CN109958516B

CN109958516B - 异常确定装置

Info

Publication number: CN109958516B
Application number: CN201811533307.2A
Authority: CN
Inventors: 竹本英嗣; 大岛智巳
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-12-18
Filing date: 2018-12-14
Publication date: 2022-02-11
Anticipated expiration: 2038-12-14
Also published as: JP2019108840A; JP6988433B2; CN109958516A; US10844768B2; US20190186328A1; DE102018129351A1

Abstract

异常确定装置(70)用于排放气体净化系统。排放气体净化系统设置在内燃发动机(30)的排气通道(31a)中，并包括(a)用于将液体还原剂喷射到用于净化排放气体中的NOx的NOx净化催化器的喷射阀(50)，以及(b)用于将还原剂加压并通过还原剂通道(42)供应到喷射阀的泵(44)。异常确定装置(70)包括获取部段(S17)，其在喷射阀喷射还原剂时获取泵的旋转速度作为喷射时间旋转速度(Np)；以及确定器(S28)，其基于喷射时间旋转速度(Np)来确定喷射阀是否具有异常。

Description

异常确定装置

技术领域

本公开总体上涉及一种用于检测排放气体净化系统中喷射阀异常的异常确定装置，该排放气体净化系统包括泵和喷射阀。

背景技术

近年来，尿素SCR(选择性催化还原)系统已被开发并批量生产作为用于以高净化率净化车辆发动机，尤其是在柴油发动机的排放气体中的NOx(即，氮氧化物)的排放气体净化系统。

尿素SCR系统包括(i)用于在压力作用下将存储在箱中的尿素水溶液泵送到还原剂通道的泵，以及(ii)用于将泵送通过还原剂通道的尿素水溶液喷射至发动机的排气管中的喷射阀。尿素水溶液也可以称为尿素水并且可以用作还原剂。

在尿素SCR系统中，通过排气管中的NOx净化催化器上的NOx还原反应来净化排放气体。在NOx还原过程中，氨(NH3)首先借助废热通过从喷射阀喷射进排气管中的尿素水的水解产生并被SCR催化器吸收。通过与SCR催化器上的氨的还原反应来还原并净化排放气体中的NOx。

在这样的尿素SCR系统中，当喷射阀的操作由于尿素的结晶或者由于通过喷射阀的喷射孔从排气管侧引入喷射阀的异物而被阻碍时，尿素水的喷射量可能变得异常。为了对抗这种潜在的异常，日本专利4964353B2(即专利文献1)提出了一种用于检查喷射阀是否异常的装置。也就是说，专利文献1中的装置通过使用用于控制供应到泵的电流的占空比(以下称为泵占空比)来检查喷射阀中是否存在异常。更具体地，专利文献1描述了一种装置，其基于泵占空比和尿素水喷射量之间的关系来确定喷射阀中存在或不存在异常，其中尿素水供应管中的压力保持为常值。

然而，在专利文献1中描述的尿素SCR系统中，不能准确地确定喷射阀中是否存在异常。例如，在通过使用泵占空比来确定喷射阀的异常时基于泵占空比来估计喷射量的过程中，根据泵占空比计算供应至泵的电流的有效值，并且，基于有效值计算从泵排出的尿素量(以下称为“排出量”)。由于泵改变排出量以补偿从喷射阀喷射的尿素水喷射量，因此基于排出量计算喷射阀的喷射量。也就是说，根据泵占空比间接计算喷射量。因此，当在基于泵占空比计算电流的有效值过程中发生错误时或者当在基于电流的有效值计算排出量的过程中发生错误时，难以准确地确定喷射阀的异常。这样的问题不限于使用尿素水的情况，即使在使用其他液体作为还原剂的其他情况下也是常见问题。

发明内容

本公开的目的是提供一种能够适当且准确地检测喷射阀中存在或不存在异常的异常确定装置。

本发明的异常确定装置用于排放气体净化系统。排放气体净化系统包括设置在内燃发动机的排气通道中的喷射阀用于将液体还原剂喷射到NOx净化催化器以净化排放气体中的NOx。排放气体净化系统还包括泵，其对还原剂加压并经由还原剂通道将其供应到喷射阀。异常确定装置包括获取部，该获取部获取泵在喷射阀的喷射状态下的旋转速度作为喷射时间旋转速度；以及确定器，其基于喷射时间旋转速度确定喷射阀中存在或不存在异常。

当还原剂从喷射阀供应到排气管时，还原剂通道中的压力降低。当还原剂通道中的压力降低时，泵转数增加以补偿从喷射阀喷射的还原剂的喷射量。也就是说，由于还原剂的喷射状态和泵旋转速度的变化之间存在相关性，因此可以基于泵旋转速度适当地确定喷射阀的异常。

基于上述配置，由于通过使用还原剂的喷射状态和泵旋转速度之间的直接关系来执行异常确定，因此与基于用于驱动泵的驱动信号(例如，占空信号)进行异常确定相比，异常确定精度得到改善。

