DE102017124687A1

DE102017124687A1 - Harnstoffwasserbewegungssteuervorrichtung

Info

Publication number: DE102017124687A1
Application number: DE102017124687.8A
Authority: DE
Inventors: Daisuke Honda; Taiyo Hiroi; Jun Suzuki; Shunsuke Murakami; Saki OKAMOTO
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-12-22
Filing date: 2017-10-23
Publication date: 2018-06-28
Also published as: JP6693408B2; JP2018105145A; US10589222B2; US20180178162A1

Abstract

Eine Harnstoffwasserbewegungssteuervorrichtung weist einen Bewegungssteuerteil (S112, S107) und einen Temperatursensor (53, S104) auf, der eine Temperatur eines Harnstoffwassers erfasst. Der Bewegungssteuerteil betreibt einen Bewegungsteil einer bestimmten Zeitspanne, die einen Teil einer Zeitspanne umfasst, in der die durch den Temperatursensor erfasste Harnstoffwassertemperatur (TUW) an einem eutektischen Punkt (EUT) gehalten wird und das Harnstoffwasser eine Latentwärme einer Verfestigung abstrahlt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Harnstoffwasserbewegungssteuervorrichtung, die ein Harnstoffwasser bewegt, das in einem Tank gespeichert.
HINTERGRUND
Ein Harnstoffwasser wird einem Stromaufbereich einer Abgasreinigungsvorrichtung in einer Abgasleitung zugesetzt, um ein Abgas zu reinigen, das von einer Brennkraftmaschine ausgestoßen wird. Wenn eine Konzentration des zugesetzten Harnstoffwassers niedriger ist als ein geeigneter Konzentrationsbereich, wird die dem Abgas zugesetzte Harnstoffmenge unzureichend, was die Abgasreinigungsrate verschlechtert. Wenn die Konzentration des zugesetzten Harnstoffwassers höher ist als der geeignete Konzentrationsbereichs, wird eine übermäßige Menge des Harnstoffs in dem Abgas zugesetzt, sodass der Harnstoff, der nicht mit dem Abgas reagieren konnte, in die Atmosphäre ausgestoßen wird. Somit ist es erforderlich, dass die Konzentration des Harnstoffwassers in dem geeigneten Konzentrationsbereich liegt.
In einem kalten Gebiet kann sich das Harnstoffwasser verfestigen. Im Allgemeinen gibt es einen Unterschied zwischen einem Gefrierpunkt von Wasser, das ein Lösungsmittel des Harnstoffwassers ist, und einem Gefrierpunkt von Harnstoff, der ein gelöster Stoff des Harnstoffwassers ist. Also beginnen das Lösungsmittel und der gelöste Stoff bei verschiedenen Temperaturen sich zu verfestigen. Außerdem hängen die Gefrierpunkte des Lösungsmittels und des gelösten Stoffs von der Harnstoffkonzentration ab. Da die Dichte verfestigen Wassers geringer ist als die von Flüssigphasenwasser, bewegt sich das verfestigte Wasser zu einer Wasseroberfläche der Wasserlösung. Währenddessen bewegt sich, da die Dichte von Harnstoff größer ist als die von Wasser, der Harnstoff zum unteren Teil der Wasserlösung. Also wird, wenn das Harnstoffwasser beginnt sich zu verfestigen, eine Konzentrationstrennung auftreten.
Wenn der Motor startet und der Harnstoff verfestigt ist, wird ein Teil des verfestigten Harnstoffwassers aufgetaut, um in einer Abgasleitung zugesetzt zu werden. In einem solchen Fall unterliegt das aufgetaute Harnstoffwasser auch der Konzentrationstrennung. Um die Konzentrationstrennung zu vermeiden, wurde 32,5% Harnstoffwasser verwendet, wie in JP 2008-286096 A beschrieben. 32,5% Harnstoffwasser hat einen eutektischen Punkt bei -11°C. Der eutektische Punkt ist eine Temperatur bei der sich Harnstoff und Wasser simultan verfestigen (kristallisieren). Daher wurde angenommen, dass 32,5% Harnstoffwasser, wenn es sich verfestigt, keiner Konzentrationstrennung unterliegt.
Allerdings existieren von dem Zeitpunkt, zu dem das Harnstoffwasser sich zu verfestigen beginnt, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das gesamte Harnstoffwasser in dem Speichertankt sich vollständig verfestigt, sodass es in Festphase vorliegt, der feste Harnstoff, das feste Wasser und die Wasserlösung in dem Speichertank. Nach einer Studie des Erfinders wird das folgende offenbart. Das heißt, aufgrund eines Dichteunterschiedes zwischen dem Harnstoff und dem verfestigten Wasser bewegt sich das verfestigte Wasser zu einer Wasseroberfläche der Wasserlösung und der Harnstoff bewegt sich zu einem unteren Teil der Wasserlösung. Somit tritt eine Konzentrationstrennung in einer senkrechten Richtung auf.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Offenbarung eine Harnstoffwasserbewegungssteuervorrichtung bereitzustellen, die eine Verfestigung des Harnstoffwassers mit einer Konzentrationstrennung begrenzen kann.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist eine Harnstoffwasserbewegungsvorrichtung ein Bewegungssteuerteil, der einen Bewegungsteil steuert, der das Harnstoffwasser bewegt, das in einem Speichertank gespeichert ist und einen Temperatursensor auf, der eine Temperatur des Harnstoffwassers erfasst. Der Bewegungssteuerteil betreibt den Bewegungsteil in einem bestimmten Zeitraum, der zumindest einen Teil eines Zeitraums umfasst, in dem die von dem Temperatursensor erfasste Harnstoffwassertemperatursensor erfasste Hamstoffwassertemperatur an einem eutektischen Punkt gehalten wird und das Harnstoffwasser eine Latentwärme einer Verfestigung abstrahlt.
Das Harnstoffwasser wird in dem bestimmten Zeitraum bewegt, der zumindest einen Teil eines Zeitraums umfasst, in dem die durch den Harnstoffwassertemperatursensor erfasste Temperatur an dem eutektischen Punkt gehalten wird und das Harnstoffwasser Wärme abstrahlt. Daher kann verhindert werden, dass verfestigtes Wasser und verfestigter Harnstoff getrennt voneinander an der Wasseroberfläche und im unteren Teil des Wassers angeordnet werden. Es kann verhindert werden, dass das Harnstoffwasser sich mit einer Verteilung der Konzentration desselben (Konzentrationstrennung) verfestigt.
Figurenliste
Die zuvor genannten und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung stärker ersichtlich, die mit Bezug auf die begleitenden Figuren vorgenommen wird. In den Figuren ist:

1 ein schematisches Diagramm, das eine Abgasreinigungsvorrichtung zeigt, an der eine Harnstoffwasserbewegungssteuervorrichtung nach einer ersten Ausführungsform angewendet ist;
2 ist ein Flussdiagramm, das eine Bewegungssteuerung eines Harnstoffwassers durch eine Harnstoffwasserbewegungssteuervorrichtung nach der ersten Ausführungsform zeigt;
3 ist ein Flussdiagramm, das eine Steuerung einer Tankheizung und einer Leitungsheizung nach der ersten Ausführungsform zeigt;
4 ist ein Zeitdiagramm, das eine Harnstoffwasserbewegung nach der ersten Ausführungsform zeigt; und
5 ist ein Zeitdiagramm, das eine Bewegungssteuerung eines Harnstoffwassers durch eine Harnstoffwasserbewegungssteuervorrichtung einer zweiten Ausführungsform zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Auf die Figuren bezugnehmend werden in folgenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. In diesen Ausführungsformen sind die gleichen Teile und Komponenten wie die in einer jeweiligen Ausführungsform mit den gleichen Referenzzeichen gezeichnet und die gleiche Beschreibung wird nicht wiederholt werden.
