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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Harnstoff-Wasser-Pumpenvorrichtung für einen Abgasreiniger.
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Hintergrund
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Herkömmlich ist ein System zur Harnstoff selektiven katalytischen Reduktion (SCR) öffentlich bekannt, um Stickoxide (NOx), die in Gas enthalten sind, das von einem Verbrennungsmotor ausgeströmt ist, durch Zusetzen von Harnstoff-Wasser zu reduzieren. In einem Harnstoff-SCR-System, das in
JP-2009-144644A beschrieben ist, wird Harnstoff-Wasser, das in einem Tank gespeichert ist, durch eine Pumpe, die in dem Tank untergebracht ist, an eine Düse geliefert, die in einem Abgasdurchlass bereitgestellt ist. Wenn das Harnstoff-Wasser in einer Umgebung mit einer niedrigen Temperatur gefroren ist, wird das Harnstoffwasser durch die Wärme getaut, die durch einen Motor der Pumpe, die aktiviert wird, erzeugt wird. Im Hinblick auf einen Schutz des Motors und einen Steuerkreis für den Motor ist es erforderlich, einen Strom zu steuern, der im Zeitpunkt des Anlaufens an den Motor geliefert wird.
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Wenn der Strom, der an den Motor geliefert wird, während des Anlaufzeitpunktes beschränkt wird, kann ein Wärmeerzeugungsanteil des Motors abnehmen, weil der Wärmeerzeugungsanteil proportional zu dem gelieferten Strom ist. In diesem Fall kann der Wärmeerzeugungsanteil zum Tauen des Harnstoffwassers in dem Tank nicht ausreichen.
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Zusammenfassung
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Es ist ein Ziel der vorliegenden Offenbarung, eine Harnstoff-Wasser-Pumpenvorrichtung bereitzustellen, so dass Tauen des Harnstoffwassers gefördert werden kann und dass ein Schutz eines Motors und eines Steuerkreislaufs erreicht werden kann.
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Entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung, reinigt ein Abgasreiniger Abgas durch Zusetzen von Harnstoff-Wasser, das in einem Tank gespeichert ist, zu dem Abgas, das durch einen Abgasdurchlass strömt, und eine Harnstoff-Wasser-Pumpenvorrichtung für den Abgasreiniger umfasst eine Pumpe, einen Motor, einen Temperaturerfassungsabschnitt, einen Einstellungsabschnitt und einen Änderungsabschnitt. Die Pumpe ist in dem Tank untergebracht und liefert das Harnstoff-Wasser, das in dem Tank gespeichert ist, an den Abgasdurchlass. Der Motor treibt die Pumpe an. Der Temperaturerfassungsabschnitt erfasst direkt oder indirekt eine Temperatur des Harnstoff-Wassers, das in dem Tank gespeichert ist. Der Einstellungsabschnitt stellt einen oberen Grenzwert von Strom, der an den Motor geliefert wird, ein. Der Änderungsabschnitt ändert den oberen Grenzwert des Stroms, der an den Motor geliefert wird, basierend auf der Temperatur des Harnstoff-Wassers, das durch den Temperaturerfassungsabschnitt erfasst wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Das obige und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden deutlicher durch die folgende detaillierte Beschreibung, die mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erstellt worden ist. In den Zeichnungen:
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1 ist ein Blockdiagramm, das einen Entwurf einer Harnstoff-Wasser-Pumpenvorrichtung einer ersten Ausführungsform darstellt;
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2 ist eine schematische Ansicht, die einen Entwurf eines Abgasreinigers mit der Harnstoff-Wasser-Pumpenvorrichtung entsprechend der ersten Ausführungsform darstellt;
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3 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess darstellt, der durch ein Steuergerät der Harnstoff-Wasser-Pumpenvorrichtung entsprechend der ersten Ausführungsform durchgeführt wird;
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4 ist ein Diagramm, dass eine Beziehung zwischen Zeit und Strom, der zu einer Pumpe geliefert wird, die nicht gefrorenes Harnstoffwasser abführt, illustriert;
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5 ist ein Diagramm, dass eine Beziehung zwischen Zeit und Strom, der zu einer Pumpe geliefert wird, die gefrorenes Harnstoffwasser abführt, entsprechend der ersten Ausführungsform, illustriert;
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6 ist ein Diagramm, dass eine Beziehung zwischen Zeit und Strom, der zu einer Pumpe geliefert wird, die gefrorenes Harnstoffwasser abführt, entsprechend einem Vergleichsbeispiel darstellt; und
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7 ist ein Blockdiagramm, das einen Entwurf einer Harnstoff-Wasser-Pumpenvorrichtung entsprechend einer zweiten Ausführungsform darstellt.