附图说明

根据以下参考附图的详细描述将使本公开的目的、特征和优点变得更加明显，其中：

图1是发动机的排放气体净化系统的示意图；

图2是旋转速度在喷射阀进行喷射期间的变化图；

图3是异常确定过程的流程图；

图4是泵的转数和实际喷射量之间的关系的图；

图5是准备过程的流程图；

图6是喷射量小时旋转速度的变化图；

图7是喷射量大时旋转速度的变化图；

图8是实际喷射量的积分值和请求喷射量的积分值的变化图；

图9是喷射阀发生打开卡住异常时旋转速度的变化图；以及

图10是喷射阀发生完全关闭卡住异常时旋转速度的变化图。

具体实施方式

参照附图描述具有与异常确定装置相关的泵控制单元70的排放气体净化系统10。排放气体净化系统10通过使用选择性还原型催化器(即，SCR催化器)净化排放气体中的NOx，并且配置为尿素SCR系统。排放气体净化系统10适用于具有柴油发动机30作为内燃发动机的各种类型的车辆。柴油发动机30可以简称为发动机30。排放气体净化系统10也可以应用于建筑机械，例如起重机车辆、农业机械(例如拖拉机)等。

如图1所示，排放气体净化系统10的发动机排气系统可包括排气管31，其形成连接到发动机30的排气通道31a。在排气管31中，DPF(柴油颗粒过滤器)32和SCR催化器33顺序设置在发动机排气系统的上游侧。在排气管31中于DPF 32和SCR催化器33之间，设置尿素水喷射阀50，其将作为液体还原剂的尿素水溶液(即尿素水)喷射到排气通道31a中。尿素水喷射阀50可简称为喷射阀50。喷射阀50附接到排气管31，仅有尖端部分定位在管31中以尽可能避免来自高温排放气体的热量对喷射阀50的影响。例如，排放气体可以处于约600℃的温度。在本实施例中，SCR催化器33也可以称为“NOx净化催化器”。

DPF 32是用于捕集排放气体中的PM的颗粒物质(PM)去除过滤器。DPF 32携载铂基氧化催化剂并且将烃(HC)和一氧化碳(CO)与作为PM成分的可溶有机组分(SOF)一起去除。捕集在DPF 32中的PM在喷射之后，即在发动机30中的主燃料喷射之后被燃烧和去除，并且以这种方式可以连续使用DPF 32。

SCR催化器33促进NOx的还原反应(例如，排放气体净化反应)用于净化排放气体中的NOx，例如

4NO+4NH₃+O₂→4N₂+6H₂O...(方程式1)

6NO₂+8NH₃→7N₂+12H₂O......(方程式2)

NO+NO₂+2NH₃→2N₂+3H₂O......(方程式3)。

设置在SCR催化器33的上游侧的喷射阀50是用于喷射尿素水以产生氨(NH₃)的装置，氨在这些反应中用作NOx的还原剂。

可以在排气管31中SCR催化器33的下游侧上设置氧化催化器作为氨去除装置。氧化催化器可以去除来自SCR催化器的过量氨(NH₃)。

接下来描述经由排放气体净化系统10中的喷射阀50喷射尿素水的还原剂喷射系统20的构造和部件。在下面的描述中，尿素水从尿素水箱40供应到喷射阀50。尿素水箱40可以简称为箱40。下面的描述假设箱40位于排放气体净化系统10的上游侧并且喷射阀50位于排放气体净化系统10的下游侧。

如图1所示，箱40是具有液体供应盖的密封容器，并且在箱40内存储预定指定浓度的尿素水。在本实施例中，尿素浓度为32.5％，这是最低冰点的浓度水平。当尿素浓度为32.5％时，尿素水在约-11℃或更低的温度下冻结。

箱40和喷射阀50通过供应管42连接。位于供应管42的上游侧的端部部分连接到箱40的底表面，以允许储存在箱40中的尿素水流动到供应管42中。在本实施例中，供应管42也可称为“还原剂通道”。

供应管42的中间部分包括尿素水泵44。尿素水泵44也可简称为泵44。泵44是由泵控制单元70所供应的电流旋转驱动的电动泵。泵44对尿素水加压并将其经由供应管42供应到喷射阀50。

泵44具有齿轮45并基于齿轮45的转数供应尿素水。具体地，泵44设定为齿轮45每次旋转排出恒定量的尿素水。此外，泵44能够使齿轮45在正向方向和反向方向上旋转。此后，齿轮45的正向旋转被称为泵44的正向旋转，并且齿轮45的反向旋转被称为泵44的反向旋转。箱40中的尿素水通过泵44的正向旋转吸出箱40并沿下游方向进行泵送，并且尿素水通过泵44的反向旋转泵送回箱40中。

泵44设置有旋转传感器46。旋转传感器46检测旋转速度N，该旋转速度N是泵44每单位时间的转数ΣN。旋转传感器46例如检测借助泵44的尿素水排出速度。尿素水排出速度也可以称为压力进给速度。

供应管42包括位于泵44的下游侧的压力传感器48。压力传感器48检测供应管42中的压力P，并且例如检测借助泵44的尿素水排出压力。

喷射阀50连接在供应管42的下游端部部分。喷射阀50具有与现有燃料喷射阀(即喷射器)基本相同的构造。

喷射阀50构造为电磁开关阀，其包括由电磁螺线管制成的驱动部分和具有用于打开和关闭前端喷射端口的针52的阀本体部分。喷射阀50响应于从泵控制单元70供应的驱动信号Sm而被驱动打开和关闭。即，当响应于驱动信号Sm对电磁螺线管通电时，针52基于通电沿打开方向移动并且前端喷射端口通过针52的移动而打开用于喷射尿素水。