(Erste Ausführungsform)
Wie in 1 gezeigt, ist ein Harnstoffwasserbewegungssystem auf ein Abgasreinigungssystem 100 einer Brennkraftmaschine, die in einem Fahrzeug montiert ist, angewendet. Die Brennkraftmaschine ist ein Dieselmotor 1. Das Harnstoffwasserbewegungssystem ist mit einem Bewegungsteil, der das Harnstoffwasser bewegt und einen Harnstoffwasserbewegungssteuerteil versehen, der den Bewegungsteil steuert.
Ein von dem Motor 1 ausgestoßenes Abgas wird in einer Abgasleitung 2 ausgestoßen. Ein Dieselpartikelfilter (DPF) 21 ist in einem Stromaufbereich in der Abgasleitung 2 angeordnet. Ein Einspritzventil 3 ist stromab des DPF 21 bereitgestellt und eine Katalysatorvorrichtung 22 ist stromab des Einspritzventils 3 bereitgestellt. Die Katalysatorvorrichtung 22 umfasst eine selektive katalytische Reduktion (SCR).
Der DPF 21 fängt partikuläres Material (PM) ab, das in dem Abgas enthalten ist. Die Katalysatorvorrichtung 22 führt zusammen mit einem Reduktionsmittel, das von dem Einspritzventil 3 zugeführt wird, selektiv eine Reduktionsherausreinigung von NOx aus.
In der gegenwärtigen Ausführungsform ist das der Katalysatorvorrichtung 22 zugeführte Reduktionsmittel Harnstoff, der ein Vorläufer von Ammoniak ist. Das Harnstoffwasser wird in einem Speichertank 4 gespeichert. Das Harnstoffwasser wird durch eine Harnstoffwasserzufuhrleitung 31 durch eine Harnstoffwasserpumpe 41, die in dem Speichertank 4 angeordnet ist, dem Einspritzventil 3 zugeführt.
Das Einspritzventil 3 weist eine Düsenöffnung (nicht dargestellt) auf, durch die das Harnstoffwasser zerstäubt und in die Abgasleitung 2 eingespritzt wird. Das Einspritzventil 3 ist an der Abgasleitung 2 auf solche Weise bereitgestellt, dass die Düsenöffnung in einem Abgas positioniert ist, das durch die Abgasleitung 2 strömt. Das Einspritzventil 3 ist ein elektromagnetisches Ventil, das mit einer elektromagnetischen Spule und einer Nadel zum Öffnen und Schließen der Düse versehen ist. Wenn die elektromagnetische Spule mit Energie versorgt wird, wird die Nadel so bewegt, dass sich die Düsenöffnungen öffnen, sodass das Harnstoffwasser in einen Innenraum der Abgasleitung 2 eingespritzt wird.
Die Harnstoffwasserpumpe 41, eine Tankheizung 61, ein Harnstoffwassertemperatursensor 53 und ein Harnstoffwasserkonzentrationssensor 53 sind in dem Speichertank 4 angeordnet. Der Speichertank 4 weist eine Auslassöffnung 311 und eine Rückführöffnung 321 auf. Die Harnstoffwasserzufuhrleitung 31 ist fluidgängig mit der Auslassöffnung 311 verbunden. Ein Ende einer Rückführleitung 32 ist fluidgängig mit der Rückführöffnung 321 verbunden. Das andere Ende der Rückführleitung 32 ist fluidgängig zwischen der Harnstoffwasserpumpe 41 und dem Einspritzventil 3 mit der Harnstoffwasserzufuhrleitung 31 verbunden. Ein Rückführventil 322 ist an der Rückführöffnung 321 bereitgestellt um die Rückführöffnung 321 zu öffnen und zu schließen. Das Rückführventil 322 ist ein elektromagnetisches Ventil, das öffnet, wenn es mit Energie versorgt wird.
Die Tankheizung 61 beheizt das Harnstoffwasser, wenn basierend auf erfassten Werten des Harnstoffwassertemperatursensors 53 ermittelt wird, dass das Harnstoffwasser verfestigt ist. Der Hamstoffwassertemperatursensor 53 erfasst eine Temperatur des Harnstoffwassers in dem Speichertank 4. Der Harnstoffwasserkonzentrationssensor 54 erfasst eine Konzentration des Harnstoffwassers in dem Speichertank 4.
Die Harnstoffwasserpumpe 41 weist einen Elektromotor, einen Impeller und eine Saugöffnung 411 zum Ansaugen des Harnstoffwassers auf. Die Harnstoffwasserpumpe 41 ist eine Pumpe vom nicht-positiv Verdrängungstyp, an die das Harnstoffwasser durch den Impeller ansaugt und fördert. Die Saugöffnung 411 ist in einer Position nahe einer Bodenoberfläche des Speichertanks 4 angeordnet.
Der Impeller der Harnstoffwasserpumpe 41 kann eine positive Rotation und eine umgekehrte Rotation ausführen. Wenn der Impeller eine positive Rotation ausführt, wird das Harnstoffwasser in dem Speichertank 4 durch die Saugöffnung 411 in die Harnstoffwasserzufuhrleitung 31 gefördert. Wenn der Impeller eine umgekehrte Rotation ausführt, wird das Harnstoffwasser in der Harnstoffwasserzufuhrleitung 31 durch die Saugöffnung 411 in den Speichertank 4 zurückgeführt. Das heißt, das Harnstoffwasser wird in den Speichertank 4 gesaugt. Wenn der Impeller der Harnstoffwasserpumpe 41 die umgekehrte Rotation weiter ausführt, nachdem das gesamte Harnstoffwasser in der Harnstoffwasserzufuhrleitung 31 in den Speichertank 4 zurückgeführt wurde, kann eine Luft in der Harnstoffwasserzufuhrleitung 31 in den Speichertank 4 gesaugt werden. Die Harnstoffwasserpumpe 41 stößt Luft als Blasen durch die Saugöffnung 411 durch Rotieren des Impellers in der umgekehrten Richtung in das Harnstoffwasser in dem Speichertank 4 aus. Da die Saugöffnung 411 nahe einer Bodenoberfläche des Speichertanks 4 gebildet ist, bewegen sich die ausgestoßenen Blasen von der Bodenoberfläche des Speichertanks 4 zu einer Wasseroberfläche des Harnstoffwassers in dem Speichertank 4. Dadurch wird ein Blasenstrom von dem unteren Teil zu dem oberen Teil des Harnstoffwassers erzeugt, das in dem Speichertank 4 gespeichert ist. Das Harnstoffwasser in dem Speichertank 4 wird durch die Blasen bewegt, die von der Harnstoffwasserpumpe 41 ausgestoßen werden. Das heißt, wenn der Impeller in der umgekehrten Richtung rotiert wird, wirkt die Harnstoffwasserpumpe 41 als der Bewegungsteil.
Die Harnstoffwasserzufuhrleitung 31 ist mit einem Harnstoffwasserdrucksensor 52 versehen, der den Harnstoffwasserdruck in der Harnstoffwasserzufuhrleitung 31 erfasst. Wenn der Harnstoffwasserdruck einen bestimmten Druck übersteigt, versorgt eine elektronische Steuereinheit (ECU) 10 das Rückführventil 322 mit Energie, sodass die Rückführöffnung 321 geöffnet wird. Somit wird ein Teil des Harnstoffwassers, das durch die Harnstoffwasserzufuhrleitung 31 strömt, durch die Rückführleitung 32 in den Speichertank 4 zurückgeführt. Die Harnstoffwasserzufuhrleitung 31 ist mit einer Leitungsheizung 62 versehen, welche das Harnstoffwasser beheizt, das durch die Harnstoffwasserzufuhrleitung 31 strömt.
