CN110017196B - 喷射控制器 - Google Patents

Abstract

一种喷射控制器，其应用于排气净化系统，该排气净化系统包括喷射器(50)以及泵(44)，该喷射器位于内燃发动机(30)的排气通道(31a)中并喷射为将处于液态的还原剂供应到净化排放气体中的NOx的NOx净化催化器，该泵将还原剂加压并通过还原剂通道(42)泵送到喷射器。喷射控制器包括获取单元(S28)，其配置为获取响应于喷射器的喷射引起的泵的旋转速度的变化量或者获取作为与变化量相关的值的相关值作为旋转变化参数(ΔN)；以及确定单元(S30)，其配置为基于旋转变化参数来确定在还原剂通道中是否存在空气混合。

Description

喷射控制器

技术领域

本发明涉及一种喷射控制器，其确定空气是否进入包括喷射器、还原剂通道和泵的排气净化系统中的还原剂通道。

背景技术

近来，在应用于车辆的诸如柴油发动机的发动机中，开发并生产尿素选择性催化还原系统(尿素SCR系统)作为具有高净化率的净化排放气体中的氮氧化物(NOx)的排气净化系统。

尿素SCR系统包括泵，其将存储在箱中的作为还原剂的尿素水泵送到还原剂通道；以及喷射器，其将通过还原剂通道泵送的尿素水喷射到发动机的排气管中。

在尿素SCR系统中，通过在NOx净化催化器处的NOx还原反应来净化排放气体，该NOx净化催化器是排气管中的SCR催化器。在NOx还原反应中，从喷射器喷射到排气管中的尿素水通过排放气体热量水解以生成氨(NH₃)，并且氨在SCR催化器处被吸附。排放气体中的NOx通过由氨执行的还原反应而在SCR催化器处被还原而净化。

在尿素SCR系统中，空气可进入还原剂通道。换句话说，在还原剂通道中可存在空气混合。例如，在尿素SCR系统中，执行抽吸和返回处理以将还原剂通道中的尿素水抽吸并返回到箱中，以在发动机停止时保持尿素水不会被冻结在还原剂通道中。因此，在尿素SCR系统中，当发动机启动时，还原剂通道填充有尿素水。在这种情况下，空气可以进入还原剂通道。当空气进入还原剂通道时，从喷射器喷射到排气管的尿素水的喷射量变得不稳定。

JP5338696B2公开了一种根据燃料通道中的燃料压力来检测空气是否进入燃料通道的技术。通过将该技术应用于尿素SCR系统，可以根据还原剂通道中的尿素水的压力来确定还原剂通道中是否存在空气混合。

发明内容

根据JP5338696B2中的技术，根据还原剂通道中的尿素水的压力来确定还原剂通道中是否存在空气混合。因此，当通过压力反馈控制使还原剂通道中的尿素水的压力保持恒定时，不能根据还原剂通道中尿素水的压力以高精度来确定还原剂通道中是否存在空气混合。需要一种技术来适当地确定还原剂通道中是否存在空气混合。上述问题不限于尿素水，并且对于使用其他液体作为还原剂的情况也通用。

本公开的目的是提供一种喷射控制器，其能够适当地检测还原剂通道中是否存在空气。

根据本公开的一个方面，喷射控制器应用于包括喷射器以及泵的排气净化系统，该喷射器位于内燃发动机的排气通道中并且喷射为将处于液态的还原剂供应到NOx净化催化器从而净化排放气体中的NOx，并且该泵通过还原剂通道将还原剂加压并泵送到喷射器。喷射控制器包括获取单元以及确定单元，该获取单元构造为获取响应于喷射器的喷射而引起的泵的旋转速度的变化量或者作为与变化量相关的值的相关值作为旋转变化参数，并且该确定单元构造为基于旋转变化参数确定在还原剂通道中是否存在空气混合。

当喷射器将还原剂供应到排气管时，还原剂通道中的压力变化。当还原剂通道中的压力变化时，泵旋转速度变化。当空气进入还原剂通道时，与空气未进入还原剂通道的情况相比，泵旋转速度的变化量由于空气响应于还原剂通道中的压力变化的弹性形变而变大。换句话说，由于泵旋转速度的变化量和作为进入还原剂通道的空气量的空气量具有相关性，因此可以基于泵旋转量的变化量来适当地确定原剂通道中是否存在空气混合。

附图说明

通过参考附图进行的以下详细描述将使本公开的上述和其他目的、特征和优点将变得更加明显，在附图中：

图1是示出了发动机的排气净化系统的概要的示意图；

图2是示出了本发明的第一实施例的喷射控制处理的流程图；

图3是示出了喷射旋转速度的变化量与空气混合量之间的关系的图；

图4是示出了空气混合量和收集占空比之间的关系的图；

图5A、图5B、图5C和图5D是示出了喷射控制处理中的尿素水随时间的图；

图6是示出了喷射控制处理中的泵的旋转速度随时间的图；

图7是示出了泵响应于喷射器喷射的旋转速度随时间的图；

图8是示出了收集占空比的设定的图；以及

图9是示出了根据本公开第二实施例的喷射控制处理的流程图。

具体实施方式

(第一实施例)