供应管42包括分支管54。分支管54在泵44的下游侧的分支部分B处将箱40连接到供应管42。压力传感器48设置在供应管42在泵44和分支部分B之间的一部分中。

分支管54的一个端部连接到箱40的底表面。止回阀60设置在分支管54的连接到箱40的端部处。当分支管54中的压力P低于预定压力时，止回阀60关闭以防止储存在箱40中的尿素水流入分支管54中。当分支管54中的压力P高于预定压力时，止回阀60打开，并允许分支管54中的尿素水流入箱40中。

箱40包括加热元件62。例如，加热元件62是电加热器，并且当加热元件62基于来自泵控制单元70的指令信号通电时将冻结在箱40中的尿素水解冻。加热元件62可以定位在箱40中、箱40上或箱40周围的任何位置以解冻冻结的尿素水。例如，加热元件62可以设置在供应管42的抽吸端口附近。

在供应管42的外周上，设置加热元件64。例如，加热元件64是电加热器，并且当加热元件64基于来自泵控制单元70的指令信号通电时使冻结在供应管42中的尿素水解冻。

温度传感器66设置在箱40内。例如，温度传感器66是温度敏感二极管或热敏电阻，并测量箱40中的尿素水的温度。外部空气温度传感器68设置在箱40外部。例如，外部空气温度传感器68是温度敏感二极管或热敏电阻，其设置在距离箱40一定距离处。外部空气温度传感器68测量车辆周围的外部空气温度。

泵控制单元70包括控制排放气体净化过程的ECU(电子控制单元)(未示出)。ECU包括例如包含CPU、ROM、RAM和输入/输出(I/O)接口(均未示出)的微计算机。泵控制单元70可以从旋转传感器46获取泵44的旋转速度N、从压力传感器48获取供应管42中的压力P、从温度传感器66获取箱40中的尿素水的温度、从外部空气温度传感器68获取外部空气温度。泵控制单元70可以基于这些获取的值来控制还原剂喷射系统20的部件。泵控制单元70，具体地，控制单元70的ECU可以被配置为执行存储在存储器中的程序/指令集以进行过程或一系列过程，例如，图3和图5中所示且将在下文更详细描述的过程。更具体地，控制单元70的ECU的微计算机可以被配置为执行存储在ECU或微计算机自身的存储器(例如，RAM、ROM)中的程序/指令集以执行过程或一系列过程，例如，图3和图5中所示的过程。微计算机的存储器是非暂时性实质存储介质的示例。

当泵44沿正向方向旋转时，泵控制单元70执行对泵44的压力反馈控制(即，PI控制)，用于控制由压力传感器48测量的压力P以匹配预定参考压力Po。

当泵44沿正向方向旋转时，泵控制单元70基于发动机30的当前负载和转动速度(参见图2)来计算喷射阀50的请求喷射量Qo。泵控制单元70生成驱动信号Sm用于实现所计算的请求喷射量Qo，并将驱动信号Sm输出到喷射阀50。以这种方式，泵控制单元70控制喷射阀50的喷射量Q。

图2示出了在由喷射阀50进行喷射期间转动速度N的变化。图2的部分(a)示出了驱动信号Sm的变化值，图2的部分(b)示出了旋转速度N的变化，并且图2的部分(c)示出了供应管42中的压力P的变化。在图2中，在由喷射阀50进行喷射期间以外时间中发生的脉动已经从旋转速度N变化和压力P变化中移除。在喷射期间以外时间中发生的脉动也已从图6,图7,图9和图10中的旋转速度N变化和压力P变化中移除。

如图2所示，驱动信号Sm是具有两个值的信号，即导通电压和截止电压。当驱动信号Sm为截止电压时，关闭喷射阀50并停止由喷射阀50进行的尿素水喷射。将驱动信号Sm为截止电压期间的时间段称为喷射停止时间段Ts。在喷射停止时间段Ts中，通过泵44的压力反馈控制将旋转速度N控制为预定参考速度No。过量尿素水通过分支管54返回到箱40。

另一方面，当驱动信号Sm为接通电压时，喷射阀50打开并且尿素水由喷射阀50喷射。将驱动信号Sm为导通电压期间的时间段称为喷射时间段Tp。在喷射时间段Tp中，供应管42中的压力P在喷射期间从参考压力Po降低。为了补偿喷射期间的压力降低，通过压力反馈从泵44排出的尿素水量(以下称为泵排出量)增加，因此旋转速度N增加。结果，箱40中的尿素水被吸出，并且尿素水被供应到喷射阀50。旋转速度N在喷射期间自参考速度No的变化或增加量被称为ΔN。

泵控制单元70以预定周期切换驱动信号Sm的导通电压和截止电压。这样，喷射阀50以预定周期重复执行喷射和喷射停止(即，停止喷射)。在本实施例中，驱动信号Sm的周期为2Hz频率，并且周期期间的喷射停止时间段Ts和喷射时间段Tp被控制为具有相等持续时间。

当泵44沿反向方向旋转时，泵控制单元70执行旋转速度反馈控制，使得从旋转传感器46获取的旋转速度N与预定旋转速度匹配。

在上述操作中，泵控制单元70控制在泵44的正向旋转期间供应到泵44的电流的占空比Du(即，泵占空比)，以控制供应至喷射阀50的尿素水的喷射量Q。因此，当由于尿素的结晶导致喷射量Q发生异常时，喷射阀50的异常可根据泵占空比Du来确定。异常可以是异物从排气管31侧通过喷射阀的喷射孔进入喷射阀50。

