DE102021132905A1

DE102021132905A1 - Harnstoffwasser-zuführsystem

Info

Publication number: DE102021132905A1
Application number: DE102021132905.1A
Authority: DE
Inventors: Tomoaki Kamei; Tomohiro Ueno; Eiji Takemoto; Sumitaka Ikeda
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2021-02-08
Filing date: 2021-12-14
Publication date: 2022-08-11
Also published as: US11639680B2; JP7447839B2; US20220251988A1; CN114909202A; JP2022121102A

Abstract

Ein Harnstoffwasser-Zuführsystem umfasst: ein erstes Zuführventil (11) zur Zuführung von Harnstoffwasser, ein zweites Zuführventil (12) zur Zuführung von Harnstoffwasser; ein Zuführdurchlass (14) zum Verbinden eines Harnstoffwasser-Behälters (13) mit dem ersten und dem zweiten Zuführventil (11, 12); und eine elektronische Steuereinheit (ECU) (30). Der Zuführdurchlass (14) ist verzweigt, um einen ersten Zuführdurchlass (14b), welcher sich von einem Verzweigungspunkt (P1) bis zum ersten Zuführventil (11) erstreckt, und einen zweiten Zuführdurchlass (14c), welcher sich vom Verzweigungspunkt (P1) bis zum zweiten Zuführventil (12) erstreckt, aufzuweisen, und wobei ein Volumen des ersten Zuführdurchlasses (14b) größer als ein Volumen des zweiten Zuführdurchlasses (14c) ist. Die ECU (30) öffnet das erste Zuführventil (11), während das zweite Zuführventil (12) geschlossen bleibt, um das Füllen des Zuführdurchlasses (14) mit Harnstoffwasser zu beginnen, und danach das Ausführen des Füllens von Harnstoffwasser in den ersten Zuführdurchlass (14b) basierend auf einem durch einen Drucksensor (16) erfassten Druck des Harnstoffwassers zu beenden, und schließt das erste Zuführventil (11).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Harnstoffwasser-Zuführsystem, welches Harnstoffwasser bzw. eine wässrige Lösung von Harnstoff zuführt.
In einem Vergleichsbeispiel ist ein selektiv katalytischer Reduktionskatalysator (SCR-Katalysator) bekannt als einer der typischen NO_x-Reinigungskatalysatoren, welche zur Reinigung von Stickoxiden (NO_x) und ähnlichem, welche im Abgas eines Verbrennungsmotors enthalten sind, verwendet wird. Ammoniak (NH₃) oder ähnliches wird dem SCR-Katalysator als ein Reduktionsmittel zur Reinigung von NO_x zugeführt. Patentdokument 1 offenbart ein Harnstoffwasser-Zuführsystem, in welchem eine Abgasreinigungsvorrichtung ein Zuführventil zur Zuführung von Harnstoffwasser bzw. einer wässrigen Lösung von Harnstoff, welches stromaufwärts bzw. auf einer Stromaufwärtsseite eines jeden von den parallel oder in Reihe bzw. nacheinander in einem Abgasdurchlass angeordneten SCR-Katalysatoren (NO_x-Katalysatoren) vorgesehen bzw. bereitgestellt ist, aufweist. Wie im Patentdokument 1 beschrieben ist, kann Harnstoffwasser bzw. eine wässrige Harnstofflösung im Zuführdurchlass oder Zuführpfad nicht ungenutzt gelassen werden, deshalb ist das Harnstoffwasser-Zuführsystem von Patentdokument 1 konfiguriert, um (i) Harnstoffwasser von einem Zuführdurchlass wieder zu erhalten bzw. zurückzugewinnen, wenn Harnstoffwasser nicht zugeführt wird, und (ii) den Zuführdurchlass mit Harnstoffwasser zu füllen, wenn Harnstoffwasser zugeführt wird.
