尿素SCR系统10中，控制装置100和发动机控制装置70为不同的控制装置，但也可以构成为一个控制装置。
泵模组40中具备的泵41例如由电动式的隔膜泵或马达泵构成。基于控制装置100的控制信号控制泵41的输出。在本实施方式中，控制装置100构成为，对泵41的输出进行反馈控制，以便将由压力传感器43检测的尿素水溶液的压力维持为既定的目标值。此外，在发动机5的启动时，在尿素水溶液冻结的情况下，在待机直到尿素水溶液被解冻后，开始泵41的驱动。
喷射阀31使用由通电控制切换开阀及闭阀的电磁式喷射阀。这样的喷射阀31具备线圈，具有以下这样的构造：借助由向该线圈的通电产生的磁力，阀体移动而开阀。如上述那样，向喷射阀31供给的尿素水溶液的压力被以恒定的压力维持，控制装置100根据尿素水溶液的目标喷射量调节开阀时间。
在泵模组40中具备流路切换阀71。流路切换阀71对被泵41压送的尿素水溶液流动的方向进行切换。在将尿素水溶液向排气通路内喷射的情况下，流路切换阀71使尿素水溶液从储存罐50侧朝向喷射阀31侧。在此情况下，泵41的吸入口连接在第2供给通路58上，泵41的吐出口连接在第1供给通路57上。此外，在将尿素水溶液向储存罐50回收的情况下，流路切换阀71使尿素水溶液从喷射阀31侧朝向储存罐50侧。在此情况下，泵41的吸入口连接在第1供给通路57上，泵41的吐出口连接在第2供给通路58上。
但是，将尿素水溶液向储存罐50回收的手段并不限于上述方案。例如，如果泵41是能够逆旋转的泵，也可以使该泵41逆旋转而将尿素水溶液回收。或者，也可以设置回收控制用的其他的泵及回收通路。
此外，还原剂喷射装置20具备发动机5的冷却水能够循环而构成的第1冷却水通路85及第2冷却水通路87。第1冷却水通路85及第2冷却水通路87从设在发动机5上的发动机冷却装置60的冷却通路86分支，再与冷却通路86合流。第1冷却水通路85穿过储存罐50及泵模组40而配设。此外，在本实施方式中，第1冷却水通路85还沿着尿素水溶液的第1供给通路57及第2供给通路58等配设。
此外，第2冷却水通路87穿过喷射阀31的周围而配设。在第1冷却水通路85上的第2冷却水通路87的分支部位与储存罐50之间设有开闭阀81。开闭阀81被控制装置100切换开阀及闭阀，控制第1冷却水通路85的开闭。在储存罐50及泵模组40上，具备用来检测尿素水溶液的温度Turea的温度传感器51、52。
如果发动机5启动，则在第2冷却水通路87中流过冷却水。此外，在基于设在储存罐50及泵模组40上的温度传感器51、52或检测外气温度的温度传感器等的传感器值而推测为尿素水溶液冻结的情况下，将开闭阀81打开，进行尿素水溶液的解冻控制。此时的解冻时间可以基于各种温度传感器的传感器值而设定为适当的时间。进而，在发动机5的运转中基于各种传感器的传感器值推测为尿素水溶液的再冻结的情况下，也可以将开闭阀81打开而进行保温控制。
此外，在发动机5的启动后，在第2冷却水通路87中总是流过冷却水。因而，在发动机5的运转中由高温的排气热等将喷射阀31加热的状态下，在第2冷却水通路87中流过冷却水，能够将喷射阀31冷却。
另外，如图2所示，在泵模组40和第1及第2供给通路57、58等的解冻中，也可以在发动机5的冷却水以外还使用电热加热器92等。在此情况下，开闭阀81的控制基于设在储存罐50上的温度传感器51的传感器值进行，电热加热器92的开启关闭的控制基于设在泵模组40上的温度传感器52的传感器值进行。向该电热加热器92的通电、非通电由控制装置100控制。
在发动机5的启动时等、由温度传感器52检测的尿素水溶液的温度Turea是尿素水溶液的冻结温度Tfr以下的情况下，向电热加热器92通电，促进冻结的尿素水溶液的解冻。此外，当尿素水溶液的温度Turea为预先设定的既定的阈值Thre_turea以上时，使电热加热器92成为非通电状态。但是，将泵模组40内的尿素水溶液加热的装置并不限于电热加热器92。
除此以外，还可以在泵模组40及第1供给通路57、第2供给通路58等的适当的位置处装备电热加热器等加热装置。但是，涉及本实施方式的还原剂喷射装置20在喷射阀31中不具备第2冷却水通路87以外的冷却装置。
