CN109863284A - 尿素水供给系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

在基于第一参数并通过控制装置进行允许判定的尿素水供给系统(10)中，包括冷却水温度传感器(24)；控制装置(20)被构成为能够存储允许判定的结果，在系统控制停止并经过停止期间(Δt)后被重新开始的情况下，利用控制装置(20)，基于停止时存储的判定结果和重新开始后不久的冷却水温度(T5)，进行缩短允许判定所需要的时间的缩短设定。

Description

尿素水供给系统及其控制方法
技术领域
本公开涉及尿素水供给系统及其控制方法，更详细地说，涉及能够早期地喷射尿素水的尿素水供给系统及其控制方法。
背景技术
提案有对在发动机的排气通路中设置的选择性还原催化剂(SCR催化剂)供给尿素水的尿素水供给系统(例如，参照专利文献1)。该尿素水供给系统在冻结时使尿素水升温，并计算尿素水解冻所需要的时间，在经过了该时间后从尿素水喷射阀喷射尿素水。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开2014/199778号
发明内容
发明要解决的课题
然而，上述尿素水供给系统基于点火开关(起动开关)的开启关闭或发动机转速来确认尿素水的冻结状态，并设定解冻所需要的时间。故此，在发动机转速成为阈值以上并从该时刻再经过解冻所需要的时间为止，不能喷射尿素水，以尿素水作为还原剂的废气中的氮氧化物的净化将延迟。
本公开提供一种能够可靠地解冻尿素水，并缩短喷射开始所需要的时间的尿素水供给系统及其控制方法。
用于解决技术课题的手段
本公开的尿素水供给系统具有尿素水喷射阀、储罐及泵，并包括：升温装置，其使尿素水升温；状态取得装置，其取得尿素水的冻结相关的状态；以及控制装置，其与上述尿素水喷射阀、上述升温装置及上述状态取得装置相连接；在该控制装置起动的情况下，利用上述升温装置对尿素水进行升温，并基于上述状态取得装置所取得的尿素水的状态，在由上述控制装置判定是否允许由上述尿素水喷射阀喷射尿素水的判定结果为正的情况下，开始由上述尿素水喷射阀进行喷射；在上述尿素水供给系统中包括发热温度取得装置，其取得上述升温装置的发热温度；上述控制装置被构成为能够存储上述判定结果；在包括由上述升温装置进行的升温、上述是否允许的判定、由上述尿素水喷射阀进行的喷射在内的与该尿素水供给系统相关的系统控制停止后并经过停止期间后，从由上述升温装置进行的升温重新开始的情况下，通过上述控制装置基于上述系统控制停止时所存储的上述判定结果和在刚重新开始后由上述发热温度取得装置所取得的发热温度，来进行缩短上述是否允许的判定所需要的时间的缩短设定。
达成上述目的的本公开的尿素水供给系统的控制方法为，通过泵将储存在储罐中的尿素水供给到尿素水喷射阀，从该尿素喷射阀喷射时，由升温装置对尿素水进行升温，在由该升温装置进行升温的过程中取得与尿素水的冻结相关的状态，并基于所取得的与该冻结相关的状态，在是否允许由上述尿素水喷射阀喷射尿素水的判定结果为正的情况下，开始由上述尿素水喷射阀进行喷射；在包括由上述升温装置进行的升温、上述是否允许的判定、由上述尿素水喷射阀进行的喷射在内的与上述尿素水供给系统相关的系统控制停止后并经过停止期间后，从由上述升温装置进行的升温重新开始的情况下，存储上述系统控制停止时的上述判定结果；在刚重新开始后取得上述升温装置的发热温度；基于所存储的上述判定结果和所取得的上述发热温度，来进行缩短上述是否允许的判定所需要的时间的缩短设定。
发明效果
根据本公开，从系统控制停止后并经过停止期间后再次从由升温装置进行的升温重新开始系统控制的情况下，基于停止时的是否允许的判定结果和刚重新开始后的升温装置的发热温度，进行缩短该是否允许的判定所需要的时间的缩短设定。即基于停止时的判定结果和刚重新开始后的发热温度，在尿素水解冻后未再次冻结的状态下，判定系统控制是否被重新开始，并进行缩短是否允许的判定所需要的时间的缩短设定。故此，能够将是否允许的判定所需要的时间根据停止前的尿素水的解冻状况而设为能够可靠地解冻尿素水的最短时间。由此，有利于可靠地解冻尿素水并缩短喷射开始所需要的时间，能够早期地开始尿素水的喷射。