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Detaillierte Beschreibung
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Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden im Folgenden mit Bezug zu den Zeichnungen beschrieben. In den Ausführungsformen kann ein Teil, der einem beschriebenen Gegenstand einer vorhergehenden Ausführungsform entspricht, mit demselben Bezugszeichen versehen sein und wiederholte Erläuterungen für den Teil können ausgelassen werden. Wenn nur ein Teil einer Konfiguration in einer Ausführungsform beschrieben ist, kann eine vorhergehende Ausführungsform auf die anderen Teile der Konfiguration angewandt werden. Die Teile können kombiniert werden, selbst wenn es nicht explizit beschrieben ist, dass die Teile kombiniert werden können. Die Ausführungsformen können teilweise kombiniert werden, selbst wenn es nicht explizit beschrieben ist, dass die Ausführungsformen kombiniert werden können, vorausgesetzt dass kein Konflikt in der Kombination gegeben ist.
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(Erste Ausführungsform)
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Ein Abgasreiniger 10 mit einem Harnstoff-Wasser Pumpen Steuergerät 20 wird mit Bezug auf 2 beschrieben. Der Abgasreiniger 10 kann einem Harnstoff-Wasser selektiven katalytischen Reduktion-System (Harnstoffwasser-SCR-System) entsprechen. In dem Harnstoff-Wasser-SCR-System wird Harnstoff-Wasser einem Abgas zugefügt, das von einem Verbrennungsmotor 10, der an einem Fahrzeug angebracht ist, abgegeben wird, um Stickoxide (NOx) zu reduzieren, die in dem Abgas enthalten sind. Das Abgas wird durch einen durch ein Abgasrohr 12 definierten Abgasdurchlass 13 in die Atmosphäre abgegeben. Der Verbrennungsmotor 11 kann ein Dieselmotor sein. Der Abgasreiniger 10 ist nicht darauf begrenzt, auf den Dieselmotor angewendet zu werden. Der Abgasreiniger 10 kann auf einen Benzinmotor oder einen Gasturbinenmotor angewendet werden.
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Der Abgasreiniger 10 enthält einen Tank 14, eine Pumpe 15 ein Harnstoff-Wasser-Rohr 16 und eine Düse 17. Der Tank 14 speichert das Harnstoff-Wasser (die Harnstoff-Lösung). Die Pumpe 15 ist in dem Tank 14 untergebracht. Zumindest ein Teil der Pumpe 15 ist in das Harnstoff-Wasser in dem Tank 14 getaucht. Das Harnstoff-Wasser Rohr 16 verbindet die Pumpe 15 und die Düse 17 miteinander. Das Harnstoff-Wasser, das von der Pumpe 15 abgegeben wird, wird durch einen Harnstoff-Wasser Durchlass 18, der durch das Harnstoff-Wasserrohr 16 begrenzt wird, an dem die Düse 17 geliefert. Die Düse 17 ist in dem Abgasrohr 12 vorgesehen, welches den Abgasdurchlass 13 definiert. Die Düse 17 ist in das Abgasrohr 12 eingesetzt. Die Düse 17 enthält eine Einspritzöffnung (nicht gezeigt) an dem Endabschnitt. Der Endabschnitt der Düse 17 ist in dem Abgasdurchlass 13 freigelegt. Das Harnstoff-Wasser wird durch die Einspritzöffnung der Düse 17 in das Abgas gespritzt, das durch den Abgasdurchlass 13 strömt. Ein Reduktionskatalysator 19 ist in dem Abgasdurchlass 13 vorgesehen. Das Abgas und das Harnstoff-Wasser werden im Durchlass 13 gemischt und dann strömt die Mischung in den Reduktionskatalysator 19. Das NOx, das in dem Abgas enthalten ist, wird in dem Reduktionskatalysator 19 durch Reaktion mit dem Harnstoff-Wasser reduziert. Das Harnstoff-Wasser kann zu dem Abgas durch andere Komponenten anstatt durch die Düse 17 zugefügt werden.
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Das Harnstoff-Wasser-Pumpen-Steuergerät 20 enthält einen Motor 21, eine Steuereinheit bzw. ein Steuergerät 22 und einen Temperatursensor 23 zusätzlich zu der Pumpe 15 des Abgasreinigers 10. Der Motor 21 kann ein bürstenloser DC Motor sein, der durch einen Strom aktiviert wird, der von dem Steuergerät 22 geliefert wird. Der Motor 21 treibt die Pumpe 15 an. Durch einen Betrieb des Motors 21 führt somit die Pumpe 15 das Harnstoff-Wasser von den Tank 14 zu dem Harnstoff-Wasser-Durchlass 18 ab. Der Motor 21 ist mit der Pumpe 15 vereinheitlicht und zumindest ein Teil des Motors 21 ist in das Harnstoff-Wasser in dem Tank 14 getaucht, wie die Pumpe 15. Der Temperatursensor 23 erfasst eine Temperatur des Harnstoff-Wassers in dem Tank 14. Der Temperatursensor 23 leitet ein elektrisches Signal, das der erfassten Temperatur des Harnstoff-Wassers entspricht, an das Steuergerät 22.