<3.控制装置>
接着，对在涉及本实施方式的还原剂喷射装置20的控制中使用的控制装置100的结构例进行说明。图3是在功能上表示控制装置100的结构中的与用于促进在喷射阀31内析出的尿素的结晶的融化的控制关联的部分的块图。该控制装置100以周知的微型计算机等为中心构成。另外，以下说明的控制装置100是在图2所示的具备电热加热器的还原剂喷射装置20的控制中使用的装置的例子。
控制装置100具备解冻控制部101、推测解冻时间运算部103、通电时间设定部105、结晶化推测部107和通电控制部110。这些各部具体而言由借助微型计算机的程序的执行实现。此外，涉及本实施方式的控制装置100能够读入外气温度Ta的信息、排气温度Tgas的信息、冷却水的温度Tcol的信息、储存罐50内的尿素水溶液的温度Turea的信息及喷射阀31的电源电压Vbat的信息。
解冻控制部101在内燃机的启动时，在基于温度传感器51、52或检测外气温度的温度传感器等的传感器值推测为尿素水溶液冻结的情况下，将开闭阀81打开并进行向电热加热器92的通电。例如，解冻控制部101在上述温度传感器的传感器值为尿素水溶液的冻结温度Tfr以下时，将开闭阀81打开并进行向电热加热器92的通电。此时的解冻时间可以基于各种温度传感器的传感器值设定为适当的时间。
此外，也可以在尿素水溶液的温度Turea成为预先设定的既定的阈值Thre_turea以上时，结束解冻控制。阈值Thre_turea在尿素水溶液的温度Turea不可能随后再回到冻结温度Tfr以下的范围中设定为适当的值。但是，如果阈值Thre_turea过高，则电池的电力消耗量增加，所以阈值Thre_turea可以设定为例如冻结温度Tfr+20℃。
但是，由解冻控制部101进行的解冻控制并不限于上述例示。例如，也可以使电热加热器92以外的加热装置动作。此外，解冻控制部101也可以在发动机5的运转中基于各种传感器的传感器值推测到尿素水溶液的再冻结的情况下，也将开闭阀81打开并向电热加热器92通电，进行保温控制。
结晶化推测部107在发动机5的启动时，根据喷射阀31内的尿素的结晶化，推测是否发生了喷射阀31的阀体的固粘。尿素的结晶化的推测方法没有特别限定，例如可以基于前次的发动机5的停止时的状况来推测在喷射阀31内是否析出了尿素的结晶。以下，对尿素的结晶化的推测方法的一例简单地说明。
例如，在发动机5的运转中，结晶化推测部107持续地记录推测的喷射阀31的受热量及散热量。此外，在发动机5的停止时，结晶化推测部107将该时点的喷射阀31具有的热量存储。在发动机5的启动时，结晶化推测部107将存储的喷射阀31的热量读出，与预先设定的阈值比较。并且，结晶化推测部107在喷射阀31的热量是阈值以上的情况下，推测为有可能在喷射阀31内尿素的结晶析出。
推测解冻时间运算部103计算冻结的尿素水溶液的解冻所需要的推测解冻时间Tdef。例如，推测解冻时间运算部103也可以基于储存罐50或泵模组40内的尿素水溶液的温度Turea，求出预先设定的推测解冻时间Tdef。在涉及本实施方式的控制装置100中，解冻控制部101根据尿素水溶液的温度Turea决定电热加热器92等的动作、非动作，所以可以预先借助模拟等求出与尿素水溶液的温度Turea对应的推测解冻时间Tdef。
因而，将针对尿素水溶液的温度Turea设定推测解冻时间Tdef的信息保存到控制装置100中，由此能够参照该信息求出推测解冻时间Tdef。推测解冻时间Tdef也可能有为零的情况。在此情况下，意味着尿素水溶液处于解冻状态。但是，推测解冻时间Tdef的计算方法并不限定于该例示，可以与尿素水溶液的温度Turea一起考虑外气温等，借助适当的方法计算推测解冻时间Tdef。