在下文中，将参考附图描述与根据本公开的第一实施例的喷射控制器相关联的泵控制单元70所应用至的排气净化系统10。排气净化系统10通过使用选择性催化还原催化器(SCR催化器)来净化排放气体中的NOx，并且构成为尿素SCR系统。排气净化系统10可以应用于作为内燃发动机机的柴油发动机30所安装至的各种车辆。根据本实施例，柴油发动机30被称为发动机30。排气净化系统10还可以应用于诸如起重机卡车的建筑机械和诸如拖拉机的农业机械。

如图1所示，排气净化系统10包括发动机排气系统。在发动机排气系统中，限定排气通道31a的排气管31与发动机30连接。柴油颗粒过滤器(DPF)32和SCR催化器33自排气管31的上游端部按此顺序设置在排气管31中。

喷射为将尿素水供应到排气通道31a的尿素水喷射器50在排气管31中位于DPF 32和SCR催化器33之间的位置处。在这种情况下，作为还原剂的尿素水是液态的并且也是尿素水溶液。根据本实施例，尿素水喷射器50被称为喷射器50。喷射器50附接成仅将喷射器50的前端部分设置在排气管31中，以便防止来自具有诸如600摄氏度的高温的排放气体的热量影响。根据本实施例，SCR催化器33等同于NOx净化催化器。

DPF 32是过滤器，其收集排放气体中的颗粒物质(PM)以去除PM。DPF 32支撑铂族氧化催化剂，并除去作为PM，HC和CO的一种组分的可溶性有机成分(SOF)。由DPF 32收集的PM可以由发动机30中的主喷射之后的后喷射所引起的燃烧而去除。因此，可以连续使用DPF32。

SCR催化器33促进作为排气净化反应的NOx还原反应。例如，SCR催化器33通过促进由方程式(1)、(2)和(3)所表示的反应来净化排放气体中的NOx。

4NO+4NH3+O2->4N2+6H2O....(1)

6NO2+8NH3->7N2+12H2O....(2)

NO+NO2+2NH3->2N2+3H2O......(3)

位于SCR催化器33上游位置处的喷射器50喷射为供应尿素水以生成作为NOx在上述反应中的还原剂的氨(NH3)。

作为氨去除装置的氧化催化器可以在排气管31中位于SCR催化器33下游的位置处。在这种情况下，氧化催化器去除即是从SCR催化器33所排放的氨的过量氨。

接下来，将描述排气净化系统10中的还原剂喷射系统20的构造。还原剂喷射系统20通过喷射器50的喷射来喷射尿素水。根据本实施例，当尿素水从排气净化系统10的尿素水箱40供应到喷射器50时，靠近尿素水箱40的区域被称为上游区域，并且靠近喷射器50的区域被称为下游区域。此外，尿素水箱40被称为箱40。

如图1所示，箱40由具有供应盖的密封容器构成。箱40存储具有预定的正常浓度的尿素水。根据本实施例，作为尿素水的浓度的尿素水浓度为32.5％，该32.5％的浓度是凝固点最低处的浓度。当尿素水为32.5％时，尿素水在-11摄氏度下凝固。

箱40和喷射器50通过供应管42彼此连接。供应管42包括与箱40的底部表面连接的上游端部部分。储存在箱40中的尿素水流入供应管42中。根据本实施例，供应管42等同于还原剂通道。

称为泵44的尿素水泵44位于供应管42中。泵44是由从泵控制单元70所供应的电流驱动旋转的电动泵。泵44通过供应管42将尿素水加压并泵送到喷射器50。

泵44包括齿轮45。泵44响应于齿轮45的旋转速度来供应尿素水。在泵44中，齿轮45可以沿正常方向和相反方向旋转。此后，当齿轮45沿正常方向旋转时，泵44处于正常旋转。当齿轮45沿相反方向旋转时，泵44处于反向旋转。通过泵44的正常旋转执行从箱40抽吸尿素水，并且通过泵44的反向旋转执行使尿素水返回箱40。

旋转检测单元46附接到泵44。旋转检测单元46检测旋转速度N，该旋转速度N是泵44每单位时间的旋转数。例如，旋转检测单元46检测作为尿素水的由泵44引起的泵送速度的排出速度。

压力检测单元48在供应管42中位于泵44下游。压力检测单元48检测作为供应管42中的压力的管压力P。例如，压力检测单元48检测尿素水的由泵44引起的排出压力。根据本实施例，压力检测单元48等同于压力检测单元。

喷射器50与供应管42的下游端部部分连接。喷射器50是具有与已知喷射器基本相同构造的喷射器。作为电磁开关阀的喷射器50包括具有电磁螺线管的驱动单元，以及具有喷针52的阀体单元，该喷针52打开和关闭位于喷射器50的前端处的喷射端口。喷射器50基于从泵控制单元70所发送的驱动信号Sm而打开和关闭。换句话说，当基于驱动信号Sm对电磁螺线管供电时，喷针52响应于对电磁螺线管的供电而沿阀打开方向移动，并且喷射端口通过喷针52的移动而打开且尿素水得以喷射。

空气释放管54与供应管42连接。空气释放管54与在供应管42中位于泵44下游的分支部分B连接并与箱40连接。压力检测单元48在供应管42中位于泵44和分支部分B之间。根据本实施例，空气释放管54等同于空气释放通道。

空气释放管54包括在箱40的表面处与箱40连通的端部。空气释放阀60位于空气释放管54的端部处。空气释放阀60基于从泵控制单元70所发送的控制信号Sc而打开和关闭空气释放管54。此后，将如图8所示的将控制信号Sc输入到空气释放阀60的时间段称为控制时间段Tc。在控制时间段Tc中，当基于控制信号Sc打开空气释放阀60时，将从供应管42流到空气释放管54的尿素水返回(吸引)到箱40。