Darüber hinaus weist das Abgasreinigungssystem 100 einen Umgebungstemperatursensor 51 auf, der eine Umgebungstemperatur TAM umfasst.
Die ECU 10 ist ein Mikrocomputer, der eine zentrale Datenverarbeitungseinheit (CPU), eine Speichervorrichtung (MMR), einen Eingabeschaltkreis und einen Ausgabeschaltkreis aufweist.
32,5%iges Harnstoffwasser als Reduktionsmittel hat einen eutektischen Punkt EUT, bei -11°C. 32,5%iges Harnstoffwasser ist ein Harnstoffwasser von dem 32,5% ein Harnstoffbestandteil (Harnstoff) und 67,5% Wasser sind. Der eutektische Punkt EUT steht für eine Temperatur bei der sich Harnstoff und Wasser zur gleichen Zeit verfestigen (kristallisieren). Es wurde angenommen, dass eine Konzentrationstrennung bei dem 32,5%igen Harnstoffwasser nicht auftritt, wenn sich das 32,5%ige Harnstoffwasser verfestigt, da das Harnstoff und das Wasser an dem eutektischen Punkt EUT zur gleichen Zeit verfestigen. Allerdings liegen in dem Speichertank 4, bis sich das gesamte Harnstoffwasser im Speichertank 4 vollständig verfestigt, sodass es einen festen Zustand annimmt, der flüssige Harnstoff, das Festwasser und die Wasserlösung vor. Da eine Dichte von Wasser in Festphase kleiner ist als in Flüssigphase, bewegt sich das verfestigte Wasser aufwärts zu der Wasseroberfläche der Wasserlösung. Währenddessen bewegt sich, da eine Dichte von Harnstoff in Festphase größer ist als die der Wasserlösung, der kristallisierte Harnstoff abwärts in Richtung eines Bodens des Aufbewahrungstanks 4. Sogar wenn sich der Harnstoff und das Wasser in dem eutektischen Punkt EUT verfestigen, bewegt sich das verfestigte Wasser aufwärts in der Wasserlösung und der kristallisierte Harnstoff bewegt sich, während eines Zeitraums in dem der feste Harnstoff das feste Wasser und die Wasserlösung in dem Speichertank 4 vorliegen, abwärts in der Wasserlösung. Somit tritt sogar, wenn der Harnstoff und das Wasser an dem eutektischen Punkt beginnen sich zu verfestigen (zu kristallisieren), eine Konzentrationstrennung in einer senkrechten Richtung aufgrund eines Dichteunterschieds zwischen dem verfestigten Harnstoff und dem verfestigten Wasser auf.
Nach der gegenwärtigen Ausführungsform führt die Harnstoffwasserbewegungssteuervorrichtung eine in 2 gezeigte Datenverarbeitung aus, um die Harnstoffwasserpumpe 41 zu steuern. Dadurch kann verhindert werden, dass sich das gesamte Harnstoffwasser in dem Speichertank 4 in einem Zustand verfestigt, in dem eine Konzentrationstrennung in einer senkrechten Richtung auftritt. Der Steuerfluss, der in 2 gezeigt ist, wird nachfolgend im Detail beschrieben werden. In der folgenden Beschreibung steht ein Betreiben der Harnstoffwasserpumpe 41 für die umgekehrte Rotation des Impellers. Das heißt, die Harnstoffwasserpumpe 41 wirkt als der Bewegungsteil.
Eine Ausführung des Steuerflusses der in 2 gezeigt ist, wird begonnen, wenn das Harnstoffwasser Latentwärme von einer Verfestigung abstrahlt und der Motor 1 gestoppt ist. Das heißt, der Steuerfluss, der in 2 gezeigt ist, wird ausgeführt, wenn die ECU 10 mit Energie versorgt wird, wobei der Motor 1 gestoppt ist. Es sollte zur Kenntnis genommen werden, dass das Harnstoffwasser die Latentwärme der Verfestigung abstrahlt, wenn die Harnstoffwassertemperatur, die durch den Harnstoffwassertemperatursensor 43 erfasst wird, höher ist, als die durch den Umgebungstemperatursensor 51 erfasste Umgebungstemperatur TAM. Die Bewegung des Harnstoffwassers, wird durch die Harnstoffwasserpumpe 41 ausgeführt wird. Die Harnstoffwasserpumpe 41 wird basierend auf einem Signal betrieben, das von einem Bewegungssteuerteil in einem bestimmten Zeitraum übertragen wird, der einen Teil eines Zeitraums umfasst, in dem die durch den Harnstoffwassertemperatursensor 53 erfasste Temperatur an dem eutektischen Punkt EUT erhalten wird und das Harnstoffwasser die Latentwärme der Verfestigung abstrahlt. Darüber hinaus betreibt der Bewegungssteuerteil die Harnstoffwasserpumpe 41 während der bestimmten Zeitspanne und stoppt dann die Harnstoffwasserpumpe 41 während einer bestimmten Zeitspanne. Die Harnstoffwasserpumpe 41 wird unterbrochen in einem intermittierenden Betriebsmodus betrieben. Der in 2 gezeigte Ablauf wird wiederholt ausgeführt, bis die ECU 10 abgeschaltet wird.
In Schritt S101 wird ermittelt, ob eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist. Im Speziellen wird ermittelt, ob ein Ladungsrest einer in einem Fahrzeug montierten Batterie größer ist als ein bestimmter Wert. Es wird auch ermittelt, ob eine Menge des Harnstoffwassers an das in dem Speichertank 4 gespeichert ist, größer ist, als eine bestimmte Menge. Wenn die Antwort im Schritt S101 JA ist, geht der Vorgang zu Schritt S103 über. Wenn die Antwort im Schritt S101 NEIN ist, geht der Vorgang zu S102 über. Im Schritt S102 wird die ECU 10 abgeschaltet. Das heißt, wenn der Ladungsrest der Batterie nicht größer ist als der bestimmte Wert oder wenn die gespeicherte Harnstoffwassermenge nicht größer ist als die bestimmte Menge, wird die Bewegung des Harnstoffwassers durch den Bewegungsteil verändert.
In Schritt S103 berechnet ein Schwellenwertberechnungsteil die jeweiligen Ermittlungsschwellenwerte. Im Speziellen berechnet der Schwellenwertberechnungsteil eine erste Schwellenwerttemperatur Tul bei der die Bewegung des Harnstoffwassers begonnen wird. Da die Umgebungstemperatur TAM, bei der das Harnstoffwasser seine Verfestigung beginnt, sich mit der Harnstoffwasserkonzentration ändert, wird die Umgebungstemperatur TAM, bei der das Harnstoffwasser seine Verfestigung beginnt, als ein Umgebungstemperaturschwellenwert Ta berechnet. Darüber hinaus berechnet der Schwellenwertberechnungsteil einen Betriebszeitraumschwellenwert Tmix und einen Stoppzeitraumschwellenwert Twait zum Bestimmen eines Betriebszeitraums und eines Stoppzeitraums der Harnstoffwasserpumpe 41 in dem intermittierenden Betriebsmodus.