通电时间设定部105为了使在喷射阀31内析出的尿素的结晶较早地融化，设定向喷射阀31的线圈通电的时间。例如，通电时间设定部105也可以基于外气温度Ta设定通电时间T2。向喷射阀31的线圈的通电是为了使线圈发热以促进喷射阀31内的尿素的结晶的融化而进行的动作，但可以预先预测在发动机5的启动后因来自线圈的发热及排气热而喷射阀31可能受到的热量。因而，可以根据看作喷射阀31开始被加热的时点的温度的外气温度Ta来推测喷射阀31的温度达到既定温度的时间 。
设定的通电时间T2也可以设定为喷射阀31的温度达到尿素的结晶的融化点的时间，但也可以比该时间短。在尿素水溶液的解冻后向喷射阀31供给尿素水溶液，但也判明了温度越高则尿素的结晶越容易溶解到尿素水溶液中。因而，在本实施方式中，为了促进尿素的结晶的融化，不仅使尿素的结晶在高温下融化，还包括将喷射阀31加热而使得尿素的结晶容易溶解到尿素水溶液中。
但是，通电时间T2的设定方法并不限于该例示。例如，也可以代替外气温度Ta、或除了外气温度Ta以外，还基于发动机5的冷却水的温度Tcol，设定通电时间T2。这根据冷却水的温度Tcol也是与喷射阀31开始被加热的时点的温度关联的值。
进而，当设定通电时间T2时，也可以考虑向喷射阀31供给的电力的供给源的电压Vbat。例如，在电压Vbat下降的情况下，也可以将通电时间T2设定得较短、或将通电控制中止。当考虑电压Vbat而设定通电时间T2时，可以乘以与电压Vbat的值对应的系数、或对应于电压Vbat的值而对通电时间T2进行减法运算。
另外，也可以将通电时间T2代替每次设定而设为固定值。在此情况下，控制装置100可以做成不具有通电时间设定部105的结构。即使是不论外气温度Ta等如何都将通电时间T2设为固定值的情况，也能够借助仅短时间的通电使喷射阀31的温度上升，促进尿素的结晶的融化。
通电控制部110在排气温度Tgas为既定的第1阈值Thre_tgas_1以上的状态下进行向喷射阀31的通电。因而，在向喷射阀31的通电开始时，成为由排气热将排气管11等加温的状态，能够将由线圈发热产生的热量中的被喷射阀31内的阀体以外的部分及排气管11等夺走的热量进一步减少。第1阈值Thre_tgas_1例如可以设为比用来许可尿素SCR系统10的动作的第2阈值Thre_tgas_2低几度到几十度的温度。
此外，在本实施方式中，在推测出尿素的结晶化、发生了喷射阀31的阀体的固粘的情况下，通电控制部110在由推测解冻时间运算部103计算出的推测解冻时间Tdef经过之前对喷射阀31的线圈进行通电时间T2的通电。由此，线圈发热，能够使喷射阀31升温。结果，能够促进在喷射阀31内析出的尿素的结晶的融化。此时，向喷射阀31供给的电流值优选的是喷射阀31的阀体不升起的程度的值。这是因为，这样的通电控制是在向喷射阀31供给尿素水溶液之前进行的，如果使阀体升起，则然后阀体抵接在阀座面上，由此有可能发生阀体或阀座面的磨损。
此外，通电控制部110进行向喷射阀31的通电，使得推测解冻时间Tdef的结束时期与通电时间T2的结束时期一致。具体而言，通电控制部110将从推测解冻时间Tdef减去通电时间T2后的时间设定为阈值T1，当由解冻控制部101进行的解冻控制的执行时间（解冻实施时间）达到阈值T1时，开始向喷射阀31的通电。
由此，能够在尿素水溶液的解冻结束后，使开始由泵41进行的尿素水溶液的供给的时期不变晚。此外，通过使向喷射阀31的通电期间尽可能晚，能够在喷射阀31或喷射阀31的周围的排气管11等的温度上升的状态下由喷射阀31的线圈发热。因而，能够减少由喷射阀31内的阀体以外的部分或排气管11等夺走的热量，能够使相对于阀体的加热效率提高。由此，能够使为了将结晶析出的区域加热到相同程度所需要的通电时间变短，能够抑制电力量。此外，如果通电时间变短，则还带来抑制因热造成的线圈的劣化的效果。
当从开始向喷射阀31的通电起经过了通电时间T2时，通电控制部110通过设置标志等，许可尿素SCR系统10的动作。在此情况下，尿素水溶液的解冻控制也完成，当排气温度Tgas超过了第2阈值Thre_tgas_2时，开始泵41的驱动，向还原剂喷射装置20内填充尿素水溶液。此时，喷射阀31被加热，喷射阀31内的尿素的结晶融化，或者通过尿素水溶液到达而迅速地融化。因而，能够迅速地开始由喷射阀31进行的尿素水溶液的喷射控制。