空气释放阀60还在如图8所示的控制信号Sc未从泵控制单元70输入的控制停止时间段Tn中用作止回阀。在控制停止时间段Tn中，空气释放阀60响应于空气释放管54中大于预定压力的压力而打开，并且空气释放阀60响应于空气释放管54中小于预定压力的压力而关闭。

第一加热元件62位于箱40中。第一加热元件62例如是电气类型加热器。第一加热元件62基于从泵控制单元70所发送的指令信号通过供电来解冻在箱40中凝固的尿素水。优选地，第一加热元件62设置在第一加热元件62可以解冻凝固的尿素水的位置处。具体地，第一加热元件62可以位于供应管42的入口附近处。

第二加热元件64位于供应管42的外周缘附近。第二加热元件64例如是电气类型加热器。第二加热元件64基于从泵控制单元70所发送的指令信号通过供电来解冻在供应管42中凝固的尿素水。

温度传感器66位于箱40中。温度传感器66例如是温敏二极管或热敏电阻。温度传感器66检测箱40中的尿素水的温度。环境温度传感器68位于箱40外部的位置处。环境温度传感器68例如是温敏二极管或热敏电阻。环境温度传感器68位于与箱40分离的位置处，并检测发动机30所安装至的车辆周围的环境温度。

泵控制单元70是执行与排气净化有关的控制的电子控制单元(ECU)。泵控制单元70由包括CPU、ROM、RAM和输入输出接口的微计算机构成。

泵控制单元70从旋转检测单元46获取旋转速度N、从压力检测单元48获取管压力P、从温度传感器66获取箱40中的尿素水的温度、并从环境温度传感器68获取环境温度。泵控制单元70通过所获取的值控制还原剂喷射系统20的各种部件。

具体地，当将尿素水朝喷射器50泵送时，泵44通过供电而被沿正常旋转方向可旋转地驱动。因此，箱40中的尿素水被抽吸成朝下游流动。泵44泵送尿素水以将尿素水供应到喷射器50。过量尿素水通过空气释放阀60返回到箱40。

当尿素水返回到箱40时，泵44被沿反向旋转方向可旋转地驱动。因此，供应管42中的尿素水被吸引到箱40。当发动机30停止后车辆驻停时，防止尿素水仍残留在供应管42中并且由尿素水的凝固或膨胀而引起的供应管42损坏得以抑制。

在发动机30停止后当供应管42中的尿素水返回到箱40的同时车辆驻停的情况下，当发动机30启动时，供应管42填充有尿素水。在这种情况下，如图5A，图5B，图5C和图5D所示，呈气泡形状的空气Ar进入供应管42。当空气Ar进入供应管42时，由喷射器50所喷射的待供应到排气通道31a的尿素水的喷射量可能变得不稳定。

具体地，当喷射器50喷射尿素水时，管压力P变化。为了校正管压力P的压力变化，旋转速度N增加并将尿素水供应到供应管42。当空气Ar进入供应管42时，空气Ar响应于管压力P的压力变化而在弹性膨胀和弹性收缩之间交替重复。结果，旋转速度N的变化量ΔN大于空气Ar未进入供应管42时的变化量。由于当旋转速度N的变化量ΔN变大时供应到供应管42的尿素水的供应量变得不稳定，因此由喷射器50所喷射的待供应到排气通道31a的尿素水的喷射量变得不稳定。

在这种情况下，可以根据管压力P的压力变化来确定供应管42中是否存在空气Ar。然而，例如，在通过压力反馈控制而将管压力P控制为恒定的排气净化系统10中，由于管压力P的变化量被控制在预定范围中，因此不能根据管压力P来确定供应管42中是否存在空气Ar。

根据本实施例，泵控制单元70执行喷射控制处理以解决上述问题。在喷射控制处理中，泵控制单元70响应于喷射器50的喷射而获取旋转速度N的变化量ΔN，并基于变化量ΔN来确定供应管42中是否存在空气Ar。换句话说，泵控制单元70基于变化量ΔN来确定供应管42中是否存在空气Ar的混合。因此，可以基于旋转速度N的变化量ΔN来适当地确定供应管42中存在空气混合。供应管42中的空气混合是空气Ar在供应管42中的混合。

图2是根据本实施例的喷射控制处理的流程图。当发动机30操作时，泵控制单元70执行喷射控制处理。

当发动机30启动时，即，当发动机30所安装至的车辆的点火开关接通时，泵控制单元70开始喷射控制处理。当泵控制单元70开始喷射控制处理时，在S10，泵控制单元70完全打开喷射器50并对泵44供电以开始对泵44进行沿正常旋转方向的旋转驱动。因此，开始向供应管42供应尿素水。当喷射控制处理开始时，空气释放阀60用作止回阀而不接收控制信号Sc。

在S12，泵控制单元70执行旋转速度反馈控制以控制对泵44的驱动，从而将由旋转检测单元46所检测到的旋转速度N控制为如图6所示的预定的目标旋转速度Ntg。目标旋转速度Ntg是泵44的最大旋转速度。