附图的简单说明
图1是示例本公开的尿素水供给系统的实施方式的结构图。
图2是示例图1的尿素水供给系统的控制方法中的与通常时的系统控制相关的方法的流程图。
图3是计算图2的设定时间的映射数据。
图4是示例图1的尿素水供给系统的控制方法中的与缩短设定相关的方法的流程图。
图5是示例图1的尿素水供给系统中的允许判定所需要的时间被缩短的系统控制相关的方法的流程图。
具体实施方式
以下参照附图说明本公开的实施方式。在图中，G1为废气、W1为冷却水、U1为尿素水。
如图1所示例的那样，实施方式的尿素水供给系统10被组装在废气净化系统中，是向选择性还原催化剂(SCR催化剂)11供给作为还原剂的尿素水的系统。
废气净化系统被由尿素水供给系统10、选择性还原催化剂11、控制装置20、以及各种传感器21～27而构成。尿素水供给系统10被由尿素水喷射阀12、供给模块13、尿素水储罐14以及冷却液阀15而构成。此外，也存在未设有冷却液阀15的情况。
尿素水喷射阀12及选择性还原催化剂11在未图示的发动机所排出的废气G1所通过的排气通道16中途的位置，相对于废气G1的流动，从上游侧向下游侧的顺序配置。此外，也可以是，在选择性还原催化剂11的下游设有氨逃逸催化剂。另外，也可以是，在选择性还原催化剂11的上游设有氧化催化剂或捕获过滤器。
尿素水喷射阀12、供给模块13、尿素水储罐14被由尿素水配管17连接，通过供给模块13所设有的泵18，尿素水U1被从尿素水储罐14供给到尿素水喷射阀12。
另外，尿素水储罐14与将尿素水喷射阀12、供给模块13及尿素水储罐14相连接的尿素水配管17成为通过冷却水配管19冷却了发动机后的冷却水W1被加温的结构，冷却水W1的流量被由冷却液阀15来调节。在本实施方式中，在尿素水储罐14的内部或与尿素水配管17相邻地配置的冷却水配管19作为使尿素水U1升温的升温装置而发挥功能。此外，也可以是，除尿素水配管17以外，通过冷却水配管19来直接加热尿素水喷射阀12和泵18的结构。
控制装置20是被由进行各种信息处理的CPU、能够读写为了进行各种信息处理所使用的程序或信息处理结果的内部存储装置，及各种接口等而构成的硬件。控制装置20与尿素水喷射阀12、泵18、排气温度传感器21、22、外部空气温度传感器23、冷却水温度传感器24、模块温度传感器25、模块压力传感器26、储罐温度传感器27、及NOx传感器30通过信号线而电连接。另外，控制装置20与进行发动机控制的发动机控制装置28和电池29通过信号线而电连接。控制装置20基于相连接的发动机控制装置28或各种传感器的测定值，来进行尿素水喷射阀12的喷射控制及泵18的驱动控制。
接着，说明尿素水供给系统10的控制方法。在尿素水供给系统10中，在为点火接通的状态(点火键或开关开启的状态)且通过电池29的送电而控制装置20启动了的情况下，对尿素水U1进行利用冷却水配管19中流动的冷却发动机后的冷却水W1的升温。接着，基于第一参数，通过控制装置20，在进行了是否允许利用尿素水喷射阀12喷射尿素水U1的判定(以下，称为允许判定)后，根据该允许判定的结果，对尿素水喷射阀12发出允许尿素水U1的喷射的指令。
具体地说，允许判定由判定尿素水U1成为解冻温度的温度判定和判定从开始尿素水U1的解冻起经过的时间为预定的允许时间以上的时间判定构成。另外，允许判定在温度判定及时间判定的判定结果分别为正的情况下，对尿素水喷射阀12发出允许尿素水U1的喷射的指令。此外，在本实施方式中，尿素水U1的解冻的开始为发动机启动而冷却水W1开始在冷却水配管19中循环时。
如图2所示例的那样，控制装置20利用控制装置20所具有的未图示的计时器对时间t1进行计数(S110)。接着，控制装置20利用状态取得装置来取得第一参数(S120)。接着，控制装置20根据第一参数中的外部空气温度T1来计算设定时间ta(S130)。