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Die Harnstoff-Wasser-Pumpen-Steuergerät 20 enthält weiter einen Harnstoff-Wasser-Mengensensor 24 und einen Erwärmer 25. Der Harnstoff-Wasser Mengensensor 24 erfasst eine Menge des Harnstoff-Wasser, das in dem Tank 14 gespeichert ist. Der Harnstoff-Wasser Mengensensor 24 übermittelt die ermittelte Menge des Harnstoff-Wassers an das Steuergerät 22 als ein elektrisches Signal. Der Erwärmer 25 erzeugt Wärme durch elektrische Energie, die von dem Steuergerät 22 geliefert wird. Die Temperatur des Harnstoff-Wassers wird durch die Wärme, die durch den Erwärmer 25 erzeugt wird, gehalten.
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Das Steuergerät 22 wird in Bezug auf 1 beschrieben. Das Steuergerät 22 enthält eine Steuerung 31, die durch einen Mikrocomputer mit einer CPU, einem ROM und einem RAM (nicht gezeigt) gebildet wird. Die Steuerung 31 kann einem Temperaturerlangungsabschnitt 32, einem Änderungsabschnitt 33, einem Einstellungsabschnitt 34 und einem Motortreiber 35 als Hardware durch einen einheitlichen elektronischen Schaltkreis entsprechen. Zusätzlich, basierend auf der Implementierung eines Computerprogramms, das in der ROM der Steuerung 31 enthalten ist, kann der Temperaturerlangungsabschnitt 32, der Änderungsabschnitt 33, der Einstellungsabschnitt 34 und der Motortreiber 35 durch eine Kombination aus Software und Hardware erreicht werden.
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Der Temperaturerlangungsabschnitt 32 ist mit dem Temperatursensor 23 verbunden und erlangt eine von dem Temperatursensor 23 erfasste Temperatur. Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform erfasst der Temperatursensor 23 die Temperatur des Harnstoff-Wassers in dem Tank 14 direkt. In diesem Fall können der Temperatursensor 23 und der Temperaturerlangungsabschnitt 32 einen Temperaturerfassungsabschnitt 36 konfigurieren.
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Weiter kann der Temperaturerfassungsabschnitt 36 auch indirekt die Temperatur des Harnstoff-Wassers erfassen. Eine Außentemperatur, eine Kühlmitteltemperatur des Verbrennungsmotors 11 oder eine Temperatur einer Umgebung, die das Steuergerät 22 umgibt, steht in einem Verhältnis zu der Temperatur des Harnstoff-Wassers in dem Tank 14. In diesem Fall kann die Temperatur des Harnstoff-Wassers auf der Grundlage der durch einen Außensensor erfasssten Außentemperatur, der durch einen Kühlmittelsensor erfassten Kühlmitteltemperatur des Verbrennungsmotors 11 und/oder einer durch einen Temperatursensor erfassten Temperatur des Steuergeräts 22 indirekt bestimmt werden.
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Der Änderungsabschnitt 33 ändert einen oberen Grenzwert Ia für einen Strom, der an den Motor 21 geliefert wird. Der Strom, der an den Motor 21 geliefert wird, hat einen vorgegebenen oberen Grenzwert zum Schutz von Elementen elektronischer Schaltkreise, die den Motor 21 und das Steuergerät 22 konfigurieren. Der obere Grenzwert Ia ist auf einen Anfangswert Id als inhärenter Anfangswert des Motors 21 und des Steuergeräts 22 gesetzt. Der Änderungsabschnitt 33 ändert den oberen Grenzwert Ia basierend auf einer Temperatur des Harnstoff-Wassers, die durch den Temperaturerfassungsabschnitt 36 erfasst wird.
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Insbesondere wenn die Temperatur des Harnstoff-Wassers kleiner oder gleich einem vorgegebenen unteren Grenzwert Ti ist, ändert der Änderungsabschnitt 33 den oberen Grenzwert Ia auf einen Wert, der größer ist als der Anfangswert Id. Der untere Grenzwert Ti entspricht einem Schmelzpunkt des Harnstoff-Wassers.
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Der Einstellungsabschnitt 34 stellt den oberen Grenzwert des Stroms, der an den Motor 21 geliefert wird, auf den oberen Grenzwert Ia, der von dem Änderungsabschnitt 33 geändert worden ist, ein. Der Motortreiber 35 ist mit der Motor 21 verbunden. Der Motortreiber 25 steuert den Motor 21 entsprechend einer Last der Pumpe 15 unter einer Bedingung, bei der der obere Grenzwert Ia durch den Einstellungsabschnitt 34 gesetzt ist.