在S14，泵控制单元70确定管压力P是否达到如图6所示的参考压力Po。参考压力Po设定为在供应到供应管42的尿素水到达喷射器50附近的位置处的情况下的压力。当泵控制单元70在S14确定否定确定时，泵控制单元70返回S12。当泵控制单元70在S14确定肯定确定时，泵控制单元70关闭喷射器50并且行进至S16。因此，抑制了填充在供应管42中的尿素水的一部分泄漏到排气管31以及尿素水引流到排气管31。

在S16，泵控制单元70执行压力反馈控制以控制对泵44的驱动，从而将由压力检测单元48检测到的管压力P控制为如图6所示的预定的目标压力Ptg。目标压力Ptg是喷射器50处于喷射状态时的管压力P。目标压力Ptg大于参考压力Po。根据本实施例，在S16的处理等同于反馈控制单元。

在S18，泵控制单元70确定管压力P是否达到目标压力Ptg。当管压力P处于通过使用目标压力Ptg作为中心值所预定的范围中以预定时间段时，泵控制单元70确定管压力P达到目标压力Ptg。当泵控制单元70在S18确定否定确定时，泵控制单元70返回到S16。当泵控制单元70在S18确定肯定确定时，泵控制单元70执行获取处理以在S20，S22，S24，S26和S28获取旋转速度N的变化量ΔN。

在获取处理中，在S20，泵控制单元70设置驱动信号Sm。

驱动信号Sm是包括作为接通电压和截止电压的两个值的信号。当驱动信号Sm变为截止电压时，喷射器50关闭并且由喷射器50引起的尿素水的喷射停止。根据本实施例，如图7所示，将驱动信号Sm变为截止电压的时间段称为喷射停止时间段Ts。当驱动信号Sm变为接通电压时，喷射器50打开，喷射器50喷射尿素水。根据本实施例，将驱动信号Sm变为接通电压的时间段称为喷射时间段Tp。

驱动信号Sm以预定的正常周期Tk在接通电压和截止电压之间切换。泵控制单元70可以可变地控制即是喷射占空比Dm的占空比Dm。喷射占空比Dm是通过将喷射时间段Tp除以正常循环Tk而获得的值。喷射占空比Dm与由喷射器50每单位时间所喷射的喷射量Q成比例。根据本实施例，喷射占空比Dm等于每单位时间的喷射量。根据本实施例，正常周期Tk被设置为2Hz。

泵控制单元70根据发动机30当前时间的操作状态(例如负载和旋转速度)来计算喷射器50中的喷射量Q。泵控制单元70通过在考虑由未示出的温度传感器所获取的SCR催化器33的温度的同时设定实现喷射量Q的喷射占空比Dm来设定驱动信号Sm。在S22，泵控制单元70将在S20设定的驱动信号Sm发送到喷射器50以驱动喷射器50。

在S24，泵控制单元70设定用于确定空气混合的增加阈值Ru和减小阈值Rd。增加阈值Ru是旋转速度N的变化量响应于进入供应管42的空气Ar而增加的最小值。在这种情况下，变化量是增加变化量。减小阈值Rd是旋转速度N的变化量响应于进入供应管42的空气Ar而减小的最小值。在这种情况下，变化量是减小变化量。换句话说，增加阈值Ru和减小阈值Rd与喷射器50的喷射相关。因此，泵控制单元70根据在S20设定的喷射占空比Dm设定增加阈值Ru和减小阈值Rd并行进至S26。根据本实施例，S24的处理等同于设置单元。

在S26，泵控制单元70如图7所示地通过使用旋转检测单元46获取作为喷射时间段Tp中的旋转速度N的喷射旋转速度Np。具体地，泵控制单元70获取喷射旋转速度Np作为当对泵44供电时流动通过泵44的供电电流的电流值。在S28，泵控制单元70执行计算处理以计算表示喷射旋转速度Np的变化的旋转变化参数。根据本实施例，当对泵44供电时，流动通过泵44的供电电流的电流值等同于相关值。

在计算处理中，首先，泵控制单元70如图7所示地在喷射时间段Tp开始时获取参考旋转速度No。根据本实施例，参考旋转速度No小于目标旋转速度Ntg。接下来，泵控制单元70获取喷射旋转速度Np的最大旋转速度Nu和最小旋转速度Nd。

泵控制单元70计算最大旋转速度Nu和参考旋转速度No之间的差值的绝对值，并且然后获取该绝对值作为增加变化量ΔNu。泵控制单元70计算最小旋转速度Nd和参考旋转速度No之间的差值的绝对值，并且然后获取该绝对值作为减小变化量ΔNd。根据本实施例，增加变化量ΔNu和减小变化量ΔNd等同于旋转变化参数，并且S28处的处理等同于获取单元。

在S30，泵控制单元70将在S28获取的增加变化量ΔNu与在S24设定的增加阈值Ru进行比较，并将在S28获得的减小变化量ΔNd与在S24设定的减小阈值Rd进行比较。

当增加变化量ΔNu小于增加阈值Ru并且减小变化量ΔNd小于减小阈值Rd时，泵控制单元70确定肯定确定。当泵控制单元70在S30确定肯定确定时，泵控制单元70行进至S34。在S34，泵控制单元70确定空气未进入供应管42。换句话说，泵控制单元70确定供应管42中不存在空气混合。