然而，由于以下原因，可能难以根据泵占空比Du精确地确定喷射阀50的异常。例如，在泵44的旋转速度N根据喷射量Q变化的情况下，在根据泵占空比Du计算喷射量Q的过程中，根据泵占空比Du来计算供应至泵44的电流的有效值。然后，基于电流的有效值计算旋转速度N，并且基于该旋转速度N计算喷射量Q。即，根据泵占空比Du间接计算喷射量Q。因此，当在根据泵占空比Du计算电流的有效值期间发生错误时，或者当根据电流的有效值计算旋转速度N时，不可能准确地确定喷射阀50的异常。

为了解决上述问题，当泵44沿正向方向旋转时，本实施例的泵控制单元70执行异常确定过程。异常确定过程是在由喷射阀50进行尿素水喷射期间获取旋转速度N并且基于所获取的旋转速度N确定喷射阀50中存在或不存在异常的过程。因此，可以基于旋转速度N正确地确定喷射阀50的异常。

图3示出了在本实施例中执行的异常确定过程的流程图。在发动机30的操作期间，泵控制单元70以预定时间间隔重复执行异常确定过程。

当异常确定过程开始时，在S10，泵控制单元70确定发动机30是否在运行。

具体地，泵控制单元70确定车辆的点火开关是否处于打开状态。当泵控制单元70在S10进行肯定确定，即“是”时，过程行进至S11。

在S11，泵控制单元70确定是否可以执行异常确定过程。具体地，泵控制单元70确定旋转传感器46、压力传感器48和压力反馈控制的状态是否分别正常。当泵控制单元70在S11做出否定确定，即“否”时，泵控制单元70结束异常确定过程。另一方面，当在S11做出肯定确定，即“是”时，过程进行到S12。

在S12，泵控制单元70确定驱动信号Sm是否是导通电压。当泵控制单元70确定驱动信号Sm处于驱动电压Sm为截止电压的喷射停止时间段Ts时，泵控制单元70在S12处做出否定确定，即“否”，并且该过程行进至S14。在S14，泵控制单元70通过使用旋转传感器46获取泵44的旋转速度N。

如图2所示，当喷射阀50正常时，则在喷射停止时间段Ts的旋转速度N为参考速度No。然而，由于受前次喷射的影响，旋转速度N在喷射停止时间段Ts期间可能与参考速度No不同。这样，当喷射阀50紧接在目标喷射停止时间段Ts之前喷射时，泵控制单元70在喷射停止时间段Ts开始之后经过预定时间量Tc(即，时间段Tc)之后再获取喷射时间段Ts中的参考速度No。在经过预定时间量Tc之后所获取的喷射停止时间段Ts中的旋转速度N可以被称为喷射停止速度Ns。在本实施例中，在从喷射停止时间段Ts开始经过预定时间量Tc之后的喷射停止时间段Ts对应于“喷射停止状态”，并且此时的喷射停止速度Ns对应于“无喷射时旋转速度。”

另一方面，当泵控制单元70确定驱动信号Sm处于驱动信号Sm为导通电压的喷射时间段Tp时，泵控制单元70在S12作出肯定确定，即“是”，并且该过程进行到S16。在S16，泵控制单元70确定是否已经获取了喷射停止速度Ns。当泵控制单元70在S16做出否定确定，即“否”时，泵控制单元70结束异常确定过程。另一方面，当在S16做出肯定确定，即“是”时，过程进行到S17，并且泵控制单元70通过使用旋转传感器46获取旋转速度N。在本实施例中，当S17处的过程由泵控制单元70执行时，由于泵控制单元70通过使用旋转传感器46获取旋转速度N，因此泵控制单元70可以被称为“获取部”。

泵控制单元70获取喷射时间段Tp中的旋转速度N，并且随后获取在喷射时间段Tp之后的预定时间段Tc中的旋转速度N。包括喷射时间段Tp和随后的预定时间段Tc的时间段可以被称为获取时间段Te。在获取时间段Te中获取的旋转速度N可以被称为喷射速度Np。在本实施例中，获取时间段Te对应于“喷射状态”，并且喷射速度Np对应于“喷射时间旋转速度”。

在S18，泵控制单元70计算旋转速度N的增加量ΔN，即变化量ΔN。泵控制单元70通过从在S17获取的喷射速度Np减去在S14获取的喷射停止速度Ns来计算旋转速度N的增加量ΔN。

泵控制单元70每个获取时间段Te均获取喷射速度Np，并且每个喷射停止时间段Ts也均获取喷射停止速度Ns。在这种情况下，泵控制单元70获取(i)目标获取时间段Te之前的喷射停止时间段Ts中的喷射停止速度Ns以(ii)目标获取时间段Te中的喷射速度Np。这里，目标获取时间段Te是获取喷射停止速度Ns的喷射停止时间段Ts之后的获取时间段Te。用于获取喷射停止速度Ns的预设条件可以是在随后目标获取时间段Te中的喷射速度Np之前获得喷射停止速度Ns。在S18，泵控制单元70从目标获取时间段Te中的喷射速度Np减去目标获取时间段Te之前的喷射停止时间段Ts中的喷射停止速度Ns，从而计算旋转速度N在目标获取时间段Te中的增加量ΔN。