Die erste Schwellenwerttemperatur Tu1 wird basierend auf dem erfassten Wert des Harnstoffwasserkonzentrationssensors 54 berechnet, der in dem Speichertank 4 angeordnet ist. Wenn die Harnstoffwasserkonzentration leicht von 32,5 % abweicht, kann die Temperatur bei der das Harnstoffwasser seine Verfestigung beginnt, früher werden als - 11 °C des eutektischen Punkts EUT. Daher ist es erforderlich, die erste Schwellenwerttemperatur Tul entsprechend der Harnstoffwasserkonzentration zu berechnen. Eine Zusammenhangskarte, die einen Zusammenhang zwischen der Temperatur, bei der das Harnstoffwasser seine Verfestigung beginnt und der Harnstoffwasserkonzentration zeigt, wird vorab durch Versuche erhalten. Die Zusammenhangskarte ist in dem Speicher gespeichert. Angesichts der Zusammenhangskarte wird basierend auf dem erfassten Wert des Harnstoffwasserkonzentrationssensors 54 die Temperatur geschätzt, bei der das Harnstoffwasser seine Verfestigung beginnt. Die erste Schwellenwerttemperatur Tul ist höher als die geschätzte Temperatur bei der das Harnstoffwasser seine Verfestigung beginnt. Das heißt, die Bewegung des Harnstoffwassers wird begonnen, während die Harnstoffwassertemperatur TUW sich im Fallen von einer bestimmten Temperatur Tu1 auf den eutektischen Punkt EUT befindet.
Der Umgebungstemperaturschwellenwert Ta wird basierend auf dem erfassten Wert des Harnstoffwasserdichtesensors 54 berechnet. Eine Zusammenhangskarte, die einen Zusammenhang zwischen der Umgebungstemperatur TAM, bei der das Harnstoffwasser seine Verfestigung beginnt, und der Harnstoffwasserkonzentration zeigt, wird vorab durch Versuche erhalten. Die Zusammenhangskarte ist in dem Speicher gespeichert. Basierend auf dem erfassten Wert des Harnstoffwasserkonzentrationssensors 54 und der Zusammenhangskarte wird die Zusammenhangstemperatur Tam, bei der das Harnstoffwasser der erfassten Konzentration seine Verfestigung beginnt, als der Umgebungstemperaturschwellenwert Ta berechnet.
Der Betriebszeitraumschwellenwert Tmix und der Stoppzeitraumschwellenwert Twait werden basierend auf dem erfassten Wert des Umgebungstemperatursensors 51 berechnet. Im Speziellen werden der Betriebszeitraumschwellenwert Tmix und der Stoppzeitraumschwellenwert Twait angesichts einer Zusammenhangskarte berechnet, die vorab durch Versuche erhalten wird. Die Zusammenhangskarte zeigt einen Zusammenhang zwischen der Umgebungstemperatur Tm und einem Verhältnis eines Betriebszeitraums zu einem Stoppzeitraum der Harnstoffwasserpumpe 41. Der Stoppzeitraum ist erforderlich, damit sich das gesamte Harnstoffwasser ohne Konzentrationstrennung verfestigt. Wenn die Umgebungstemperatur TAM niedriger ist, wird das Verhältnis der Betriebszeitspanne zu der Stoppzeitspanne der Harnstoffwasserpumpe 41 größer. Das heißt, wenn die Umgebungstemperatur TAM niedriger ist, wird die Betriebszeitspanne der Harnstoffwasserpumpe 41 länger. Die Zusammenhangskarte wird vorab in den Speichern gespeichert. Wenn jeder Ermittlungsschwellenwert durch den Schwellenwertberechnungsteil berechnet wurde, geht der Vorgang zum Schritt S104 über.
In Schritt S104 erhält die ECU 10 die durch den Hamstoffwassertemperatursensor 53 erfasste Harnstoffwassertemperatur TUW.
Im Schritt S105 wird ermittelt, ob die erhaltene Harnstoffwassertemperatur TUW höher ist als eine zweite Schwellenwerttemperatur Tu2. Die zweite Schwellenwerttemperatur Tu2 ist niedriger als der eutektische Punkt EUT. Zum Beispiel ist die zweite Schwellenwerttemperatur Tu2 -13°C. Wenn ermittelt wird, dass die Harnstoffwassertemperatur TUW weniger als die zweite Schwellenwerttemperatur Tu2 beträgt (S105 : NEIN), wird angenommen, dass das gesamte Harnstoffwasser sich verfestigt hat. Der Vorgang geht zum Schritt S102 über. Wenn ermittelt wird, dass die Harnstoffwassertemperatur TUW nicht weniger beträgt als die zweite Schwellenwerttemperatur Tu2 (S105 : JA), wird angenommen, dass sich nicht das gesamt Harnstoffwasser verfestigt hat. Das heißt, es wird angenommen, dass das Harnstoffwasser in einer Flüssig-Fest-Phase oder einer Flüssigphase vorliegt. Der Vorgang geht zum Schritt S106 über.
Im Schritt S106 wird ermittelt, ob ein Bewegungsbedarf erzeugt wurde. Im Speziellen wird ermittelt, ob die Harnstoffwassertemperatur TUW weniger beträgt als die erste Schwellenwerttemperatur Tu1 und die Umgebungstemperatur TAM weniger beträgt als der Umgebungstemperaturschwellenwert Ta. Wenn die Antwort in Schritt 106 JA ist, wird ermittelt, dass der Bewegungsbedarf erzeugt wurde. Dann geht der Vorgang zum Schritt S108 über. Wenn die Antwort in Schritt S106 NEIN ist, wird ermittelt, dass kein Bewegungsbedarf erzeugt wurde. Dann geht der Vorgang zum Schritt S107 über, in dem der Bewegungssteuerteil den Bewegungsbetrieb der Harnstoffwasserpumpe 41 stoppt.
Die ECU 10 misst eine verstrichene Zeit seit der Bewegungsbedarf erzeugt wurde, mittels eines Zeitnehmers. Die gemessene verstrichene Zeit wird in dem Speicher als eine gespeicherte Zeit Trec gespeichert. In Schritt S108 wird ermittelt, ob die gespeicherte Zeit Trec weniger beträgt als oder gleich ist wie eine Gesamtzeit des Betriebszeitspannenschwellenwerts Tmix und des Stoppzeitspannenschwellenwerts Twait. Wenn ermittelt wird, dass die gespeicherte Zeit Trec größer ist als die Gesamtzeit (S108 : NEIN), geht der Vorgang zum Schritt S109 über, in dem die gespeicherte Zeit Trec auf „0“ zurückgesetzt wird. Wenn ermittelt wird, dass die gespeicherte Zeit Trec nicht größer als die Gesamtzeit (S108 : JA), geht der Vorgang zum Schritt S110 über. In Schritt S110 wird die gespeicherte Zeit Trec um eine bestimmte Zeit gesteigert.
In Schritt S111 wird ermittelt, ob die gespeicherte Zeit Trec größer ist als der Stoppzeitspannenschwellenwert Twait. Wenn die Antwort in Schritt S111 JA ist, geht der Vorgang zum Schritt S112 über. Wenn die Antwort in Schritt S111 NEIN ist, geht der Vorgang zum Schritt S107 über, in dem der Bewegungssteuerteil den Betrieb der Harnstoffwasserpumpe 140 stoppt.
In Schritt S112 versorgt der Bewegungssteuerteil die Harnstoffwasserpumpe 41 mit Energie. Wenn nicht das gesamte Harnstoffwasser sich verfestigt hat, wird der Impeller der Harnstoffwasserpumpe 41 in der umgekehrten Richtung rotiert. Dann saugt die Harnstoffwasserpumpe 41 die Luft in die Harnstoffwasserzufuhrleitung 31. Die angesaugte Luft wird durch die Saugöffnung 411 in den Speichertank 4 ausgestoßen. Die ausgestoßene Luft strömt von der Bodenoberfläche des Speichertanks 4 zu der Wasseroberfläche des Harnstoffwassers hinauf. Dadurch wird die senkrechte Strömung des Harnstoffwassers erzeugt, so dass das Harnstoffwasser in den Speichertank 4 bewegt wird.