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Da zumindest ein Teil des Motors 21, wie die Pumpe 15, in das Harnstoff-Wasser in dem Tank 14 getaucht ist, entspricht die Temperatur des Motors 21 der Temperatur des Harnstoff-Wassers in dem Tank 14. Der Motor 21 erzeugt Wärme durch einen Strom, der von dem Steuergerät 22 geliefert wird, um den Motor 21 zu aktivieren. Wenn die Temperatur des Harnstoff-Wassers, das den Motor 21 umgibt, niedrig ist, ist der Anstieg der Temperatur des Motors 21 gering, da die Wärme, die durch den Motor 21 erzeugt wird, durch das Harnstoff-Wasser absorbiert wird, obwohl der Strom, der an den Motor 21 geliefert wird, einen relativ großen Wert hat. Wenn die Temperatur des Harnstoff-Wassers, das den Motor 21 umgibt, hoch ist, kann die Temperatur des Motors 21 leicht ansteigen. Deshalb kann der obere Grenzwert Ia höher gesetzt werden, wenn die Temperatur des Harnstoff-Wassers niedrig ist.
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Der Änderungsabschnitt 33 ändert den oberen Grenzwert Ia basierend auf der Temperatur des Harnstoff-Wassers, die in dem Temperaturerfassungsabschnitt 36 erfasst worden ist. Insbesondere wenn die Temperatur des Harnstoff-Wassers kleiner oder gleich einem vorgegebenen unteren Grenzwert Ti ist, ändert der Änderungsabschnitt 33 den oberen Grenzwert Ia auf einen Wert, der größer ist als der Anfangswert Id. Der Einstellungsabschnitt 34 setzt den oberen Grenzwert des Stroms, der an den Motor 21 geliefert wird, auf den oberen Grenzwert, der von dem Änderungsabschnitt 33 geändert worden ist. Daher wird ein Strom Wert, der höher ist als der Anfangswert Id von dem Motortreiber 35 an den Motor 21 geliefert.
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Der Betrieb des Harnstoff-Wasser-Pumpen-Steuergeräts 20 wird mit Bezug auf 3 beschrieben.
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Bei S101 setzt der Einstellungsabschnitt 34 den oberen Grenzwert auf den Anfangswert Id, wenn eine Motorsteuereinheit (ECU, nicht gezeigt) der Verbrennungsmaschine 11 ein Aktivieren der Pumpe 15 erfordert. D.h., der Einstellungsabschnitt 34 setzt den oberen Grenzwert zur Sicherheit auf den inhärenten Anfangswert Id. Daher wird der Strom, der an den Motor 21 geliefert wird, zunächst bis zu dem Anfangswert Id gesteuert.
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Bei S102 erfasst der Temperaturerfassungsabschnitt 36 die Temperatur des Harnstoff-Wassers in dem Tank 14 durch den Temperatursensor 23 und den Temperaturerlangungsabschnitt 32.
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Bei S103 bestimmt der Änderungsabschnitt 33, ob die Temperatur des Harnstoff-Wassers, die bei S102 erfasst worden ist, kleiner oder gleich einem vorgegebenen unteren Grenzwert Ti ist. Da der Schmelzpunkt des Harnstoff-Wassers sich mit der Konzentration des Harnstoffwassers in der Harnstoff-Lösung ändert, wird der untere Grenzwert Ti entsprechend der Konzentration des Harnstoffs gesetzt.
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Wenn die Temperatur des Harnstoff-Wassers kleiner oder gleich dem unteren Grenzwert Ti (S103: Ja) ist, wird der Anfangswert Id, der bei S101 gesetzt worden ist, bei S104 geändert. D.h., der Änderungsabschnitt 33 löscht den Anfangswert Id und ändert den oberen Grenzwert auf unbegrenzt (unendlich) bei S104. Alternativ kann der Änderungsabschnitt 33 den oberen Grenzwert auf einen erweiterten oberen Grenzwert Ib ändern, der entsprechend dem Anfangswert Id voreingestellt ist. Der erweiterte obere Grenzwert Ib kann höher sein als der Anfangswert Id. Der erweiterte obere Grenzwert Ib wird als optionaler Wert so gesetzt, dass der Motor 21 und das Steuergerät 22 nicht beschädigt werden. Weiter kann der Änderungsabschnitt 33 den oberen Grenzwert durch Nutzen einer Temperatur-Funktion des Harnstoff-Wassers ändern. Daher ändert der Änderungsabschnitt 33 den oberen Grenzwert entsprechend der Temperatur, die bei S102 erfasst worden ist, auf einen Wert, der höher ist als der Anfangswert Id.