当增加变化量ΔNu大于增加阈值Ru并且减小变化量ΔNd大于减小阈值Rd时，泵控制单元70确定否定确定。当泵控制单元70在S30确定否定确定时，泵控制单元70行进到S36。在S36，泵控制单元70确定空气进入供应管42。换句话说，泵控制单元70确定供应管42中存在空气混合。泵控制单元70基于旋转变化参数，更具体地基于旋转变化参数与阈值Ru及Rd的比较结果来确定供应管42中是否存在空气混合。根据本实施例，S30处的处理等同于确定单元。

当泵控制单元70在S34确定空气未进入供应管42时，泵控制单元70行进到S38。在S38，泵控制单元70使空气释放阀60停止。换句话说，泵控制单元70保持控制信号Sc不被传递到空气释放阀60的状态。

当泵控制单元70在S36确定空气进入供应管42时，泵控制单元70执行去除处理以在S40，S42和S44处去除进入供应管42的空气。

在去除处理中，首先，在S40，泵控制单元70估计供应管42中的空气混合量Ax。如图3所示，泵控制单元70存储表示喷射旋转速度Np的变化量ΔNu，ΔNd和空气混合量Ax之间的关系的第一转换表。第一转换表具有这样的关系：其中空气混合量Ax根据喷射旋转速度Np的变化量ΔNu，ΔNd的增加而增加。泵控制单元70通过使用第一转换表将在S28获取的增加变化量ΔNu和减小变化量ΔNd中较大变化量转换为空气混合量Ax，以估计空气混合量Ax。换句话说，泵控制单元70基于旋转变化参数估计空气混合量Ax。根据本实施例，S40处的处理等同于估计单元。

接下来，在S42，泵控制单元70设置控制信号Sc。

控制信号Sc是包括作为接通电压和截止电压的两个值的信号。当控制信号Sc变为截止电压时，空气释放阀60关闭并且停止由空气释放阀60引起的尿素水返回到箱40。当控制信号Sc变为接通电压时，空气释放阀60打开并且尿素水和空气Ar通过空气释放阀60返回到箱40。

类似于驱动信号Sm的控制信号Sc在正常周期Tk期间在接通电压和截止电压之间切换。泵控制单元70可以可变地控制作为收集占空比Dc的占空比Dc。收集占空比Dc是通过将控制信号Sc变为接通电压的时间段除以正常循环Tk而获得的值。收集占空比Dc与空气释放量成比例，该空气释放量是每单位时间通过空气释放阀60返回到箱40的空气Ar的量。根据本实施例，收集占空比Dc等同于每单位时间的空气释放量。

如图4所示，泵控制单元70存储表示空气混合量Ax和收集占空比Dc之间的关系的第二转换表。第二转换表具有这样的关系：其中收集占空比Dc根据空气混合量Ax的增加而增加。泵控制单元70通过使用第二转换表将在S40估计的空气混合量Ax转换为收集占空比Dc，以设定控制信号Sc。换句话说，泵控制单元70基于空气混合量Ax设定收集占空比Dc。接下来，在S44，泵控制单元70将在S20设定的控制信号Sc输出到空气释放阀60以驱动空气释放阀60。根据本实施例，在S42处的处理等同于控制单元。

在第二转换表中，收集占空比Dc设定为根据空气混合量Ax的增加而增加，并且收集占空比Dc的最小值设定为大于止回占空比Dr的最大值，该止回占空比Dr是用作止回阀的空气释放阀60的占空比Dr。因此，由于通过使用第二转换表来设定收集占空比Dc，所以收集占空比Dc被设定为大于止回占空比Dr。换句话说，空气释放阀60在泵控制单元70确定空气进入供应管42时的占空比被控制为大于空气释放阀60在控制单元70确定空气未进入供应管42时的占空比。

在S38，泵控制单元70使空气释放阀60停止预定时间段并且然后行进至S46。在S44，泵控制单元70驱动空气释放阀60以预定时间段并且然后行进至S46。在S46，泵控制单元70确定发动机30是否停止。当发动机30所安装至的车辆的点火开关仍然接通时，泵控制单元70在S46确定否定确定并返回到S16。

当发动机30所安装至的车辆的点火开关关停时，泵控制单元70在S46确定肯定确定并且行进到S48。在S48，泵控制单元70反转泵44的旋转、执行吸引处理以将供应管42中的尿素水吸引到箱40，并且终止喷射控制处理。

图5A、图5B、图5C、图5D和图6示出了喷射控制处理的示例。具体地，图5A、图5B、图5C和图5D随时间示出了喷射控制处理中的尿素水。图5A示出了在喷射控制处理开始时的还原剂喷射系统20。图5B示出了在填充尿素水之后的还原剂喷射系统20。图5C示出了去除处理中的还原剂喷射系统20。图5D示出了去除处理之后的还原剂喷射系统20。

图6随时间示出了喷射控制处理中的旋转速度N。图6随时间示出了管压力P、旋转速度N和喷射占空比Dm。如图6所示，由除了喷射器50的喷射和空气Ar的弹性形变之外的干扰所引起的脉动得以从旋转速度N和供应管42中的管压P移除。图7和8示出了类似的事项。

如图5A所示，在喷射控制处理开始时，供应管42中的泵44下游的区域和空气释放管54填充有过剩空气。如图6所示，当在时间点t1打开车辆的点火开关的同时发动机30启动时，喷射控制处理开始，使泵44处于正常旋转，并且供应管42和空气释放管54在时间点t2填充有尿素水(S10)。