另外，通电控制部110在没有推测出尿素的结晶化、喷射阀31的阀体没有固粘的情况下，立即许可尿素SCR系统10的动作。在此情况下，尿素水溶液的解冻控制完成，并且等待排气温度Tgas超过第2阈值Thre_tgas_2，开始泵41的驱动，向还原剂喷射装置20内填充尿素水溶液。
<4.还原剂喷射装置的控制方法>
接着，参照图4～图6，作为由涉及本实施方式的控制装置100执行的还原剂喷射装置的控制方法，对发动机5的启动时的尿素的结晶的融化促进控制进行说明。以下说明的控制方法的例程也可以在每次发动机5的启动时执行。
图4表示用来说明尿素的结晶的融化促进控制的时间图，图5表示用来说明尿素的结晶的融化促进控制的流程图。此外，图6表示用来详细地说明通电控制处理的流程图。另外，在以下的说明中，在也参照图1及图3的同时进行说明。
首先，如果将点火开关开启（图4的t0），则在步骤S10中，控制装置100的结晶化推测部107读入在前次的发动机5的停止时存储的状态，判别是否发生了因尿素的结晶化造成的喷射阀31的固粘。在没有发生因尿素的结晶化造成的喷射阀31的固粘的情况下（步骤S10：否），控制装置100许可尿素SCR系统10的动作。在此情况下，控制装置100等待尿素水溶液的解冻控制结束、并且排气温度Tgas达到第2阈值Thre_tgas_2，开始泵41的驱动，开始尿素水溶液的喷射控制。
另一方面，在发生了因尿素的结晶化造成的喷射阀31的固粘的情况下（步骤S10：是），在步骤S20中，控制装置100的推测解冻时间运算部103计算推测解冻时间Tdef。推测解冻时间运算部103如上述那样，例如基于储存罐50内的尿素水溶液的温度Turea，求出推测解冻时间Tdef。接着，在步骤S30中，控制装置100执行通电控制。
通电控制例如如图6所示那样执行。首先，在步骤S41中，控制装置100的通电控制部110判别排气温度Tgas是否是第1阈值Thre_tgas_1以上。在排气温度Tgas不到第1阈值Thre_thre_1的情况下（步骤S41：否），通电控制部110待机，直到排气温度Tgas成为第1阈值Thre_thre_1以上。
在排气温度Tgas为第1阈值Thre_thre_1以上的情况下（步骤S41：是），在步骤S42中，通电控制部110判别当前解冻控制是否是执行中。在解冻控制是执行中的情况下（步骤S42：是），在步骤S43中，通电控制部110判别到此为止的解冻实施时间是否为阈值T1以上。阈值T1可以设为从在步骤S20中计算出的推测解冻时间Tdef减去通电时间T2后的值。通电时间T2由通电时间设定部105基于外气温度Ta及冷却水的温度Tcol、喷射阀31的电源电压Vbat等设定。
在到此为止的解冻实施时间不到阈值T1的情况下（步骤S43：否），回到步骤S41，控制装置100重复到此为止的各步骤的处理。另一方面，在到此为止的解冻实施时间是阈值T1以上的情况下（步骤S43：是），在步骤S44中，通电控制部110开始向喷射阀31的线圈的通电（图4的t1）。在上述步骤S42中，在不需要解冻控制的情况下（包括解冻执行时间为零的情况）、或解冻控制已经结束的情况下（步骤S42：否），在该时点向步骤S44前进，通电控制部110开始向喷射阀31的线圈的通电。
向喷射阀31供给的电流值为喷射阀31的阀体不升起的范围。在开始向喷射阀31的线圈的通电后，在步骤S45中，通电控制部110反复进行通电时间是否达到阈值T2的判别（图4的t1到t2的期间）。在通电时间达到阈值T2的情况下（步骤S45：是），在步骤S46中，通电控制部110停止向喷射阀31的线圈的通电。由此，向喷射阀31的线圈的通电控制结束（图4的t2）。
在通电控制结束后，向图5的步骤S40前进，通电控制部110许可尿素SCR系统10的动作。在此情况下，尿素水溶液的解冻控制已经结束，并且排气温度Tgas达到第2阈值Thre_tgas_2，所以控制装置100迅速地开始泵41的驱动，开始尿素水溶液的喷射控制。此时，喷射阀31被加热，喷射阀31内的尿素的结晶融化，或被尿素水溶液迅速地融化。