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Der Einstellungsabschnitt 34 setzt den oberen Grenzwert Ia, der bei S104 geändert worden ist. Wenn die Temperatur des Harnstoff-Wassers kleiner oder gleich dem unteren Grenzwert Ti ist, der dem Schmelzpunkt des Harnstoff-Wassers entspricht, kann das Harnstoff-Wasser frieren. Die Erzeugung von Wärme in der Motor 21 wird genutzt, um das Harnstoff-Wasser zu tauen, obwohl der obere Grenzwert Ia auf einen Wert geändert ist, der größer ist als der Anfangswert Id. Ein Anstieg der Temperatur des Motors 21 ist durch das Tauen beschränkt. Daher wird, da der Einstellungsabschnitt 34 den oberen Grenzwert Ia auf einen Wert setzt, der höher ist als der Anfangswert Id, ein Tauen des Harnstoff-Wassers gefördert, während der Motor 21 geschützt ist.
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Nachdem der obere Grenzwert Ia bei S104 geändert worden ist, wird der Motor 21 bei S105 aktiviert. D.h., der Motortreiber 35 liefert einen Strom an den Motor 21 in einer Weise, dass der obere Grenzwert des Stroms dem oberen Grenzwert Ia entspricht, der bei ein S104 geändert worden ist.
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Wenn die Temperatur des Harnstoff-Wassers höher ist als ein unterer Grenzwert Ti (S103: Nein), hält der Änderungsabschnitt 33 den oberen Grenzwert Ia auf dem Anfangswert Id, der bei S101 gesetzt worden ist. In diesem Fall aktiviert der Motortreiber 35 den Motor 21 in einer Weise, dass der obere Grenzwert des Stroms, der an den Motor 21 geliefert wird, auf den Anfangswert Id gesetzt wird, welcher bei S101 gesetzt worden ist.
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Wenn der Motor 21 aktiviert worden ist, bestimmt die Steuerung 31, ob eine Stoppanfrage zur Anfrage eines Stopps der Pumpe von der ECU bei S106 übermittelt worden ist. Wenn die Steuerung 31 die Stoppanfrage erhalten hat (S106: Ja), stoppt die Steuerung 31 den Motor 21 bei S107. Dann ist das Verfahren abgeschlossen.
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Wenn die Steuerung 31 bestimmt, dass keine Stoppanfrage erhalten worden ist (S106: Nein), erfasst der Temperaturerfassungsabschnitt 36 die Temperatur des Harnstoff-Wassers wieder bei S108. Dann bestimmt bei S109 der Änderungsabschnitt 33, ob die Temperatur des Harnstoff-Wassers, die bei S108 bestimmt worden ist, höher ist als der vorgegebene untere Grenzwert Ti.
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Wenn der Änderungsabschnitt 33 bestimmt, dass die Temperatur des Harnstoff-Wassers, die bei S108 erfasst worden ist, höher ist als der untere Grenzwert Ia (S109: Ja), ändert der Änderungsabschnitt 33 den unteren Grenzwert Ia, der bei S104 geändert worden ist, bei S110 wieder auf den Anfangswert Id.
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Wenn die Temperatur des Harnstoff-Wassers höher ist als der untere Grenzwert Ti, ist es wahrscheinlich, dass das Harnstoff-Wasser vollständig getaut ist. Daher sinkt eine Harnstoff-Wasser-Menge zum Absorbieren der in dem Motor 21 erzeugten Wärme ab. Wenn der obere Grenzwert des Stroms, der an den Motor 21 geliefert worden ist, auf einem höheren Wert als dem Anfangswert Id gehalten wird, kann der Motor 21 überhitzen und dann können Teile des Motors 21 und des Motortreibers 35 beschädigt werden. In diesem Fall ist es erforderlich, dass der Änderungsabschnitt 33 den oberen Grenzwert Ia, der bei S104 geändert worden ist, wieder auf den Anfangswert Id ändert.
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Wenn der obere Grenzwert Ia bei S110 wieder auf den Anfangswert Id geändert wird, geht die Steuerung 31 zurück zu S106. Wenn der Änderungsabschnitt 33 bestimmt, dass die Temperatur des Harnstoff-Wassers kleiner oder gleich dem unteren Grenzwert Ti ist (S109: Nein), hält der Änderungsabschnitt 33 den bei S104 geänderten oberen Grenzwert 1a bei. D.h., der Änderungsabschnitt 33 wiederholt die Routine, ohne den oberen Grenzwert zu ändern. Wenn die Temperatur des Harnstoff-Wassers kleiner oder gleich dem unteren Grenzwert Ti ist, ist es wahrscheinlich, dass das Harnstoff-Wasser noch nicht getaut ist. Daher hält der Änderungsabschnitt 33 den oberen Grenzwert auf dem bei S104 geänderten oberen Grenzwert Ia.