具体地，泵控制单元70在时间点t2在喷射器50打开的状态下通过旋转速度反馈控制来填充尿素水(S12)。然后，当管压力P达到参考压力Po(S14：肯定确定)时，泵控制单元70在时间点t3在喷射器50关闭的状态下通过压力反馈控制来填充尿素水(S16)。然后，当管压力P达到目标压力Ptg(S16：肯定确定)时，泵控制单元70在时间点t4终止尿素水向供应管42和空气释放管54的填充。

如图5B所示，空气Ar在填充尿素水之后进入供应管42。因此，当在驱动信号Sm的输出开始的同时开始由喷射器50引起的尿素水的喷射时，旋转速度Np的变化量ΔN在时间点t5变大。

图7示出了响应于喷射器50的喷射随时间的旋转速度N。图7随时间示出了驱动信号Sm、空气Ar未进入供应管42时的旋转速度N、空气Ar未进入供应管42时的管压力P以及空气Ar进入供应管42时的旋转速度N。

如图7所示，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控制为参考旋转速度No。在喷射时间段Tp中，管压力P响应于喷射而从目标压力Ptg减小。为了响应于喷射校正压力降低，作为通过压力反馈控制从泵44排出的尿素水的量的尿素水量增加，并且喷射旋转速度Np响应于尿素水量的增加而增加。旋转速度N的变化量ΔN是喷射旋转速度Np响应于喷射从参考旋转速度No的变化。

如图7所示，当空气Ar不进入供应管42时，喷射旋转速度Np响应于喷射器50的喷射而单调增加。当喷射旋转速度Np达到最大旋转速度Nu时，喷射旋转速度Np单调地减小为返回参考旋转速度No。因此，最小旋转速度Nd基本上等于参考旋转速度No。

如图7所示，当空气Ar进入供应管42时，空气Ar响应于喷射器50的喷射而由于管压力P的变化而弹性形变，并且喷射旋转速度Np脉动。结果，空气Ar进入供应管42的情况和空气Ar未进入供应管42的情况相比，最大旋转速度Nu变得更大且最小旋转速度Nd变得更小。当根据最大旋转速度Nu和最小旋转速度Nd计算的喷射旋转速度Np的变化量ΔNu和ΔNd分别大于阈值Ru和Rd时，泵控制单元70执行去除处理(S40，S42和S44)。

如图5C所示，在去除处理中，输出控制信号Sc，并且在使泵44处于正常旋转的状态下驱动空气释放阀60。基于供应管42中的空气混合量Ax设定控制信号Sc的收集占空比Dc(S42)。

图8示出了收集占空比Dc的设定过程。图8随时间示出了驱动信号Sm、旋转速度N以及控制信号Sc的收集占空比Dc。此外，如图8所示。虚线F1表示空气混合量Ax相对较小的情况，并且实线F2表示空气混合量Ax相对较大的情况。

如图8中所示的虚线F1所示，当空气混合量Ax相对较小时，喷射旋转速度Np的变化量ΔNu，ΔNd变得相对较小。当喷射旋转速度Np的变化量ΔNu，ΔNd相对较小时，泵控制单元70确定空气混合量Ax相对较小并将控制信号Sc的收集占空比Dc设定为第一收集占空比Dc1。在这种情况下，第一收集占空比Dc1大于零且小于1。

如图8中所示的实线F2所示，当空气混合量Ax相对较大时，喷射旋转速度Np的变化量ΔNu，ΔNd变得相对较大。当喷射旋转速度Np的变化量ΔNu，ΔNd相对较大时，泵控制单元70确定空气混合量Ax相对较大并将控制信号Sc的收集占空比Dc设定为第二收集占空比Dc2。在这种情况下，第二收集占空比Dc2大于第一收集占空比Dc1且小于1。

包括如上设定的收集占空比Dc的控制信号Sc被输出到空气释放阀60，并且驱动空气释放阀60。结果，如图5D所示，适当地去除了进入供应管42的空气Ar。

然后，当在车辆的点火开关关停的同时停止发动机30时，泵控制单元70在时间点t6通过停止输出驱动信号Sm来停止由喷射器50引起的尿素水的喷射并执行吸引处理(S48)。在吸引处理中，泵控制单元70使泵44的旋转反向。

然后，泵控制单元70在时间点t7停止使泵44的旋转反向，并在时间点t8打开喷射器50。因此，通过泵44的反向旋转而减小的管压力P返回到大气压力。然后，泵控制单元70在时间点t9关闭喷射器50并终止喷射控制处理。如图5A所示，供应管42中的尿素水返回到箱40。

根据本实施例，可以实现以下效果。

泵44响应于喷射器50的喷射而生成的喷射旋转速度Np的变化量ΔNu，ΔNd和供应管42中的空气混合量Ax具有关系。因此，根据本实施例，可以基于喷射旋转速度Np的变化量ΔNu，ΔNd来适当地确定供应管42中是否存在空气混合。

管压力P也响应于喷射器50的喷射而变化。由于当通过压力反馈控制来控制泵44时管压力P的变化量被控制为处于包括目标压力Ptg作为中心的预定范围中，因此不能基于管压力P适当地确定供应管42中是否存在空气混合。根据本实施例，由于当通过压力反馈控制来控制泵44时基于喷射旋转速度Np的变化量ΔNu，ΔNd来确定供应管42中是否存在空气混合，所以可以适当地确定在供应管42中是否存在空气混合。