Wenn ermittelt wird, dass sich das gesamte Harnstoffwasser in Schritt S105 verfestigt hat, geht der Vorgang zu Schritt S102 über, in dem die ECU 10 abgeschaltet wird.
Wie zuvor beschrieben, wird der in 2 gezeigte Steuerfluss von dem Zeitpunkt, zu dem der Motor 1 gestoppt wird, bis zu dem Zeitpunkt ausgeführt, zu dem das gesamte Harnstoffwasser sich verfestigt. Auch eine in 3 gezeigte Heizungssteuerung wird wiederholt ausgeführt, während die ECU 10 mit Strom versorgt wird. Bei der Heizungssteuerung werden die Tankheizung 61 und die Leitungsheizung 62 so gesteuert, dass sie mit Energie versorgt oder nicht mit Energie versorgt werden.
In Schritt S201 wird ermittelt, ob die Harnstoffwassertemperatur TUW in dem Speichertank 4 geringer ist als oder gleich ist wie eine bestimmte Temperatur Tα. Die Harnstoffwassertemperatur TUW wird durch den Harnstoffwassertemperatursensor 53 erfasst. Die bestimmte Temperatur Tα ist höher als der eutektische Punkt EUT und die erste Schwellenwerttemperatur Tu1 (zum Beispiel ungefähr -5°C). Wenn die Antwort im Schritt S201 JA ist, geht der Vorgang zu Schritt S202 über. Wenn die Antwort in Schritt S201 NEIN ist, geht der Vorgang zu Schritt S205 über.
In Schritt S202 wird ermittelt, ob der Motor 1 gestoppt ist. Wenn der Motor 1 gestoppt ist, geht der Vorgang zum Schritt S203 über. In Schritt S203 werden die Tankheizung 61 und die Leitungsheizung 62 eingeschaltet.
Wenn in Schritt S202 ermittelt wird, dass der Motor 1 gestoppt ist, geht der Vorgang zum Schritt S204 über. In Schritt S204 wird ermittelt, ob der Motor 1 durch eine Leerlaufverringerungssteuerung gestoppt wurde. Wenn der Motor 1 durch die Leerlaufverringerungssteuerung gestoppt wurde, geht der Vorgang zum Schritt S203 über, in dem die Tankheizung 61 und die Leitungsheizung 62 eingeschaltet werden.
Wenn der Motor 1 nicht durch die Leerlaufverringerungssteuerung gestoppt wurde, geht der Vorgang zum Schritt S205 über, in dem die Tankheizung 61 abgeschaltet wird. Die Vorgänge in den Schritten S203 und S205 entsprechen einem Heizungssteuerteil S200.
Der Betrieb des in 2 gezeigten Steuerflusses wird basierend auf einer in 4 gezeigten Zeitgrafik beschrieben. Die in 4 gezeigte Zeitgrafik zeigt einen Fall, in dem die Umgebungstemperatur TAM niedriger ist als der eutektische Punkt EUT.
Während einer Zeitspanne von einer Zeit t0 bis zu einer Zeit t1 läuft der Motor 1 wie in 4 (b) gezeigt mit einer bestimmten Drehzahl. Das Einspritzventil 3 wird intermittierend mit Energie versorgt oder nicht mit Energie versorgt, wie in 4(b) gezeigt. Die Harnstoffwasserpumpe 41 führt die positive Rotation aus an das Harnstoffwasser zum Einspritzventil 3 zum Fördern wie in 4(e) gezeigt.
Wenn ein Zündschalter zu der Zeit t1 auf AUS geschaltet wird, wird die Motordrehzahl des Motors 1 Null. Das heißt, der Motor 1 stoppt. Wenn der Motor 1 stoppt, wird durch Betreiben der Harnstoffwasserpumpe 41 in der umgekehrten Richtung für eine bestimmte Zeitspanne das Harnstoffwasser in der Harnstoffwasserzufuhrleitung 31 in den Speichertank 4 gesogen. Die Betriebszeitspanne der Harnstoffwasserpumpe 41 hängt von den Abgasreinigungsvorrichtungen 100 ab und wird vorab in dem Speicher gespeichert. Wenn die Harnstoffwasserpumpe 41 das Rotieren in der umgekehrten Richtung beginnt, wird das Einspritzventil 3 geschlossen, so dass in der Harnstoffwasserzufuhrleitung 31 ein negativer Druck erzeugt wird. Dann wird das Einspritzventil 3 mit Energie versorgt, so dass es geöffnet wird; die Luft in der Abgasleitung 2 wird in die Harnstoffwasserzufuhrleitung 31 gesogen. Das Harnstoffwasser in der Harnstoffwasserzufuhrleitung 31 wird in den Speichertank 4 eingebracht. Wenn das gesamte Harnstoffwasser in einer Harnstoffwasserzufuhrleitung 31 zu der Zeit t2 in den Speichertank 4 eingebracht wird, wird das Einspritzventil 3 nicht mehr mit Energie versorgt.
Wenn der Motor 1 zu Zeit t1 gestoppt ist, wird die Ausführung des in 2 gezeigten Steuerflusses begonnen. Wie in 4(a) gezeigt, wird, wenn die Harnstoffwassertemperatur TUW unter die erste Schwellenwerttemperatur Tu1 fällt, und die Umgebungstemperatur TAM zu einer Zeit t3 unter den Umgebungstemperaturschwellenwert Ta fällt, ermittelt, dass ein Harnstoffwasserbewegungsbedarf erzeugt wurde. Dann beginnt der Zeitnehmer wie in 4(c) gezeigt, die verstrichene Zeit zu messen. Der Computer ermittelt, ob die gespeicherte Zeit Trec größer ist als der Stoppzeitspannenschwellenwert Twait. Zwischen der Zeit t3 und einer Zeit t3a wird ermittelt, dass die gespeicherte Zeit Trec nicht größer ist als der Stoppzeitspannenschwellenwert Twait. Selbst wenn der Harnstoffwasserbewegungsbedarf erzeugt wurde, stoppt der Bewegungssteuerteil die Harnstoffwasserpumpe 41. Dann wird, wenn ermittelt wird, dass die gespeicherte Zeit Trec größer ist als der Stoppzeitspannenschwellenwert Twait, die Harnstoffwasserpumpe 41 gestartet. Wenn die Harnstoffwasserpumpe 41 in der umgekehrten Richtung rotiert wird, wird das Einspritzventil 3 mit Energie versorgt, so dass es geöffnet wird. Die Luft in der Abgasleitung 2 wird durch die Harnstoffwasserzufuhrleitung 31 in den Speichertank 4 gesogen. Die gesaugte Luft wird durch die Saugöffnung 411 in das Harnstoffwasser ausgestoßen, das in den Speichertank 4 gespeichert ist. Die ausgestoßene Luft strömt von dem Boden zu der Wasseroberfläche des Harnstoffwassers. Das heißt, das Harnstoffwasser in dem Speichertank 4 wird durch die Luftblasen bewegt.
Wenn ermittelt wird, dass die gespeicherte Zeit Trec größer ist als oder gleich ist wie der Gesamtwert des Betriebszeitspannenschwellenwertes Tmix und des Stoppzeitspannenschwellenwertes Twait zu der Zeit T3b wird die Harnstoffwasserpumpe 41 gestoppt. In der gleichen Zeit wird die gespeicherte Zeit Trec auf Null zurückgesetzt. Das Umschalten der Harnstoffwasserpumpe 41 zwischen ein und aus wird bis zu einer Zeit t4 wiederholt ausgeführt.