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4 stellt einen Fall dar, in dem nicht gefrorenes Harnstoff-Wasser von der Pumpe 15 zu der Düse 17 abgefördert wird. In diesem Fall steigt der Strom, der an den Motor 21 geliefert wird, entsprechend einem Anlaufen des Motors 21 an. Der Strom, der durch den Motor 21 fließt, wird direkt, nachdem der Motor 21 aktiviert worden ist, als Anlaufstrom Is maximal. Üblicherweise wird der obere Grenzwert auf den Anfangswert Id gesetzt, um die Bauteile des Motors 21 und des Motortreiber 35 zu schützen. Daher erreicht der Strom den Anfangswert Id, bevor der Anlaufstrom Is erreicht worden ist, so dass der Strom auf den Anfangswert Id begrenzt ist. Wenn der Motor 21 kontinuierlich arbeitet, sinkt eine Last der Pumpe 15 und dadurch wird der Wert des Stroms kleiner als der Anfangswert Id. Der Motor 21 kann stabil arbeiten in Abhängigkeit von dem Strom, der kleiner ist als der Anfangswert Id.
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5 stellt einen Fall dar, in dem gefrorenes Harnstoff-Wasser entsprechend der ersten Ausführungsform von der Pumpe 15 zu der Düse 17 abgegeben wird. In der ersten Ausführungsform wird der obere Grenzwert Ia auf einen Wert geändert, der höher ist als der Anfangswert Id. Dann erreicht der Strom, der an den Motor 21 geliefert wird, den Anlaufstrom Is, der größer ist als der Anfangswert Id.
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Nachdem der Motor 21 in Betrieb gesetzt worden ist, wird der Strom, der an den Motor 21 geliefert wird, übereinstimmend mit der Zeit reduziert, so dass er kleiner wird als der Anfangsstrom Is. Zu diesem Zeitpunkt wird der Strom auf einem Betriebsstrom Ir gehalten, der durch eine Last, die durch das gefrorene Harnstoff-Wasser auf die Pumpe 15 angewendet wird, größer ist als der Anfangswert Id.
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Da entsprechend der ersten Ausführungsform der obere Grenzwert Ia auf einen Wert geändert worden ist, der größer ist als der Anfangswert Id, wird der Betriebsstrom Ir, der an den Motor 21 geliefert wird, auf dem Wert gehalten, der größer ist als der Anfangswert Id. Wenn das Harnstoff-Wasser gefroren ist, wird ein Strom, der größer ist als der Anfangswert Id, kontinuierlich an den Motor 21 geliefert. Dadurch wird die Erzeugung von Wärme in der Motor 21 größer und das Tauen des Harnstoff-Wassers in dem Tank 14 wird gefördert. Da das Harnstoff-Wasser gefroren ist, wird die Erzeugung von Wärme in dem Motor 21 zum Tauen des Harnstoff-Wassers genutzt.
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Nachdem das Harnstoff-Wasser getaut ist, steigt die Temperatur des Harnstoff-Wassers an, so dass die Temperatur größer wird als der untere Grenzwert Ti (Schmelzpunkt). Wenn die Temperatur des Harnstoff-Wassers höher ist als der Schmelzpunkt, wird der obere Grenzwert Ia auf den Anfangswert Id geändert. Dann ist der Strom, der an den Motor 21 geliefert wird, kleiner oder gleich dem Anfangswert Id. Daher nimmt die Erzeugung von Wärme in dem Motor 21 ab.
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Ein Vergleichsbeispiel wird mit Bezug auf 6 beschrieben, in welchem der Strom, der an den Motor 21 geliefert wird, auf den Anfangswert Id begrenzt ist. Wenn das gefrorene Harnstoff-Wasser von der Pumpe 15 zu der Düse 17 gefördert wird, wird der obere Grenzwert Ia auf dem Anfangswert Id gehalten. Der Strom, der an den Motor 21 geliefert wird, wird auf den Anfangswert Id begrenzt, selbst während des Startens des Motors 21. Außerdem wird der Strom, der an den Motor 21 geliefert wird, auf dem Anfangswert Id gehalten, nachdem der Motor 21 aktiviert worden ist, selbst wenn der Pumpe 15 durch das gefrorene Harnstoff-Wasser eine Last hinzugefügt wird.
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In dem Vergleichsbeispiel wird der Strom, der dem Anfangswert Id entspricht, an den Motor 21 geliefert, gleichgültig ob das Harnstoff-Wasser gefroren ist. Wenn eine Größe des Motors 21 oder des Steuergeräts 22 relativ kleiner ist, ist die Nenntemperatur niedrig. Wenn in diesem Fall der obere Grenzwert nicht auf einen Wert gesetzt werden kann, der höher ist als der Anfangswert Id, kann die Erzeugung von Wärme in dem Motor 21 nicht ausreichend sein, so dass es schwierig ist, das Harnstoff-Wasser durch die Erzeugung von Wärme zu tauen.