根据本实施例，由于喷射旋转速度Np的变化量ΔNu，ΔNd与喷射器50的喷射占空比Dm具有关系，因此将阈值Ru，Rd设定为对应于喷射占空比Dm。因此，可以基于喷射旋转速度Np的变化量ΔNu，ΔNd与阈值Ru，Rd的比较结果以高精度来确定供应管42中是否存在空气混合。

根据本实施例，空气释放阀60在确定空气Ar进入供应管42时的收集占空比Dc大于在确定空气Ar未进入供应管42时的止回占空比Dr。因此，将收集占空比Dc大于止回占空比Dr的情况与收集占空比Dc小于止回占空比Dr的情况相比较，进入供应管42的空气Ar可以在早期通过空气释放阀60返回到箱40。

根据本实施例，通过使用喷射旋转速度Np的变化量ΔNu，ΔNd来估计供应管42中的空气混合量Ax，并且基于估计的空气混合比Ax设定收集占空比Dc。即使估计空气混合量Ax相对较大，仍可以抑制空气释放阀60不充分地打开。因此，进入供应管42的空气Ar可以在早期通过空气释放阀60返回到箱40。此外，即使估计空气混合量Ax相对较小，仍可以抑制空气释放阀60过度打开。因此，可以得以抑制去除处理所需的电力，该电力是响应于由空气释放阀60的打开引起的喷射旋转速度Np的增加的空气释放阀60的驱动电力或泵44的驱动电力。

根据本实施例，通过控制用作止回阀的空气释放阀60的打开和关闭而使进入供应管42的空气Ar返回到箱40。因此，与使进入供应管42的空气Ar返回到达箱40的开关阀以及只有开关阀附接至的管从用作止回阀的空气释放阀60和该空气释放阀60所附接至的空气释放管54单独设置的构造相比，可以简化还原剂喷射系统20的构造。

(第二实施例)

将参考图9描述根据本公开第二实施例的泵控制单元70。根据第二实施例的泵控制单元70与根据第一实施例的泵控制单元70的不同之处在于喷射控制处理。以下，将描述根据第二实施例的喷射控制处理。

如图9所示，根据第二实施例的喷射控制处理与根据第一实施例的喷射控制处理的不同之处在于驱动信号Sm的设定。另外，与第一实施例基本相同的处理用相同的附图标记表示并且将省略相同的描述。

当泵控制单元70在S18确定肯定确定时，泵控制单元70行进到S62。在S62，泵控制单元70根据发动机30的操作状态设定喷射占空比Dm。在S64，泵控制单元70确定所设定的喷射占空比Dm是否大于预定的参考占空比Do。参考占空比Do是用于通过使用喷射旋转速度Np的变化量ΔNu，ΔNd来适当地确定供应管42中是否存在空气混合的最小喷射占空比Dm。根据本实施例，参考占空比Do被设定为50％。此外，根据本实施例，参考占空比Do等同于参考喷射量。

当泵控制单元70在S64确定肯定确定时，泵控制单元70行进到S20。在S20，泵控制单元70通过使用在S62设定的喷射占空比Dm来设定驱动信号Sm。然后，在S24，泵控制单元70设定对应于在S62所设定的喷射占空比Dm的阈值Ru，Rd。

当泵控制单元70在S64确定否定确定时，泵控制单元70行进到S66。在S66，泵控制单元70将喷射占空比Dm重新设定为预定的并且大于参考占空比Do的目标占空比Dtg。目标占空比Dtg是在充分地生成喷射旋转速度Np的变化量ΔNu，ΔNd以适当地确定供应管42中是否存在空气混合的情况下的喷射占空比Dm。根据本实施例，目标占空比Dtg设定为80％。换句话说，当喷射占空比Dm小于参考占空比Do时，泵控制单元70将喷射占空比Dm设定为大于参考占空比Do。

当泵控制单元70在S66设定喷射占空比Dm时，泵控制单元70行进至S20。在S20，泵控制单元70通过使用在S66设定的喷射占空比Dm来设定驱动信号Sm。然后，在S24，泵控制单元70设定对应于在S66所设定的喷射占空比Dm的阈值Ru，Rd。

如上所述，根据本实施例，将根据发动机30的操作状态的喷射占空比Dm与参考占空比Do进行比较。当喷射占空比Dm小于参考占空比Do时，喷射占空比Dm被设定为大于参考占空比Do的目标占空比Dtg。

喷射占空比Dm和喷射旋转速度Np的变化量ΔN具有这样的关系：喷射旋转速度Np的变化量ΔN根据喷射占空比Dm的增加而增加。因此，当喷射占空比Dm小于参考占空比Do时，不能通过使用喷射旋转速度Np的变化量ΔNu，ΔNd以高精度来确定供应管42中是否存在空气混合。

根据本实施例，当根据发动机30的操作状态的喷射占空比Dm小于参考占空比Do时，喷射占空比Dm被设定为大于参考占空比Do的目标占空比Dtg。因此，即使根据发动机30的操作状态的喷射占空比Dm小于参考占空比Do，也可以以高精度确定供应管42中是否存在空气混合。