在S20，泵控制单元70根据在S18获取的旋转速度N的增加量ΔN计算实际喷射量Qp。如图4所示，相关性图示出了泵44的转数ΣN和实际喷射量Qp之间的关系。这种相关性可以用于产生可以存储在泵控制单元70的存储器中的转换表。转换表可以是用于实际喷射量Qp值及其对应的转数ΣN的一组数据，反之亦然。泵控制单元70对在S18获取的旋转速度N的增加量ΔN在目标获取时间段Te的持续时间中进行积分以计算转数ΣN，并使用转换表将计算出的转数ΣN转换为实际喷射量Qp。在计算实际喷射量Qp时，泵控制单元70在S21将数量M增加1，然后过程行进到S22。数量M表示已经计算出实际喷射量Qp的次数。

在S22，泵控制单元70确定数量M是否大于规定数量Mo，其中Mo是等于或大于2(即，Mo≥2)的自然数(即，正整数)。规定数量Mo是用于对实际喷射量Qp进行积分以便正确地确定喷射阀50的异常的获取时间段Te的数量，在本实施例中设定为“100”。当泵控制单元70在S22做出否定确定，即“否”时，泵控制单元70结束异常确定过程。另一方面，当泵控制单元70在S22做出肯定确定时，即“是”时，过程进行到S24。

在S24，泵控制单元70通过在M段获取时间段Te中对实际喷射量Qp进行积分来计算积分实际喷射量ΣQp，并通过在M段获取时间段Te(即喷射时间段Tp)中对请求喷射量Qo进行积分来计算积分请求喷射量ΣQo。随后，在S26，泵控制单元70计算消耗量偏差Dc，如等式4所示，其是积分实际喷射量ΣQp与积分请求喷射量ΣQo之间的差值的绝对值。

|ΣQp-ΣQo|＝Dc......(等式4)

在S28，泵控制单元70确定消耗量偏差Dc是否大于预定差值阈值Dt。差值阈值Dt是用于确定喷射阀50中是否已经发生了意外变化的阈值。这里，喷射阀50的意外变化可以是除了由于喷射阀50的老化引起的预期变化之外的变化，即与老化无关的变化。差值阈值Dt设定为在S24计算的积分实际喷射量ΣQp的一半。当泵控制单元在S28做出否定确定，即“否”时，泵控制单元70在S30确定喷射阀50正常，并且过程前进到S31。

在S31，泵控制单元70将数量M设置为零，并且在S32，泵控制单元70更新在S28的确定中使用的喷射停止速度Ns。也就是说，泵控制单元70更新用于在S18计算旋转速度N的增加量ΔN的喷射停止速度Ns作为速度阈值Nt。在泵控制单元70在S32执行喷射停止速度Ns的更新之后，异常确定过程结束。在本实施例中，当泵控制单元70执行S28的过程时，由于泵控制单元70正在执行确定过程，所以泵控制单元70可以被称为“确定器”。当泵控制单元70执行S32的过程时，由于泵控制单元70正在执行更新过程，所以泵控制单元70可以被称为“更新器”。更新器可以是获取部段的一部分。也就是说，获取部段可以包括更新器。

另一方面，当泵控制单元70在S28做出肯定确定，即“是”时，泵控制单元70确定喷射阀50异常，并在S34,S36,S38,S40和S42确定异常类型。当消耗量偏差Dc大于差值阈值Dt时，可能发生实际喷射量Qp过度大于请求喷射量Qo的异常，或者实际喷射量Qp过度小于请求喷射量Qo的异常。

当实际喷射量Qp过度大于请求喷射量Qo时，相对于排放气体中NOx量过量的尿素水被喷射到排气通道31a中。换句话说，将比净化排放气体中的NOx所需的尿素水更多的尿素水喷射到排气通道31a中。因此，可能在排气管31中形成并积聚来自排气通道31a中的过量尿素水的尿素沉淀物。

当实际喷射量Qp过度小于请求喷射量Qo时，喷射到排气通道31a中的尿素水量小于排放气体中对应NOx量。换句话说，比净化排放气体中的NOx所需的尿素水更少的尿素水喷射到排气通道31a中。因此，排放气体中的NOx可能不会充分净化。在本实施例中，可以通过使用喷射停止速度Ns来确定诸如尿素水的过度喷射(即，过量)和缺量喷射(即，不足)的异常。

具体地，当泵控制单元在S28做出肯定确定时，泵控制单元70在S33将数量M设置为零，并且进行到S34。在S34，泵控制单元70确定积分请求喷射量ΣQo是否小于喷射阈值Qt。喷射阈值Qt是对应于喷射阀50的最大喷射量Qmax的喷射量，更具体地，其通过对每个获取时间段Te的最大喷射量Qmax进行积分而设定为积分喷射量。当泵控制单元70在S34做出否定确定时，泵控制单元70在S36确定在喷射阀50中已经发生消耗量异常，并且结束异常确定过程。这里，消耗量异常是实际喷射量Qp大于最大喷射量Qmax的异常。

当泵控制单元70在S34做出肯定确定时，泵控制单元70在S38确定喷射停止速度Ns是否等于或小于速度阈值Nt。速度阈值Nt是用于基于喷射停止速度Ns确定喷射阀50的异常类型的阈值。具体地，速度阈值Nt是在先前异常确定过程中获取的喷射停止速度Ns，并且被更新为速度阈值Nt(即，在S32)。当泵控制单元70在S38做出否定确定，即“否”时，泵控制单元70在S40确定在喷射阀50中发生了打开卡住异常，并且结束异常确定过程。这里，打开卡住异常是喷射阀50卡住(例如，保持)在打开状态被并且喷射阀50由于这种异常而不能关闭的异常。对于打开卡住异常而言，实际喷射量Qp过度大于请求喷射量Qo。