作为状态取得装置，可例举尿素水供给系统10中所存在的取得与尿素水U1的冻结相关的状态的传感器等，在本实施方式中，使用外部空气温度传感器23、模块温度传感器25及储罐温度传感器27。
第一参数是表示尿素水供给系统10中所存在的与尿素水U1的冻结相关的状态的参数。在本实施方式中，作为第一参数，使用外部空气温度传感器23所取得的外部空气温度T1、模块温度传感器25所取得的模块温度T2及储罐温度传感器27所取得的储罐温度T3。此外，作为表示尿素水U1的状态的参数，作为在尿素水U1冻结的情况下发生变化的测定值，也可以使用压力传感器26所取得的压力。另外，在尿素水喷射阀12或尿素水配管17设有温度传感器的情况下，也可以使用它们的测定值。
设定时间ta是根据外部空气温度T1并利用预定的公式或映射数据而计算出的计算值。在本实施方式中，利用映射数据来进行计算。
如图3所示例的那样，事先通过实验或试验求出映射数据，并存储在控制装置20中，由控制装置20来读取。在映射数据中，设定时间ta针对外部空气温度T1为负的关系，在外部空气温度T1低的情况下被设定为较长时间，在外部空气温度T1升高的情况下被设定为较短时间。
特别是，设定时间ta在外部空气温度T1成为零度以下的尿素水U1冻结的温度T4以下的情况被设定为更长的时间。像这样，基于尿素水U1冻结的温度T4，通过将设定时间ta在外部空气温度T1低且尿素水U1冻结的状态下设定得长，除此以外的状态下设定得短，有利于缩短时间判定所需要的时间。
接着，控制装置20判定计数的时间t1是否在设定时间ta以上(S140)。基于该经过的时间t1的判定是时间判定。时间判定是由于不可能实际测量尿素水配管17的全域的温度，所以通过时间来判定尿素水配管17中的尿素水U1的解冻而进行的。接着，控制装置20在计数的时间t1成为设定时间ta以上时，即时间判定的结果为正的情况下，判定所取得的第一参数中的模块温度T2是否成为预先设定的第一阈值Ta以上(S150)。接着，控制装置20判定第一参数中的储罐温度T3是否成为预先设定的第二阈值Tb以上(S160)。将这两个尿素水U1的温度与阈值进行比较的判定为温度判定。
第一阈值Ta及第二阈值Tb分别为事先通过实验或试验求出并存储在控制装置20中的阈值，被设定为能够判定尿素水U1解冻了的温度。
在计数的时间t1成为设定时间ta以上的情况(S140：是)，且模块温度T2及储罐温度T3的二者都成为阈值以上的情况(S150：是)，即时间判定的结果为正的情况下，且温度判定的结果为正的情况下，控制装置20发出允许尿素水喷射阀12的喷射的指令(S170)。以上温度判定(S150、S160)和时间判定(S130、S140)是允许判定，在其判定结果分别为正的情况下，发出允许尿素水喷射阀12的喷射的指令。
像这样，允许尿素水喷射阀12的喷射的指令被发出后，基于NOx传感器30的测定值等，由控制装置20进行尿素水U1的喷射控制。
作为允许判定，通过由温度判定和时间判定的2个项目来判定尿素水U1是否已解冻，由此能够判定尿素水U1是可靠地已解冻的状态。
特别是，即使在温度判定中模块温度T2及储罐温度T3为阈值以上，判定结果为正(S150：是、S160：是)的情况下，尿素水U1不限于在尿素水配管17的全域解冻，也存在尿素水配管17的局部中尿素水U1冻结的情况。关于这点，通过利用时间判定，有利于判定尿素水供给系统10中所存在的尿素水U1为全部解冻的状态。
此外，也可以将温度判定及时间判定并行处理，另外，也可以将温度判定的2个判定也并行处理。即，也可以将上述S130及S140、S150、以及S160分别并行处理。
上述尿素水供给系统10相关的系统控制(S110～S170)被构成为在点火接通的状态且在控制装置20启动的情况下进行。即系统控制停止并经过停止期间△t后，再次进行温度判定(S150、S160)和时间判定(S130、S140)这两者。因此，能够在尿素水U1可靠地解冻的状态下，进行尿素水U1的喷射，另一方面，由于允许判定所需要的时间而造成尿素水U1的喷射延迟。