本公开不限于上述实施例，并且可以应用于例如以下实施例。

处于液态的还原剂不限于尿素水。例如，可以将除尿素水之外从氨所获得的化合物作为还原剂喷射。

将增加变化量ΔNu和减小变化量ΔNd计算为旋转变化参数，并且不限于此。例如，可以计算增加变化量ΔNu和减小变化量ΔNd中的一个作为旋转变化参数。可替代地，可以计算增加变化量ΔNu、减小变化量ΔNd，以及喷射旋转速度Np的最大旋转速度Nu和最小旋转速度Nd之间的差值的绝对值作为旋转变化参数。可替代地，可以计算喷射旋转速度Np的最大旋转速度Nu和最小旋转速度Nd之间的差值的绝对值作为旋转变化参数，而非增加变化量ΔNu和减小变化量ΔNd。在上述情况下，可能不获得参考旋转速度No。

可替代地，可以获取增加变化量ΔNu、减小变化量ΔNd和喷射旋转速度Np脉动的脉动时间段作为旋转变化参数。可替代地，可以获取喷射旋转速度Np脉动的脉动时间段作为旋转变化参数，而非增加变化量ΔNu和减小变化量ΔNd。当供应管42中的空气混合量Ax相对较大时，释放进入供应管42的空气Ar的时间段变长，并且脉动时间段变长。换句话说，脉动时间段和空气混合量Ax具有如下关系：空气混合量Ax根据脉动时间段的增加而增加。因此，可以基于喷射旋转速度Np脉动的脉动时间段来确定供应管42中是否存在空气混合。

每单位时间的喷射量通过喷射占空比Dm来调节，并且不受限制。例如，可以调节指示喷射器50的释放水平的喷射器50的打开度。每单位时间的空气释放量通过收集占空比Dc来调节，并不限于此。例如，可以调节指示空气释放阀60的释放水平的空气释放阀60的打开度。

泵控制单元70可以在驱动空气释放阀60的时间段中连续地获取喷射旋转速度Np的变化量ΔNu，ΔNd。当喷射旋转速度Np的变化量ΔNu，ΔNd分别小于阈值Ru，Rd时，可以响应于进入供应管42的空气Ar而停止空气释放阀60，该空气Ar通过对空气释放阀60的驱动而返回到箱40。

已经参考示例描述了本公开，但是本公开不限于示例或结构。本公开包括在相同范围内的各种修改示例和修改。另外，尽管优选的各种组合和配置，包括更多，更少或仅单个元件的其他组合和配置也在本公开的精神和范围内。

Claims (5)

1.一种喷射控制器，其应用于排气净化系统，所述排气净化系统包括喷射器(50)以及泵(44)，所述喷射器位于内燃发动机(30)的排气通道(31a)中并喷射以将处于液态的还原剂供应到净化排放气体中的NOx的NOx净化催化器，所述泵将所述还原剂加压并通过还原剂通道(42)将所述还原剂泵送到所述喷射器，所述喷射控制器包括：

获取单元(S28)，其配置为获取响应于所述喷射器的喷射引起的所述泵的旋转速度的变化量或者获取作为当对所述泵供电时流过所述泵的供电电流的电流值并与所述变化量相关的相关值作为旋转变化参数(ΔN)；

确定单元(S30)，其配置为基于所述旋转变化参数来确定在所述还原剂通道中是否存在空气混合，以及

估计单元(S40)，其配置为当所述确定单元确定在所述还原剂通道中存在所述空气混合时基于由所述获取单元所获取的所述旋转变化参数来估计所述还原剂通道中的空气混合量(Ax)，其中，

当所述确定单元确定所述还原剂通道中存在所述空气混合时，基于由所述估计单元所估计的所述空气混合量，控制单元设定空气释放量。

2.根据权利要求1所述的喷射控制器，还包括：

设定单元(S24，S66)，其配置为根据所述喷射器每单位时间的喷射量(Dm)来设定用于确定所述空气混合的阈值(Ru，Rd)，其中

所述确定单元基于由所述获取单元所获取的所述旋转变化参数和由所述设定单元所设定的所述阈值之间的比较结果来确定在所述还原剂通道中是否存在所述空气混合。

3.根据权利要求2所述的喷射控制器，其中，

所述排气净化系统还包括储存所述还原剂的箱(40)、与所述还原剂通道连接并与所述箱连通的空气释放通道(54)以及附接到所述空气释放通道并打开和关闭所述空气释放通道的空气释放阀(60)，

所述喷射控制器还包括：

所述控制单元(S42)，其配置为可变地控制每单位时间的空气释放量(Dc)，其中

所述控制单元将所述确定单元确定在所述还原剂通道中存在所述空气混合时的所述空气释放量控制为大于所述确定单元确定在所述还原剂通道中不存在所述空气混合时的所述空气释放量。

4.根据权利要求2至3中任一项所述的喷射控制器，其中，

当每单位时间的所述喷射量小于参考喷射量时，所述设定单元响应于所述内燃发动机的运行状态将每单位时间的所述喷射量设定为大于预定的参考喷射量(Do)，以及

所述设定单元响应于由所述设定单元所设定的每单位时间的所述喷射量来设定所述阈值。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的喷射控制器，其中，

所述排气净化系统还包括压力检测单元(48)，其检测所述还原剂通道中的压力，

所述喷射控制器还包括：

反馈控制单元(S16)，其配置为执行对所述泵的驱动的反馈控制以将由所述压力检测单元在所述喷射器的所述喷射中检测到的所述还原剂的所述压力控制为预定的目标压力(Ptg)，其中

当通过所述反馈控制单元将所述还原剂通道中的所述压力控制为所述目标压力时，所述获取单元获取所述旋转变化参数。

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