Die intermittierende Bewegung des Harnstoffwassers wird zu der Zeit t4 gestoppt, zu der die Harnstoffwassertemperatur TUW niedriger wird als der zweite Schwellenwert Tu2. Es wird angenommen, dass zu der Zeit t4 das gesamte Harnstoffwasser in dem Speichertank 4 sich verfestigt hat, so dass die Energieversorgung der ECU 10 gestoppt wird. Der Steuerfluss der in 2 gezeigt ist, wird beendet.
Nach der gegenwärtigen Ausführungsform wird die Harnstoffwasserpumpe 41 in einer bestimmten Zeitspannen betrieben, die zumindest einen Teil einer Zeitspanne umfasst, in der die Hamstoffwassertemperatur TUW, die durch den Harnstoffwassertemperatursensor 53 erfasst wird, an dem eutektischen Punkt EUT gehalten wird und das Harnstoffwasser Latentwärme der Verfestigung abstrahlt. Daher kann verhindert werden, dass verfestigtes Wasser und kristallisierter Harnstoff getrennt voneinander an der Wasseroberfläche und dem unteren Teil des Wassers lokalisiert sind. Es kann verhindert werden, dass sich das Harnstoffwasser mit einer Verteilung der Konzentration desselben (Konzentrationstrennung) verfestigt.
Darüber hinaus betreibt nach der gegenwärtigen Ausführungsform der Bewegungssteuerteil die Harnstoffwasserpumpe 41 auch in einer Zeitspanne, in der die Harnstoffwassertemperatur TUW von einer bestimmten Temperatur Tu1 auf den eutektischen Punkt EUT fällt, zusätzlich zu der Zeitspanne, in der die Harnstoffwassertemperatur TUW der eutektische Punkt EUT ist. Das heißt, bevor das Harnstoffwasser an dem eutektischen Punkt EUT beginnt sich zu verfestigten (zu kristallisieren), wird das Harnstoffwasser in dem Speichertank durch die Harnstoffwasserpumpe 41 bewegt. Im Gegensatz zu der gegenwärtigen Ausführungsform verfestigen sich das Wasser und der Harnstoff ungleichmäßig, wenn die Bewegung des Harnstoffwassers nicht ausgeführt wird, bevor das Harnstoffwasser sich an dem eutektischen Punkt EUT zu verfestigen beginnt. Nach der gegenwärtigen Ausführungsform jedoch kann, da die Bewegung des Harnstoffwassers begonnen wird, bevor das Wasser und der Harnstoff beginnen sich zu verfestigen (zu kristallisieren), verhindert werden, dass das Wasser und der Harnstoff sich ungleichmäßig verfestigen. Darüber hinaus beginnt sich das Harnstoffwasser bei einer höheren Temperatur als -11°C zu verfestigen, wenn die tatsächliche Konzentration des Harnstoffwassers von einer geeigneten Konzentration (32,5%) abweicht. Angesichts des zuvor erwähnten kann nach der gegenwärtigen Ausführungsform, da die Harnstoffwasserpumpe 41 auch in einer Zeitspanne betrieben wird, in der die Harnstoffwassertemperatur TUW von der bestimmten Temperatur Tu1 auf den eutektischen Punkt EUT fällt, betrieben wird, verhindert werden, dass die Bewegung des Harnstoffwassers beginnt, nachdem die Verfestigung beginnt.
Darüber hinaus weist nach der gegenwärtigen Ausführungsform der Heizungssteuerteil S200 einen Heizungsstoppteil auf. Wenn die Harnstoffwassertemperatur TUW von der bestimmten Temperatur Tα auf den eutektischen Punkt EUT fällt, wobei der Motor gestoppt ist, werden die Tankheizung 61 und die Leitungsheizung 62 abgeschaltet. Während die Tankheizung 61 und die Leitungsheizung 62 mit Energie versorgt werden, wird das Harnstoffwasser in dem Speichertank 4 beheizt und seine Verfestigung wird verhindert. Darüber hinaus werden, wenn sich das Harnstoffwasser bei einem Starten des Motors 1 verfestigt, die Tankheizung 61 und die Leitungsheizung 62 mit Energie versorgt, um das Harnstoffwasser aufzutauen. Wenn die Harnstoffwassertemperatur TUW niedriger ist als die bestimmte Temperatur Tα und der Motor 1 gestoppt ist, werden die Tankheizung 61 und die Leitungsheizung 62 abgeschaltet.
Darüber hinaus werden, wenn der Motor 1 durch die Leerlaufverringerungssteuerung gestoppt ist, die Tankheizung und die Leitungsheizung 62 weiter mit Energie versorgt. Somit bleibt sogar wenn der Motor 1 durch die Leerlaufverringerungssteuerung automatisch gestoppt wird, direkt nachdem der Motor 1 unter einer Bedingung gestartet wird, bei der das gesamte Harnstoffwasser in dem Speichertank verfestigt ist, die Tankheizung 61 eingeschaltet gelassen. Nachher ist es möglich, ein Auftauen des verfestigten Harnstoffwassers auf geeignete Weise auszuführen.
Darüber hinaus betreibt nach der gegenwärtigen Ausführungsform der Bewegungssteuerteil die Harnstoffwasserpumpe 41 durch elektrische Leistung, die von einer Batterie bereitgestellt wird. Daher kann, wenn die Harnstoffwasserpumpe 41 für eine lange Zeitspanne betrieben wird, die Batterie entladen werden.
Nach der gegenwärtigen Ausführungsform betreibt der Bewegungssteuerteil die Harnstoffwasserpumpe 41 in dem intermittierenden Betriebsmodus intermittierend. Es sollte zur Kenntnis genommen werden, dass es von dem Zeitpunkt, zu dem Harnstoffwasser beginnt, sich zu verfestigen, eine bestimmte Zeitspanne braucht, bis das gesamte Harnstoffwasser sich verfestigt. Sogar wenn die Harnstoffwasserpumpe 41 nicht während der gesamten Zeitspanne von dem Zeitpunkt, zu dem das Harnstoffwasser beginnt sich zu verfestigen, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das gesamte Harnstoffwasser verfestigt ist, in Betrieb gehalten wird, kann verhindert werden, dass die Konzentrationstrennung des Harnstoffwassers erzeugt wird. Somit kann sogar, wenn die Bewegung des Harnstoffwassers intermittierend ausgeführt wird, verhindert werden, dass die Konzentrationstrennung erzeugt wird, wenn sich das gesamte Harnstoffwasser verfestigt. Somit kann ein Verbrauch elektrischer Leistung der Harnstoffpumpe 41 verringert werden, so dass die Batterieentladung verhindert werden kann.
Darüber hinaus wird, wenn die Umgebungstemperatur TAM niedriger ist, die Betriebszeitspanne der Harnstoffwasserpumpe 41 stärker verlängert. Die Verfestigungsrate des Harnstoffwassers verändert sich entsprechend der Umgebungstemperatur TAM. Wenn zum Beispiel die Umgebungstemperatur TAM bedeutend niedriger liegt als der eutektische Punkt EUT, ist die Verfestigungsrate des Harnstoffwassers hoch. Wenn die Umgebungstemperatur TAM nahe das eutektischen Punks EUT liegt, ist die Verfestigungsrate des Harnstoffwassers gering. Wenn die Umgebungstemperatur TAM niedriger liegt als der eutektische Punkt EUT und die Verfestigungsrate des Harnstoffwassers hoch ist, werden der Harnstoff und das Wasser mit hoher Geschwindigkeit kristallisiert. Das verfestigte Wasser und der kristallisierte Harnstoff tendierenden dazu, separiert an der Wasseroberfläche und im unteren Teil des Wassers lokalisiert zu sein. Daher wird, wenn die Umgebungstemperatur TAM niedriger liegt als der eutektische Punkt EUT des Harnstoffwassers, die Harnstoffwasserpumpe 41 für eine längere Zeitspanne betrieben. Sogar wenn die Verfestigungsrate des Harnstoffwassers hoch ist, kann verhindert werden, dass das verfestigte Wasser und der kristallisierte Harnstoff getrennt lokalisiert sind, wenn das gesamte Harnstoffwasser verfestigt ist.