因此，本实施方式的尿素水供给系统10构成为包括作为发热温度取得装置的冷却水温度传感器24，控制装置20能够存储允许判定的结果。并且，设置为如下的结构：在系统控制(S110～S170)停止并经过停止期间△t后再次利用发动机的冷却水W1进行升温的情况下，基于系统控制停止时的允许判定的结果和刚重新开始后冷却水温度传感器24所取得的冷却水温度T5，利用控制装置20进行缩短允许判定所需要的时间的缩短设定。更具体地说，该缩短设定为省略允许判定中的时间判定的设定。
以下对该该控制方法的详细情况进行说明。此外，图4所示例的缩短设定，为点火接通的状态且在控制装置20利用电池29的送电而启动的情况下，在上述系统控制进行之前进行。之后，利用该缩短设定来选择是进行图2所示的通常的系统控制，还是进行图5所示例的允许判定所需要的时间被缩短的系统控制。
如图4所示例的那样，控制装置20判定系统控制停止时的允许判定的结果是否为正(S210)。接着，控制装置20判定在系统控制刚重新开始后冷却水温度传感器24所取得的冷却水温度T5是否为预先设定的第三阈值Tc以上(S220)。
允许判定的结果是图2中的温度判定及时间判定的二者的判定结果与图5中的仅温度判定的判定结果中的某一者。
冷却水温度T5表示系统控制刚重新开始后的由冷却水配管19所组成的升温装置的发热温度。因冷却水温度T5使用将发动机冷却后的温度，冷却水温度传感器24优选被配置在能够测定从发动机排放出的冷却水W1的温度的位置。此外，在此所谓的刚重新开始后是指控制装置20刚启动之后，是刚成为点火接通的状态之后。
第三阈值Tc被设定为能够判定尿素水U1为未再次冻结的状态的温度。具体地说，第三阈值Tc优选为比外部空气温度T1高的温度，更加优选为发动机驱动的期间的冷却水W1的温度范围内的温度。即，在刚重新开始后的冷却水温度T5表示该第三阈值Tc以上的情况下，表示停止期间△t为短时间的情况或在该停止期间△t内冷却水温度T5被维持的情况。
利用以上两个判定，在系统控制停止时的判定结果为正，且冷却水温度T5为第三阈值Tc以上的情况下，进行图5所示例的缩短允许判定所需要的时间的缩短设定被实施的系统控制。另一方面，在系统控制停止时的结果为否，或冷却水温度T5小于第三阈值Tc的情况下，进行图2所示例的通常的系统控制。
如图5所示例的那样，在缩短允许判定所需要的时间的缩短设定被实施的系统控制，相对于通常的系统控制，时间判定(S110、S130、S140)被省略。在系统控制停止时的判定结果为正的情况下，是将尿素水供给系统10中所存在的尿素水U1解冻后的状态。并且，在冷却水温度T5为第三阈值Tc以上的情况下，是尿素水U1解冻后被维持在该状态的状态。
这样，系统控制停止后并经过停止期间△t再次重新开始系统控制的情况下，基于停止时的允许判定结果和刚重新开始之后的冷却水温度T5，来进行缩短允许判定所需要的时间的缩短设定。即，基于判定结果(图2：S170、图5：S170)和冷却水温度T5，在尿素水U1解冻后未再次冻结的状态下，判定系统控制是否重新开始，并进行缩短允许判定所需要的时间的缩短设定。因此，能够根据停止前的尿素水U1的解冻状况，将允许判定所需要的时间设为能够可靠地解冻尿素水U1的最短时间。由此，有利于可靠地解冻尿素水并缩短喷射开始所需要的时间，能够早期地开始尿素水U1的喷射。与此同时，由于能够早期地进行基于NOx传感器30的测定值的尿素水U1的喷射控制，能够可靠地净化氮氧化物。
此外，在是否允许的判定的结果为正的情况下，允许尿素水喷射阀12的喷射，所以能够以利用尿素水喷射阀12的喷射的允许的有无来取代判定结果。该喷射的允许的有无，与基于NOx传感器30的测定值等的尿素水喷射阀12的喷射的有无不同。
在本实施方式中，仅通过冷却水温度T5即发动机的状态，不缩短允许判定所需要的时间，而使用上次尿素水U1的解冻状况即系统控制停止时的判定结果，来缩短允许判定所需要的时间。由此，由于能够判别针对在仅通过发动机的状态进行判定的情况下所产生的尿素水U1的局部冻结的解冻，有利于避免尿素水U1的压力异常或喷射量不适当等事态。