当泵控制单元70在S38作出肯定确定，即“是”时，泵控制单元70在S42确定在喷射阀50中发生了完全关闭卡住异常，并且结束异常确定过程。这里，完全关闭卡住异常是喷射阀50卡住(例如，保持)在完全关闭状态并且喷射阀50未打开的异常。对于完全关闭卡住异常而言，实际喷射量Qp变得过度小于请求喷射量Qo。

当泵控制单元70在S10做出否定确定时，即“否”时，过程进入S44。在S44，泵控制单元70执行用于在发动机30的操作停止之后处理无人看管车辆中的异常的准备过程。

图5是图3中S44处的准备过程的流程图。在开始准备过程时，泵控制单元70在S50执行抽吸过程。在抽吸过程中，泵控制单元70使泵44沿反向方向旋转，以将供应管42中的尿素水吸回到箱40中。S50的抽吸过程可以通过将供应管42中的尿素水排出回到箱40中而防止当车辆无人看管时尿素水残留在供应管中的情况。无人看管可能意味着在车辆发动机30关闭并且车辆操作者使车辆处于其发动机关闭之后。这样，S50处的抽吸过程可以帮助限制和/或防止供应管42由于供应管42中的尿素水冻结而冻结和爆裂的情况。

在S52，泵控制单元70确定在发动机30的当前操作期间是否已经更新速度阈值Nt。当泵控制单元70在S52做出否定确定，即“否”时，泵控制单元70结束图5所示的准备过程以及在图3所示的异常确定过程。另一方面，当泵控制单元70在S52作出肯定确定时，即“是”时，泵控制单元70行进至S54。S52处的肯定确定意味着在发动机30关闭之前的发动机30的最近操作期间已经更新了速度阈值Nt。也就是说，发动机30在由于图3中S30处的正常性确定而更新速度阈值Nt之后关闭。

在S54，泵控制单元70将速度阈值Nt存储在存储器中(例如，诸如RAM的实质非暂时性存储装置)并且结束图5中所示的准备过程以及图3中所示的异常确定过程。结果，在发动机关闭(即，停止)的时间段期间存储速度阈值Nt，直到发动机30下次启动(即，发动机30的操作重新开始)的时间。在本实施例中，当泵控制单元70执行S54的过程时，由于泵控制单元70将速度阈值Nt保持在存储器中直到车辆发动机30再次启动，所以泵控制单元70可以被称为“保持器”。

随后，参考图6、图7、图8、图9和图10描述异常确定过程的示例。图6示出了当喷射量Q小时的旋转速度N的变化。图7示出了当喷射量Q大时旋转速度N的变化。

在图6和图7两者中，(a)示出了驱动信号Sm的变化值，(b)示出了旋转速度N的变化，并且(c)示出了供应管42中的压力P的变化。

当在驱动信号Sm的喷射时间段Tp期间由喷射阀50喷射尿素水时，供应管42中的压力P减小。

为了补偿喷射期间的压降，泵排出量通过压力反馈而增加，并因此使旋转速度N增加。如图6所示，当喷射时间段Tp短并且喷射阀50的实际喷射量Qp小时，压力P的减小量小，并且旋转速度N的增加量ΔN也小。另一方面，如图7所示，当喷射时间段Tp长并且喷射阀50的实际喷射量Qp大时，压力P的减小量大，并且旋转速度N的增加量ΔN也大。也就是说，喷射阀50的尿素水实际喷射量Qp与旋转速度N的增加量ΔN之间存在相关性。这样，实际喷射量Qp可以根据旋转速度N的增加量ΔN来计算。如图6和图7所示，将获取旋转速度N的增加量ΔN的预定时间段Tc设定为与喷射时间段Tp成比例地增加持续时间。也就是说，随着喷射时间段Tp变长，预定时间段Tc也变长。

图8示出了实际喷射量Qp的积分值与请求喷射量Qo的积分值的变化。在由于喷射阀50的老化引起的预期变化之前的初始状态下，实际喷射量Qp基本上等于请求喷射量Qo。然而，随着喷射阀50开始老化(即，时间增加)，在实际喷射量Qp和请求喷射量Qo之间由于喷射阀50的老化而出现明显的差异。因此，消耗量偏差Dc在实际喷射量Qp积分值和请求喷射量Qo积分值之间产生。如图8中实线所示的实际喷射量Qp所示，当喷射阀50中没有异常时，消耗量偏差Dc小于在对应于数量M的时间tm处的差值阈值Dt。

另一方面，如图8中虚线所示的实际喷射量Qp所示，当喷射阀50具有异常(例如，故障，不起作用)时，消耗量偏差Dc变得大于在时间tm处的差值阈值Dt。这样，可以基于实际喷射量Qp确定喷射阀50中是否存在异常。

图9示出了具有打开卡住异常的喷射阀50的旋转速度N的变化。图10示出了具有完全关闭卡住异常的喷射阀50的旋转速度N的变化。在图9和图10中，(a)示出了驱动信号Sm的变化值，(b)示出了旋转速度N的变化，并且(c)示出了供应管42中的压力P的变化。