Wenn indes die Umgebungstemperatur TAM nahe des eutektischen Punkts EUT des Harnstoffwassers liegt und die Verfestigungsrate des Harnstoffwassers niedrig ist, werden der Harnstoff und das Wasser mit geringer Geschwindigkeit kristallisiert. Die Hamstoffwasserpumpe 41 wird für eine kürzere Zeitspanne betrieben. Der Verbrauch elektrischer Leistung der Harnstoffwasserpumpe 41 kann verringert werden. Somit kann sogar wenn eine lange Zeitspanne erforderlich ist, bis sich das gesamte Harnstoffwasser verfestigt hat, der intermittierende Betrieb der Harnstoffwasserpumpe 41 für eine lange Zeitspanne ausgeführt werden. Das heißt, die Bewegung des Harnstoffwassers kann ausgeführt werden, bis sich das gesamte Harnstoffwasser verfestigt.
Nach der gegenwärtigen Ausführungsform wird die Harnstoffwasserpumpe 41 für eine gesamte Zeitspanne, in der die durch den Harnstoffwassertemperatursensor 53 erfasste Harnstoffwassertemperatur TUW an dem eutektischen Punkt EUT gehalten wird, und das Harnstoffwasser die Latentwärme der Verfestigung abstrahlt, in dem intermittierenden Modus betrieben. Die Konzentrationstrennung des Harnstoffwassers kann verhindert werden. Es ist möglich, die Verhinderung der Konzentrationstrennung des Harnstoffwassers zu begünstigen.
Darüber hinaus ist die Harnstoffwasserpumpe 41 dazu ausgelegt, Luftblasen in das Harnstoffwasser auszustoßen, um das Harnstoffwasser zu bewegen. Der Bewegungssteuerteil steuert den Betrieb der Harnstoffwasserpumpe 41. Die ausgestoßenen Luftblasen strömen zu der Wasseroberfläche des Harnstoffwassers in dem Speichertank 4 hinauf. Das heißt, die Luftblasen strömen in einer senkrechten Richtung, was eine senkrechte Strömung in dem Harnstoffwasser erzeugt. Dadurch wird das Harnstoffwasser in dem Speichertank 4 bewegt und die Konzentrationstrennung kann verhindert werden.
Darüber hinaus verhindert der Bewegungssteuerteil sogar, wenn die Harnstoffwassertemperatur TUW unter dem eutektischen Punkt EUT liegt, die Bewegung durch die Harnstoffwasserpumpe 41, wenn die Menge des Harnstoffwassers in dem Speichertank 4 niedriger ist als eine vorbestimmte Menge. Wenn die Menge des Harnstoffwassers niedriger ist als die vorbestimmte Menge, hat die Konzentrationstrennung einen geringeren Einfluss. In einem solchen Fall wird die Bewegung durch die Harnstoffwasserpumpe 41 verhindert. Somit kann die Entladung der Batterie verhindert werden.
(Zweite Ausführungsform)
Mit Bezug auf eine in 5 gezeigte Zeitgrafik wird ein Betrieb einer Harnstoffwasserbewegungssteuervorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform erklärt. Die gleiche Beschreibung wie die der ersten Ausführungsform wird nicht wiederholt werden.
Wenn ermittelt wird, dass der Bewegungsbedarf zu einer Zeit t3 erzeugt wurde, wird die Harnstoffwasserpumpe 41 wie in 5(f) gezeigt in der Positivrichtung betrieben. Das Einspritzventil 3 wird nicht mit Energie versorgt. Wenn die Harnstoffwasserpumpe 41 die positive Rotation zu einer Zeit t3a beginnt, wird das Rückführventil 222 mit Energie versorgt, um die Rückführöffnung 321 zu öffnen. Wie in 5(e) gezeigt, wird das Rückführventil 322 mit Energie versorgt, nachdem die Harnstoffwasserpumpe 41 für eine bestimmte Zeitspanne betrieben wurde. Wenn die Harnstoffwasserpumpe 41 für die bestimmte Zeitspanne betrieben wird, wobei das Rückführventil 322 nicht geöffnet ist, wird der Druck des Harnstoffwassers in der Harnstoffwasserzufuhrleitung 31 gesteigert. Dann wird das Rückführventil 322 geöffnet, wodurch das Hochdruckharnstoffwasser in den Speichertank 4 strömt. Wenn die gespeicherte Zeit Trec größer wird das oder gleich wie der Gesamtwert des Betriebszeitspannenschwellenwertes Tmix und des Stoppzeitspannenschwellenwertes Twait zu einer Zeit t3b, stoppt der Bewegungssteuerteil die Harnstoffwasserpumpe 41.
Nach der gegenwärtigen Ausführungsform umfasst der Bewegungsteil der Harnstoffwasserzufuhrleitung 31 die Harnstoffwasserpumpe 41 und die Rückführleitung 32.
Der Bewegungssteuerteil steuert die Harnstoffwasserpumpe 41, so dass sie das Harnstoffwasser in die Harnstoffwasserzufuhrleitung 31 zuführt. Das zugeführte Harnstoffwasser zirkuliert durch die Harnstoffwasserzufuhrleitung 31, die Rückführleitung 32 und den Speichertank 4. Die Rückführleitung 32 entspricht einer Ausstoßleitung. Da das Harnstoffwasser von dem Speichertank 4 durch die Harnstoffwasserzufuhrleitung 31 und die Rückführleitung 32 in den Speichertank 4 strömt, wird eine senkrechte Strömung des Harnstoffwassers in dem Speichertank 4 erzeugt. Somit wird das Harnstoffwasser in dem Speichertank 4 bewegt, so dass eine Erzeugung der Konzentrationstrennung verhindert werden kann.
(Andere Ausführungsform)
In der zuvor beschriebenen Ausführungsform ist das Rückführventil 322 ein elektromagnetisches Ventil, das öffnet, wenn es mit Energie versorgt wird. Allerdings kann das Rückführventil 322 ein mechanisches Ventil sein, das eine Feder aufweist, die den Ventilkörper in eine Schließrichtung beeinflusst. Im Speziellen ist das Rückführventil 322 ein Rückschlagventil, das öffnet, wenn der Druck in der Rückführleitung 32 um eine bestimmten Wert größer ist als der im Speichertank 4.
Die Harnstoffwasserpumpe kann eine Positivverdrängungspumpe sein.
Der Bewegungssteuerteil betreibt die Harnstoffwasserpumpe 41 kontinuierlich von dem Zeitpunkt, zu dem das Harnstoffwasser sich zu verfestigen beginnt, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Harnstoffwasser sich vollständig verfestigt in einem kontinuierlichen Betriebsmodus. Wenn die durch den Umgebungstemperatursensor erfasste Umgebungstemperatur TAM niedriger ist als der eutektische Punkt EUT und das Harnstoffwasser sich schnell verfestigen kann, betreibt der Bewegungssteuerteil die Harnstoffwasserpumpe 41 kontinuierlich in dem kontinuierlichen Betriebsmodus. Somit kann eine Erzeugung der Konzentrationstrennung verhindert werden.