以上，根据涉及本实施方式的还原剂喷射装置20，向喷射阀31的线圈的通电在排气温度Tgas成为第1阈值Thre_tgas_1以上后进行。此外，这样的还原剂喷射装置20在求出需要的通电时间T2的基础上，执行向线圈的通电，使得通电时间T2匹配于推测解冻时间的结束时期而结束，所述推测解冻时间预测冻结的尿素水溶液解冻。因而，在排气管11及喷射阀31某种程度被加温的状态下，在所需最低限度的通电时间T2的期间中向线圈通电，由此效率良好地将喷射阀31加热。由此，电池的电力消耗量减少，并且能够抑制由发热带来的线圈的劣化。
以上，参照附图对本发明的优选的实施方式详细地进行了说明，但本发明并不限定于这样的例子。只要是具有本发明所属技术领域中的通常的知识的人，显然就能够在权利要求书所记载的技术思想的范畴内想到各种变更例或修正例，应了解，关于这些当然也属于本发明的技术范围。
Claims (11)
1.一种还原剂喷射装置的控制装置，在内燃机的启动时将还原剂向装置内填充，进行由喷射阀使前述还原剂向前述内燃机的排气通路喷射的控制，其特征在于，具备：
通电控制部，该通电控制部进行下述通电控制：在前述内燃机的排气温度成为既定的阈值以上后，向前述喷射阀的线圈通电既定时间，由此使前述喷射阀升温，促进在前述喷射阀内析出的前述还原剂的结晶的融化；和
推测解冻时间运算部，该推测解冻时间运算部在前述内燃机的启动时，计算冻结的前述还原剂的解冻所需要的推测解冻时间；
前述通电控制部在前述推测解冻时间不是零的情况下，在前述内燃机的排气温度成为既定的阈值以上后，在前述推测解冻时间经过之前开始向前述喷射阀的线圈的通电。
2.如权利要求1所述的还原剂喷射装置的控制装置，其特征在于，
当解冻实施时间达到作为从前述推测解冻时间减去前述既定时间后的值的阈值时，前述通电控制部开始向前述线圈的通电。
3.如权利要求1所述的还原剂喷射装置的控制装置，其特征在于，
前述通电控制部在前述推测解冻时间是零的情况下，当前述内燃机的排气温度成为既定的阈值以上时，开始向前述线圈的通电。
4.如权利要求1～3中任一项所述的还原剂喷射装置的控制装置，其特征在于，
前述既定时间是预先设定的值。
5.如权利要求1～3中任一项所述的还原剂喷射装置的控制装置，其特征在于，
前述既定时间是至少基于外气温设定的值。
6.如权利要求5所述的还原剂喷射装置的控制装置，其特征在于，
前述既定时间是还基于前述喷射阀的电源电压设定的值。
7.如权利要求1～3中任一项所述的还原剂喷射装置的控制装置，其特征在于，
前述推测解冻时间运算部至少基于前述还原剂的温度计算前述推测解冻时间。
8.如权利要求1～3中任一项所述的还原剂喷射装置的控制装置，其特征在于，
前述通电控制部在前述既定时间经过之后，许可前述还原剂的喷射控制的执行。
9.如权利要求1～3中任一项所述的还原剂喷射装置的控制装置，其特征在于，
具备结晶化推测部，该结晶化推测部推测在前一次前述内燃机的停止时是否在前述喷射阀内析出了前述结晶；
当预测到前述结晶的析出时，前述通电控制部进行向前述线圈的通电控制。
10.一种还原剂喷射装置的控制方法，在内燃机的启动时将还原剂向装置内填充，进行由喷射阀使前述还原剂向前述内燃机的排气通路喷射的控制，其特征在于，具备以下步骤：
进行以下这样的通电控制，即在前述内燃机的排气温度成为既定的阈值以上后，向前述喷射阀的线圈通电既定时间，由此使前述喷射阀升温，促进在前述喷射阀内析出的前述还原剂的结晶的融化；
在前述内燃机的启动时，计算冻结的前述还原剂的解冻所需要的推测解冻时间；以及
在前述推测解冻时间不是零的情况下，在前述内燃机的排气温度成为既定的阈值以上后，在前述推测解冻时间经过之前开始向前述喷射阀的线圈的通电。
11.一种还原剂喷射装置，其特征在于，具备：
权利要求1～9中任一项所述的控制装置；
泵，该泵将储存罐内的还原剂压送；
喷射阀，该喷射阀将前述还原剂向内燃机的排气通路喷射。
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