如图9所示，当在喷射阀50中发生完全关闭卡住异常时，由于喷射阀50在喷射停止时间段Ts中关闭，所以喷射停止速度Ns变为参考速度No。另一方面，如图10所示，当在喷射阀50中发生打开卡住异常时，喷射阀50在喷射停止期间Ts不关闭。这样，由于喷射阀50持续喷射尿素水，喷射停止速度Ns上升到高于参考速度No的值以保持供给管42的压力P。即，喷射停止速度Ns根据喷射阀50中引起的异常类型而变化。这样，可以基于喷射停止速度Ns确定在喷射阀50中引起的异常类型。

通过本实施例可以实现以下效果。

如上所述，在尿素水通过喷射阀50进行喷射的喷射状态与旋转速度N的变化之间存在相关性。因此，在本实施例中，通过基于旋转速度N来确定喷射阀50的异常，可以正确地确定喷射阀50的异常。

具体地，在本实施例中，由于(i)喷射阀50的指示喷射阀50的尿素水喷射状态的实际喷射量Qp和(ii)旋转速度N的指示旋转速度N的变化的增加量ΔN之间存在相关性，因此可以基于喷射速度Np和喷射停止速度Ns确定喷射阀50的特定异常。因此，与仅通过喷射速度Np来确定喷射阀50异常的异常确定相比，可以通过消除喷射停止速度Ns的影响来精确地确定喷射阀50的异常。

更具体地，根据喷射速度Np和喷射停止速度Ns来计算旋转速度N的增加量ΔN，然后基于旋转速度N的增加量ΔN和喷射阀50的实际喷射量Qp之间的直接关系来计算喷射阀50的实际喷射量Qp。由于实际喷射量Qp和请求喷射量Qo之间的差值与喷射阀50的异常相关，因此可以基于实际喷射量Qp来确定喷射阀50的异常。

在本实施例中，通过使用喷射阀50的尿素水喷射状态和旋转速度N之间的直接关系来确定喷射阀50中是否存在异常。因此，与通过使用泵占空比Du和旋转速度N之间的间接关系来确定喷射阀50的异常的情况相比，可以提高异常确定的精度。

在本实施例中，由于可以更精确地确定喷射阀50中的异常并且由于可以识别喷射阀50的特定异常，因此可以向车辆用户通知异常(例如，通过警告灯、音频警告、车辆显示器上的异常显示)以有助于并促进排放气体净化系统10的准确修复。结果，可以防止和/或限制车辆在排放气体净化系统10损坏(例如，具有异常、故障、不起作用)并且排放气体未被净化的状态下使用。

在本实施例中，当计算目标获取时间段Te的旋转速度N的增加量ΔN时，通过使用在紧接目标获取时间段Te之前的喷射停止时间段Ts中所获取的喷射停止速度Ns来计算增加量ΔN。由于喷射阀50的老化引起的变化反映在紧接在前的喷射停止时间段Ts中所获取的喷射停止速度Ns中。因此，可以在反映喷射阀50的老化的状态下正确地确定喷射阀50的异常。

在本实施例中，基于喷射停止速度Ns确定喷射阀50中的异常类型。喷射停止速度Ns根据喷射阀50中发生的异常种类而变化，例如完全关闭卡住异常或打开卡住异常。因此，基于喷射停止速度Ns，可以正确地确定喷射阀50中的异常类型。

在本实施例中，当基于请求喷射量Qo和实际喷射量Qp之间的差值的消耗量偏差Dc小于差值阈值Dt时，用于计算实际喷射量Qp的喷射停止速度Ns被设定为速度阈值Nt。

由于喷射停止时间段Ts中的喷射停止速度Ns随着喷射阀50的老化而变化，因此速度阈值Nt也被更新以与喷射停止速度Ns进行比较。如果速度阈值Nt被更新为异常值，则难以通过使用速度阈值Nt来正确地确定喷射阀50中的异常类型。

在本实施例中，当消耗量偏差Dc小于差值阈值Dt时，泵控制单元70确定喷射阀50正常。因此，用于计算确定为正常的喷射阀50的实际喷射量Qp的喷射停止速度Ns也被评估为正常。

因此，通过将喷射停止速度Ns更新为速度阈值Nt，可以正确地更新速度阈值Nt。

在本实施例中，当在更新速度阈值Nt之后停止发动机30的操作时，在停止时间段期间，速度阈值Nt在存储器中存储不变。

在停止时间段期间可能发生喷射阀50的异常。在这种情况下，如果在下一次启动发动机30之后设定速度阈值Nt，则可能将速度阈值Nt设定为对应于喷射阀50的异常的异常值。在这种情况下，不可以通过使用速度阈值Nt来正确地确定喷射阀50中的异常类型。

在本实施例中，当在更新速度阈值Nt之后停止发动机30的操作时，速度阈值Nt在整个停止时间段保持不变。由于速度阈值Nt已被更新，因此被评估，在此假设未改变的速度阈值Nt正常。因此，即使在停止时间段期间在喷射阀50中引起异常，也可以通过使用在发生异常之前确定为正常的速度阈值Nt来适当地确定发生异常之后的异常类型。

在本实施例中，通过使用对获取时间段Te中的M段/次实际喷射量Qp进行积分而获得的积分实际喷射量ΣQp来确定喷射阀50的异常。

旋转速度N的增加量ΔN小于参考速度No。具体地，增加量ΔN为约20至30rpm，而参考速度No为约1200rpm。因此，当使用仅一个获取时间段Te的实际喷射量Qp时，基于仅来自一个时间段Te的数据(例如，Qp)确定喷射阀50中的异常可能是不正确的。