Basierend darauf, ob das Antriebsdrehmoment der Harnstoffwasserpumpe 41 größer wird als ein bestimmter Wert, kann ermittelt werden, ob sich das gesamt Harnstoffwasser in dem Speichertank 4 verfestigt hat. Das Antriebsdrehmoment der Harnstoffwasserpumpe wird basierend auf einem elektrischen Stromwert gemessen, der durch den Harnstoffwassertank 41 strömt. Der elektrische Stromwert wird mit einem Erfassungsschaltkreis wie einem Shuntwiderstand erfasst.
Es kann basierend auf einem Erfassungswert des Harnstoffwasserdrucksensors 52 der an der Harnstoffwasserzufuhrleitung 31 bereitgestellt ist, ermittelt werden, ob sich das gesamte Harnstoffwasser in dem Speichertank 4 verfestigt hat.
Die Harnstoffwasserpumpe 41 kann eine Mehrzahl an Saugöffnungen 411 aufweisen.
Die ECU 10 kann durch eine Mehrzahl integrierter Schaltkreise (ICs) ausgestaltet sein. In den zuvor beschriebenen Ausführungsformen wird das Harnstoffwasser so behandelt, dass das Harnstoffwasser während der gesamten Zeitspanne bewegt wird, in der das Harnstoffwasser in Latentwärme der Verfestigung an dem eutektischen Punkt EUT abstrahlt. Das Harnstoffwasser kann indessen so behandelt werden, dass das Harnstoffwasser während einer Zeitspanne bewegt wird, in der das Harnstoffwasser in Latentwärme der Verfestigung am eutektischen Punkt EUT abstrahlt.
Die Harnstoffwasserpumpe 41 kann so betrieben werden, dass sie während der gesamten Zeitspanne, in der das Harnstoffwasser die Latentwärme der Verfestigung an dem eutektischen Punkt EUT abstrahlt in dem kontinuierlichen Betriebsmodus bewegt.
Die gegenwärtige Ausführungsform kann auf eine Abgasreinigungsvorrichtung 100 für etwas anderes als ein Fahrzeug angewendet werden. Während die vorliegende Offenbarung mit Bezug auf die Ausführungsformen derselben vorgenommen wurde, ist zugleich die, dass die Offenbarung nicht auf die Ausführungsformen und Konstruktionen beschränkt ist. Die vorliegende Offenbarung ist dazu gedacht, verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abzudecken. Zusätzlich liegen verschiedene Kombinationen und Ausgestaltungen anderer Kombinationen und Ausgestaltungen einschließlich mehr oder weniger oder nur eines einzelnen Elements gleichsam auch im Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2008286096 A [0004]

Claims

Harnstoffwasserbewegungssteuervorrichtung für eine Abgasreinigungsvorrichtung (100), die Harnstoffwasser in ein Abgas zuführt, wobei die Harnstoffwasserbewegungssteuervorrichtung umfasst: einen Bewegungssteuerteil (10, S112, S107), der einen Bewegungsteil (41) steuert, der das Harnstoffwasser bewegt, das in einem Speichertank (4) gespeichert ist; und einen Temperatursensor (53, S104), der eine Temperatur des Harnstoffwassers erfasst, wobei der Bewegungssteuerteil den Bewegungsteil (41) in einer bestimmten Zeitspanne betreibt, die zumindest einen Teil einer Zeitspanne umfasst, in der die durch den Temperatursensor erfasste Harnstoffwassertemperatur (TUW) an einem eutektischen Punkt (EUT) gehalten wird und das Harnstoffwasser eine Latentwärme einer Verfestigung abstrahlt.
Harnstoffwasserbewegungssteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Bewegungssteuerteil den Bewegungsteil auch in einer Zeitspanne betreibt, während der die Harnstoffwassertemperatur (TUW) von einer bestimmten Temperatur (Tα) auf den eutektischen Punkt (EUT) fällt.
Harnstoffwasserbewegungssteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Abgasreinigungsvorrichtung (100) ein Abgas reinigt, das von einer Brennkraftmaschine (1) ausgestoßen wird, die Harnstoffwasserbewegungssteuervorrichtung ferner einen Heizungssteuerteil (10, S200) umfasst, der einen Betrieb einer Heizung (61, 62) steuert, die das Harnstoffwasser beheizt und der Heizungssteuerteil die Heizung nicht mit Energie versorgt, wenn die Brennkraftmaschine (1) abgeschaltet ist.
Harnstoffwasserbewegungssteuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Heizungssteuerteil die Heizung mit Energie versorgt, wenn die Brennkraftmaschine (1) unter einer Leerlaufverringerungssteuerung abgeschaltet ist.
Harnstoffwasserbewegungssteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Bewegungssteuerteil den Bewegungsteil (41) intermittierend in einem intermittierenden Modus betreibt, während die durch den Temperatursensor erfasste Harnstoffwassertemperatur (TUW) an einem eutektischen Punk (EUT) gehalten wird und das Harnstoffwasser eine Latentwärme einer Verfestigung abstrahlt.
Harnstoffwasserbewegungssteuervorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Bewegungssteuerteil den Bewegungsteil (41) länger in dem intermittierenden Modus betreibt, wenn eine Umgebungstemperatur (TAM) niedriger ist.
Harnstoffwasserbewegungssteuervorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei ein Bewegungssteuerteil den Bewegungsteil (41) während einer gesamten Zeitspanne in dem intermittierenden Modus betreibt, in der die durch den Temperatursensor erfasste Harnstoffwassertemperatur (TUW) an dem eutektischen Punkt (EUT) gehalten wird und das Harnstoffwasser die Latentwärme der Verfestigung abstrahlt.
Harnstoffwasserbewegungssteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Bewegungsteil so ausgestaltet ist, dass er Luftblasen in das Harnstoffwasser ausstößt, um das Harnstoffwasser zu bewegen, und der Bewegungssteuerteil den Bewegungsteil so steuert, dass der Bewegungsteil die Luftblasen während der bestimmten Zeitspanne ausstößt.
Harnstoffwasserbewegungssteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Bewegungsteil so ausgestaltet ist, dass er das Harnstoffwasser aus dem Speichertank saugt und das Harnstoffwasser in den Speichertank ausstößt, um das Harnstoffwasser zu bewegen, und der Bewegungssteuerteil den Bewegungsteil so steuert, dass der Bewegungsteil das Harnstoffwasser während der bestimmten Zeitspanne ausstößt.
Harnstoffwasserbewegungssteuervorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Bewegungsteil umfasst eine Harnstoffwasserzufuhrleitung (31) zum Einbringen des Harnstoffwassers von dem Speichertank in ein Einspritzvenil (3), welches das Harnstoffwasser in das Abgas einspritzt, eine Harnstoffwasserpumpe (41), die das Harnstoffwasser von dem Speichertank ansaugt und das Harnstoffwasser in die Harnstoffwasserzufuhrleitung zuführt, und eine Ausstoßleitung (32) zum Einbringen eines Teils des Harnstoffwassers, das durch die Harnstoffwasserzufuhrleitung (31) strömt, in den Speichertank, und der Bewegungssteuerteil den Bewegungsteil so steuert, dass die Harnstoffwasserpumpe das Harnstoffwasser ansaugt und das Harnstoffwasser in die Harnstoffwasserzufuhrleitung ausstößt, wobei das Harnstoffwasser durch die Harnstoffwasserzufuhrleitung und die Ausstoßleitung aus dem Speichertank strömt und in den Speichertank zurückkehrt, um das Harnstoffwasser in dem Speichertank zu bewegen.
Harnstoffwasserbewegungssteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Bewegungssteuerteil verhindert, dass der Bewegungsteil das Harnstoffwasser bewegt, wenn eine Menge des Harnstoffwassers in dem Speichertank nicht größer ist als eine bestimmte Menge.