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In 5 wird der Strom, der an den Motor 21 geliefert wird, entsprechend der ersten Ausführungsform durch einen schraffierten Bereich mit diagonalen Linien gegenüber dem Vergleichsbeispiel, das in 6 gezeigt ist, erhöht. Eine Wärmeerzeugungsmenge des Motors 21 ist proportional zu dem gelieferten Strom. Daher ist die Wärmeerzeugungsmenge der ersten Ausführungsform größer als die Wärmeerzeugungsmenge des Vergleichsbeispiel. Das Tauen des gefrorenen Harnstoff-Wassers wird in der ersten Ausführungsform gefördert.
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Üblicherweise wird ein Anlauf Zeit Grenzwert des Stroms, der an den Motor geliefert wird, entsprechend dem Motor und einer Steuerung zum Steuern des Motors gesetzt. Insbesondere wird der Anlauf-Zeit-Grenzwert des Stroms, der durch den Motor fließt, auf einen bestimmten Wert in einer Weise gesetzt, dass die Temperaturen des Motors und der Steuerung nicht die Nenntemperatur übersteigen, wenn der Motor und die Steuerung in der Umgebung mit der höchsten Temperatur eingesetzt werden, die für den Motor und die Steuerung erlaubt sind.
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Die Temperaturen der Pumpe und des Motors sind im Wesentlichen die gleichen wie die Temperaturen des Harnstoff-Wassers, so dass der Motor in einer ausreichend niedrigen Temperaturumgebung ist, wenn das Harnstoff-Wasser gefroren ist. Eine Steuerung zum Steuern des Motors, wie ein Änderungsabschnitt oder ein Einstellungsabschnitt, sind in der ausreichend niedrigen Temperaturumgebung höchstwahrscheinlich. In diesem Fall wird ein Ansteigen der Temperatur des Motors und der Steuerung entsprechend der Niedrigtemperaturumgebung begrenzt, auch wenn der Motor aktiviert wird. Dadurch wird, wenn ein Strom an den Motor geliefert wird, der größer ist als üblich, eine Wärmeerzeugungsmenge des Motors sichergestellt, während die Erhöhung der Temperaturen des Motors und Schaltkreises begrenzt sind.
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Der Grenzwert wird auf einen bestimmten Wert innerhalb eines Bereichs gesetzt, in dem die Temperaturen des Motors und des Steuerschaltkreises die Nenntemperatur nicht übersteigen, selbst in der Umgebung mit der höchsten Temperatur. Wenn der Motor in der Niedrigtemperaturumgebung aktiviert wird, werden die Temperaturen des Motors und der Steuerung auf einer Temperatur gehalten, die ausreichend niedriger ist als die Nenntemperatur, selbst wenn der Strom entsprechend dem Grenzwert geliefert wird. Daher kann der Grenzwert auf einen Wert gesetzt werden, der höher ist als üblich, und der Strom mit dem Wert kann an den Motor geliefert werden, wenn der Motor und der Steuerschaltkreis in der Niedrigtemperaturumgebung sind.
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Entsprechend der ersten Ausführungsform ändert der Änderungsabschnitt 33 den oberen Grenzwert des Stroms, der an den Motor 21 geliefert wird, basierend auf der Temperatur des Harnstoff-Wassers des Tanks 14, die von dem Temperaturerfassungsabschnitt 36 erfasst worden ist. Die Temperaturen der Pumpe 15 und des Motors 21 sind im Wesentlichen die gleichen wie die Temperatur des Harnstoff-Wassers. Wenn das Harnstoff-Wasser gefroren ist, sind nicht nur der Motor 21, sondern auch das Steuergerät 22 wie der Änderungsabschnitt 33 oder der Einstellungsabschnitt 34 in einer ausreichend niedrigen Temperaturumgebung. In diesem Fall ist eine Erhöhung der Temperatur des Motors 21 oder des Steuergeräts 22 entsprechend der Niedrigtemperaturumgebung begrenzt, selbst wenn ein relativ großer Strom durch den Motor 21 fließt. Wenn ein Strom an den Motor 21 geliefert wird, der höher als üblich ist, ist die Wärmeerzeugungsmenge des Motors 21 sichergestellt, während die Erhöhung der Temperaturen des Motors 21 und des Steuergeräts 22 begrenzt sind.