在本公开中，通过使用对获取时间段Te中的M段/次实际喷射量Qp进行积分而获得的积分实际喷射量ΣQp来确定喷射阀50的异常。以这种方式，与通过使用一个获取时间段Te中的实际喷射量Qp来确定喷射阀50异常的异常确定相比，可以更准确和正确地执行本实施例中的喷射阀50的异常确定。

本公开不限于上述实施例的描述，并且可以如下修改。

在异常确定过程中，不必须执行确定异常类型的过程(即，图3中的S34-S42)。此外，要确定的异常类型不是只限于例如打开卡住异常和完全关闭卡住异常，并且不必需确定消耗量异常。

已经示出了在每个喷射停止时间段Ts中获取喷射停止速度Ns的示例。然而，喷射停止速度Ns获取的频率不限于每个喷射停止时间段Ts。例如，在喷射阀50开始尿素水喷射之前，可以在发动机30的操作期间仅获取一次喷射停止速度Ns。因此，用于获取喷射停止速度的预设条件可以是在起动发动机30之后但在通过喷射阀50喷射尿素水之前获取喷射停止速度一次。

此外，在发动机30的操作期间，不必须获取喷射停止速度Ns。例如，当保持在发动机30的先前操作期间已经更新的速度阈值Nt时(即，图5中的S54)，这样的速度阈值Nt可以在发动机30的操作期间用作喷射停止速度Ns。在这种情况下，可能无法通过使用喷射停止速度Ns来确定异常类型。

在异常确定过程中，不必须执行对实际喷射量Qp的积分(即，图3中的S24)。在这种情况下，实际喷射量Qp与请求喷射量Qo之间的差值的绝对值是消耗量偏差Dc。而且，可以增加或减少用于积分实际喷射量Qp的积分次数。

尽管示出了在计算消耗量偏差Dc时使用喷射量Q的示例，但是也可以在这种计算中使用转数ΣN。具体地，基于当前负载和发动机30的旋转速度计算喷射阀50的请求旋转速度ΣNo，并且可以根据由旋转速度N的增加量ΔN计算的实际旋转速度ΣNp和实际旋转速度ΣNo之间的差值的绝对值来计算消耗量偏差Dc。

Claims

1.一种用在排放气体净化系统中的异常确定装置，所述排放气体净化系统设置在内燃发动机(30)的排气通道(31a)中并包括(a)用于将液体还原剂喷射至净化排放气体中的NOx的NOx净化催化器的喷射阀(50)以及(b)用于将所述还原剂加压并经由还原剂通道(42)供应到所述喷射阀的泵(44)，所述异常确定装置包括：

获取部段(S17)，其获取所述泵在所述喷射阀的喷射状态下的旋转速度作为喷射时间旋转速度(Np)；以及

确定器(S28)，其基于所述喷射时间旋转速度(Np)确定所述喷射阀是否具有异常，

其中，

所述确定器基于(i)所述喷射阀的请求喷射量(Qo)和(ii)根据所述喷射时间旋转速度计算的实际喷射量(Qp)之间的差值来确定所述喷射阀是否具有异常；

所述获取部段获取所述泵在所述喷射阀的喷射停止状态下的旋转速度作为非喷射时间旋转速度(Ns)(S14)；以及

所述确定器根据所述喷射时间旋转速度相对于所述非喷射时间旋转速度的增加量(ΔN)来计算所述实际喷射量(S20)。

2.根据权利要求1所述的异常确定装置，其中，

所述喷射阀以预设循环反复执行喷射和喷射停止，

所述获取部段在获取所述喷射阀开始所述喷射之前的所述非喷射时间旋转速度的同时，获取所述喷射阀开始所述喷射之后的所述喷射时间旋转速度，以及

所述确定器根据(i)所述喷射阀开始所述喷射之后的所述喷射时间旋转速度相对于(ii)所述喷射阀开始所述喷射之前的所述非喷射时间旋转速度的增加量计算所述实际喷射量。

3.根据权利要求1或2所述的异常确定装置，其中，

当所述确定器确定所述喷射阀具有异常时，所述确定器将所述非喷射时间旋转速度与预设速度阈值(Nt)进行比较(S38)，

当所述非喷射时间旋转速度大于所述阈值时，所述确定器确定所述喷射阀具有阻止所述喷射阀关闭的打开卡住异常(S40)，以及

当所述非喷射时间旋转速度等于或小于所述阈值时，所述确定器确定所述喷射阀具有其中所述喷射阀保持关闭的关闭卡住异常(S42)。

4.根据权利要求3所述的异常确定装置，其中，

所述获取部段根据预设条件重复获取所述非喷射时间旋转速度，以及

所述获取部段包括更新器(S32)，其通过在所述确定器确定所述喷射阀没有异常时所使用的所述非喷射时间旋转速度更新所述速度阈值。

5.根据权利要求4所述的异常确定装置，还包括：

保持器(S54)，其在所述内燃发动机的操作在所述速度阈值更新后停止时，在从所述内燃发动机停止延伸到其随后启动的所述内燃发动机的停止时间段上保持所述速度阈值。

6.根据权利要求1或2所述的异常确定装置，其中，

所述喷射阀反复进行喷射和喷射停止，

所述确定器基于(i)来自多个喷射状态中的每一个的所述请求喷射量的积分值(ΣQp)和(ii)来自所述多个喷射状态中的每一个的所述实际喷射量的积分值(ΣQo)之间的差值来确定所述喷射阀是否具有异常。