另一方面，在缩短允许判定所需要的时间的情况下，仅省略允许判定中的温度判定及时间判定中的时间判定。由此，通过侧重安全面地缩短允许判定所需要的时间，即使缩短时间，也有利于避免在尿素水U1冻结的状态下允许喷射。
作为升温装置，也可以使用电热器来替代由冷却上述发动机后的冷却水W1通过的冷却水配管19构成的升温装置。在使用电热器的情况下，可以基于流动于该电热器的电流及电压来测定发热温度。
本申请基于2016年10月25日申请的日本专利申请(特愿2016-208404)，并将其内容作为参照援引于此。
工业可利用性
根据本公开，有利于可靠地解冻尿素水并缩短喷射开始所需要的时间，能够早期地开始尿素水的喷射。
附图标记说明
10 尿素水供给系统
12 尿素水喷射阀
13 泵模块
14 储罐
18 泵
19 冷却水配管(升温装置)
20 控制装置
22、25、27 状态取得装置
23 发热温度取得装置
U1 尿素水
W1 冷却水

Claims (5)

1.一种尿素水供给系统，
具有尿素水喷射阀、储罐及泵，并包括：升温装置，其使尿素水升温；状态取得装置，其取得尿素水的冻结相关的状态；以及控制装置，其与上述尿素水喷射阀、上述升温装置及上述状态取得装置相连接；在该控制装置起动的情况下，利用上述升温装置对尿素水进行升温，并基于上述状态取得装置所取得的尿素水的状态，在由上述控制装置判定是否允许由上述尿素水喷射阀喷射尿素水的判定结果为正的情况下，开始由上述尿素水喷射阀进行喷射；
在上述尿素水供给系统中包括发热温度取得装置，其取得上述升温装置的发热温度；
上述控制装置被构成为能够存储上述判定结果；
在包括由上述升温装置进行的升温、上述是否允许的判定、由上述尿素水喷射阀进行的喷射在内的与该尿素水供给系统相关的系统控制停止后并经过停止期间后，从由上述升温装置进行的升温重新开始的情况下，通过上述控制装置基于上述系统控制停止时所存储的上述判定结果和在刚重新开始后由上述发热温度取得装置所取得的发热温度，来进行缩短上述是否允许的判定所需要的时间的缩短设定。
2.如权利要求1所述的尿素水供给系统，其中，
上述是否允许的判定被由判定尿素水成为解冻温度的温度判定，和判定由上述升温装置进行的升温开始后所经过的时间成为预定的允许时间以上的时间判定所构成；
上述缩短设定为省略该时间判定的设定。
3.如权利要求2所述的尿素水供给系统，其中
上述缩短设定为：在上述系统控制停止时上述判定结果为正，并且在刚重新开始后由上述发热温度取得装置所取得的上述发热温度为预先设定的阈值以上的情况下，省略上述时间判定的设定。
4.如权利要求1至3的任意一项所述的尿素水供给系统，其中
上述升温装置由冷却了发动机后的冷却水所通过的冷却水配管组成，是利用该冷却水分别使上述尿素水喷射阀、上述储罐及上述泵升温的结构；
上述发热温度取得装置被由取得上述冷却水的水温的冷却水温度传感器构成。
5.一种尿素水供给系统的控制方法，
通过泵将储存在储罐中的尿素水供给到尿素水喷射阀，从该尿素喷射阀喷射时，由升温装置对尿素水进行升温，在由该升温装置进行升温的过程中取得与尿素水的冻结相关的状态，并基于所取得的与该冻结相关的状态，在是否允许由上述尿素水喷射阀喷射尿素水的判定结果为正的情况下，开始由上述尿素水喷射阀进行喷射；
在包括由上述升温装置进行的升温、上述是否允许的判定、由上述尿素水喷射阀进行的喷射在内的与上述尿素水供给系统相关的系统控制停止后并经过停止期间后，从由上述升温装置进行的升温重新开始的情况下，
存储上述系统控制停止时的上述判定结果；
在刚重新开始后取得上述升温装置的发热温度；
基于所存储的上述判定结果和所取得的上述发热温度，来进行缩短上述是否允许的判定所需要的时间的缩短设定。
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