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Wenn der Änderungsabschnitt 33 den oberen Grenzwert Ia basierend auf der Temperatur des Harnstoff-Wassers ändert, stellt der Einstellungsabschnitt 34 den Strom, der an den Motor 21 geliefert wird, auf den durch den Änderungsabschnitt 33 geänderten oberen Grenzwert Ia ein. Da der Strom größer ist als der Anfangswert Id, der an den Motor 21 in der Niedrigtemperaturumgebung geliefert wird, steigt die Wärmeerzeugungsmenge des Motors 21 an. Daher kann eine große Wärmeerzeugungsmenge erhalten werden, selbst wenn die Größe des Motors 21 oder des Steuergeräts 22 klein ist, in welchen die Nenntemperatur niedrig ist.
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Daher kann ein Schutz des Motors oder des Steuergeräts 22 erreicht werden und das Tauen des Harnstoff-Wassers kann gefördert werden. Der Motor 21 kann zusammen mit den Erwärmer 25 durch Nutzen der Erzeugung von Wärme in dem Motor 21 zum Tauen des Harnstoff-Wassers genutzt werden. In diesem Fall, wenn eine Tauzeit festgelegt ist, können eine Arbeitsleistung des Erwärmers 25 und der Energieverbrauch reduziert werden. Weiter kann das Tauen schnell erreicht werden, wenn die Arbeitsleistung des Erwärmers 25 beibehalten wird.
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Entsprechend der ersten Ausführungsform setzt der Änderungsabschnitt 33 den oberen Grenzwert Ia auf den inhärenten Anfangswert Id, wenn die Temperatur des Harnstoff-Wassers höher ist als der untere Grenzwert Id. D.h. der Änderungsabschnitt 33 setzt den oberen Grenzwert Ia auf den Anfangswert Id, wenn die Temperatur des Harnstoff-Wassers höher ist als der Schmelzpunkt. Wenn die Temperatur des Harnstoff-Wassers, das den Motor 21 umgibt, ansteigt, wird der obere Grenzwert des Stroms, der an den Motor 21 geliefert wird, auf den inhärenten Anfangswert Id zurückgesetzt. Daher kann der Schutz des Motors 21 oder des Steuergeräts 22 erreicht werden.
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(Zweite Ausführungsform)
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Das Harnstoff-Wasser-Pumpensteuergerät 20 entsprechend einer zweiten Ausführungsform ist in 7 gezeigt.
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Das Harnstoff-Wasser-Pumpensteuergerät 20 entsprechend der zweiten Ausführungsform enthält verglichen mit dem ersten Ausführungsform ferner einen Zeitgeber 14 als Zeiterfassungsabschnitt. Der Zeitgeber 41 erfasst eine vergangene Zeitspanne von einem Punkt, an dem der Motor 21 aktiviert worden ist. Der Änderungsabschnitt 33 ändert den oberen Grenzwert Ia auf den inhärenten Anfangswert Id des Motors 21, wenn die vergangene Zeitspanne, die von dem Zeitgeber 41 erfasst worden ist, größer ist als eine vorgegebene Einstellzeitspanne.
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Der Änderungsabschnitt 33 ändert den oberen Grenzwert Ia auf den Anfangswert Id, wenn die Temperatur des Harnstoff-Wassers größer ist als der untere Grenzwert Ti (Schmelzpunkt) in der ersten Ausführungsform.
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Demgegenüber kann in der zweiten Ausführungsform der Strom, der an den Motor 21 geliefert wird, zum Schutz des Motors 21 anstelle der Temperatur des Harnstoff-Wassers durch eine Lieferzeit gesteuert werden. Die Lieferzeit ist eine vergangene Zeitspanne, wenn der Strom, der an den Motor 21 geliefert wird, größer ist als der Anfangswert Id. Dahererfasst entsprechend der zweiten Ausführungsform der Zeitgeber 41 die vergangene Zeitspanne von einem Punkt, an dem der Motor 21 aktiviert worden ist. Wenn die vergangene Zeitspanne größer ist als die vorgegebene Einstellzeitspanne, ändert der Änderungsabschnitt 33 den oberen Grenzwert Ia auf den Anfangswert Id. In der zweiten Ausführungsform wird die vergangene Zeitspanne so gesteuert, dass sie innerhalb der Einstellzeitspanne liegt.
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Entsprechend der zweiten Ausführungsform ändert der Änderungsabschnitt 33 den oberen Grenzwert Ia auf den inhärenten Anfangswert Id des Motors, wenn die abgelaufene Zeitspanne größer ist als die einstellte Zeitspanne. Eine Zeitspanne, in der der Strom größer ist als der Anfangswert Id, der an den Motor 21 geliefert wird, wird so gesteuert, dass er innerhalb der Einstellzeitspanne liegt. Daher kann ein elektronischer Schaltkreis des Motors 21 oder des Steuergeräts 22 geschützt werden.
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Derartige Änderungen und Modifikationen sollen als innerhalb des Bereichs der vorliegenden Offenbarung verstanden werden, wie in den angehängten Ansprüchen definiert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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