In einem derartigen Harnstoffwasser-Zuführsystem kann, falls das Volumen des Zuführdurchlasses zu einem jeden von den Zuführventilen verschieden ist, ein Problem von Harnstoffwasser-Zuführung aufgrund von Überschuss oder Mangel bei der Füllung bzw. beim Füllen von Harnstoffwasser auftreten. Deshalb wird es in Patentdokument 1 durch geeignetes Steuern der Öffnungszeiten der zwei Zuführventile, wenn die Pumpe angesteuert bzw. angetrieben wird, möglich gemacht, das Problem der Harnstoffwasser-Zuführung aufgrund einer Differenz bzw. eines Unterschiedes des Volumens des Zuführdurchlasses zu einem jeden von den Zuführventilen zu unterdrücken.
Patentdokument 1 ( Japanisches Patent Nr. 6222168 ; JP 6222168 B2 ) beschreibt, dass zu Beginn des Füllens von Harnstoffwasser lediglich ein in einem ersten Zuführdurchlass vorgesehenes bzw. bereitgestelltes erstes Zuführventil, welches ein kleines Volumen aufweist, geöffnet wird, oder ein in einem zweiten Zuführdurchlass vorgesehenes zweites Zuführventil, welches ein größeres Volumen aufweist, zusammen mit dem ersten Zuführventil geöffnet wird. Dann wird bestimmt, dass der erste Zuführdurchlass vor dem zweiten Zuführdurchlass, basierend auf dem Druckwert in dem Zuführdurchlass oder der Pumpe, mit Harnstoffwasser gefüllt wird, und das erste Zuführventil dann geschlossen wird.
Wenn jedoch das Harnstoffwasser zuerst in den ersten Zuführdurchlass, welcher ein kleines Volumen aufweist, derart gefüllt wird, verbleibt Luft in dem zweiten Zuführdurchlass, welcher ein großes Volumen aufweist. Da Luft sein Volumen wahrscheinlicher ändert als Harnstoffwasser, wenn eine große Menge an Luft im zweiten Zuführdurchlass verbleibt (d.h. übrig bleibt), wird sich die Druckerfassungsgenauigkeit verschlechtern. Insbesondere wird die verbleibende Luft komprimiert und der erfasste Druckwert ist bzw. wird klein. Deshalb tritt ein Fehler zum Ventil-Schließzeitpunkt des ersten Zuführventils auf, und folglich tritt ein Problem auf, dass Harnstoffwasser austritt bzw. ausläuft bzw. leckt. Insbesondere nimmt, wenn die Differenz zwischen dem Volumen des ersten Zuführdurchlasses und dem Volumen des zweiten Zuführdurchlasses groß ist und das Füllen des zweiten Zuführdurchlasses, welcher ein großes Volumen aufweist, nach dem ersten Zuführdurchlass durchgeführt wird, die Menge an verbleibender Luft zu und der Einfluss der verbleibenden Luft kann nicht ignoriert werden.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung ein Harnstoffwasser-Zuführsystem bereitzustellen, welches fähig ist, einen Zuführdurchlass geeignet mit Harnstoffwasser zu füllen.
Zur Klärung der vorstehend beschriebenen Sachverhalte wird das nachstehende Schema bereitgestellt.
Das heißt, ein in einem Abgasdurchlass eines Verbrennungsmotors angeordnetes Harnstoffwasser-Zuführsystem zur Zuführung von Harnstoffwasser, welches in einer Abgasreinigungsvorrichtung verwendet wird, welche einen ersten und einen zweiten Katalysator aufweist, wobei der erste Katalysator ein Katalysator vom Selektivreduktions-Typ ist, welcher im Abgasdurchlass des Verbrennungsmotors angeordnet ist und Stickoxid in einem Abgas unter Verwendung von Ammoniak reinigt, umfasst:

ein erstes Zuführventil, welches einer Stromaufwärtsseite des ersten Katalysators bzw. stromaufwärts vom ersten Katalysator im Abgasdurchlass Harnstoffwasser zuführt;
ein zweites Zuführventil, welches einer Stromaufwärtsseite des zweiten Katalysators bzw. stromaufwärts vom zweiten Katalysator im Abgasdurchlass Harnstoffwasser zuführt;
ein Zuführdurchlass, welcher angeordnet ist, um einen Harnstoffwasser-Behälter, welcher Harnstoffwasser aufbewahrt bzw. speichert, mit einem jeden von dem ersten Zuführventil und dem zweiten Zuführventil, durch welche Harnstoffwasser fließt bzw. passiert, zu verbinden;
eine Pumpe zum Pumpen von Harnstoffwasser vom Harnstoffwasser-Behälter zum Zuführdurchlass;
ein Druckdetektor zum Erfassen eines Druckwertes von Harnstoffwasser; und
eine Steuereinheit, um ein Ansteuern bzw. Antreiben der Pumpe und eine Öffnungs-/Schließ-Steuerung des ersten Zuführventils und des zweiten Zuführventils durchzuführen, und
der Zuführdurchlass auf dem Weg zu den zwei Ventilen verzweigt ist, welcher deshalb insbesondere als ein gemeinsamer Durchlass bezeichnet wird, welcher sich vom Harnstoffwasser-Behälter bis zu einem Verzweigungspunkt erstreckt, ein erster Zuführdurchlass, welcher sich von der Abzweigung bzw. vom Verzweigungspunkt bis zum ersten Zuführventil erstreckt, und ein zweiter Zuführdurchlass, welcher sich vom Verzweigungspunkt bis zum zweiten Zuführventil erstreckt, und wobei
ein Volumen des ersten Zuführdurchlasses größer als ein Volumen des zweiten Zuführdurchlasses ist, und
die Steuereinheit das erste Zuführventil öffnet und die Pumpe antreibt bzw. ansteuert, um das Harnstoffwasser zu pumpen, während das zweite Zuführventil geschlossen bleibt, wodurch das Füllen des Zuführdurchlasses mit Harnstoffwasser beginnt, die Vollendung bzw. das Abschließen bzw. das Beenden des Füllens des ersten Zuführdurchlasses mit Harnstoffwasser basierend auf einem durch den Druckdetektor erfassten Druckwert bestimmt, und das erste Zuführventil aufgrund der Erfassung der Vollendung bzw. der Beendigung des Harnstoffwasser-Füllens im ersten Zuführdurchlass schließt.

Mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration bzw. Anordnung ist die Menge an Luft, welche in dem zweiten Zuführdurchlass verbleibt, verringerbar bzw. reduzierbar, wenn das Füllen des ersten Zuführventils und des ersten Zuführdurchlasses mit Harnstoffwasser abgeschlossen bzw. vollendet ist. Das heißt, es ist vorteilhaft zuerst den ersten Zuführdurchlass, welcher ein großes Volumen aufweist, mit Harnstoffwasser bei der Verringerung der Menge an Luft, welche in dem Zuführdurchlass verbleibt, zu füllen, als zuerst den zweiten Zuführdurchlass, welcher ein kleines Volumen aufweist, zu füllen. Deshalb ist der Erfassungsfehler des Druckwerts von Harnstoffwasser reduzierbar, und die Vollendung bzw. das Abschließen des Füllens des ersten Zuführdurchlasses mit Harnstoffwasser ist genau bestimmbar. Deshalb sind sowohl das Überfüllen von Harnstoffwasser in den Zuführdurchlass als auch der Mangel bzw. die Leckage von Harnstoffwasser vermeidbar.
Ziele, Merkmale, und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung mit Bezug zur beigefügten Zeichnung ersichtlicher, wobei:

1 ist eine schematische Ansicht einer Abgasreinigungsvorrichtung und eines Harnstoffwasser-Zuführsystems;
2 ist ein Fließdiagramm, welches einen Ablauf eines Füllprozesses zeigt;
3A ist ein Diagramm, welches einen Zusammenhang zwischen der Harnstoffwasser-Temperatur und der Harnstoffwasser-Dichte zeigt, und 3B ist ein Diagramm, welches einen Zusammenhang zwischen der Harnstoffwasser-Temperatur und einem Grenzwert bzw. Schwellenwert zeigt;
4A ist ein Diagramm, welches den Zusammenhang zwischen der Harnstoffwasser-Konzentration und der Harnstoffwasser-Dichte zeigt, und 4B ist ein Diagramm, welches einen Zusammenhang zwischen der Harnstoffwasser-Konzentration und einem Grenzwert bzw. Schwellenwert zeigt;
5A ist ein Zeit-Diagramm, welches einen Ansteuerungszustand bzw. Antriebszustand einer Pumpe zeigt, 5B ist ein Zeit-Diagramm, welches einen Harnstoffwasser-Druckwert zeigt, und 5C ist ein Zeit-Diagramm, welches einen Öffnungs-/Schließ-Modus eines ersten Zuführventils zeigt. 5D ist ein Zeit-Diagramm, welches den Öffnungs-/Schließ-Modus des zweiten Zuführventils zeigt, und 5E ist ein Zeit-Diagramm, welches den Durchgang bzw. Übergang von verbleibender Luftmenge zeigt;
6 ist ein Fließdiagramm, welches einen Ablauf eines Füllprozesses gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt;
7 ist ein Diagramm, welches einen Zusammenhang zwischen einer Rohrvolumendifferenz und einem dritten Grenzwert bzw. Schwellenwert zeigt;
8A ist ein Diagramm, welches einen Zusammenhang zwischen der Harnstoffwasser-Temperatur und der Harnstoffwasser-Viskosität zeigt, und 8B ist ein Diagramm, welches einen Zusammenhang zwischen der Harnstoffwasser-Temperatur und einem dritten Grenzwert bzw. Schwellenwert zeigt;
9A ist ein Zeit-Diagramm, welches den Ansteuerungszustand bzw. Antriebszustand einer Pumpe zeigt, 9B ist ein Zeit-Diagramm, welches den Harnstoffwasser-Druckwert zeigt, und 9C ist ein Zeit-Diagramm, welches eine Menge an Druckfluktuation bzw. Druckschwankung von Harnstoffwasser zeigt, 9D ist ein Zeit-Diagramm, welches einen Öffnungs-/Schließ-Modus des ersten Zuführventils zeigt, 9E ist ein Zeit-Diagramm, welches den Öffnungs-/Schließ-Modus des zweiten Zuführventils zeigt, und 9F ist ein Zeit-Diagramm, welches den Durchgang der verbleibenden Luftmenge zeigt.

Nachstehend werden hier jeweils Ausführungsformen, welche ein Harnstoffwasser-Zuführsystem beschreiben, mit Bezug zu den Zeichnungen diskutiert. In den nachstehenden Ausführungsformen werden Teile, welche dieselben oder äquivalent zueinander sind, durch dieselben Bezugszeichen in den Zeichnungen gekennzeichnet, und eine Beschreibung derartiger Teile, welche durch dieselben Bezugszeichen gekennzeichnet sind, in einer der Ausführungsformen wird allgemein bezeichnet.
(Erste Ausführungsform, Figuren 1 bis 5)
Wie in 1 gezeigt, ist ein Harnstoffwasser-Zuführsystem 100 für ein Fahrzeug an dem Fahrzeug montiert und wird auf eine Abgasreinigungsvorrichtung 200 des Fahrzeugs angewandt. Das Fahrzeug umfasst einen Verbrennungsmotor 10 und einen Abgasdurchlass 20 des Verbrennungsmotors 10. Der Verbrennungsmotor 10 kann ein Dieselmotor oder ein Benzinmotor bzw. Ottomotor sein.
Die Abgasreinigungsvorrichtung 200 umfasst einen ersten Katalysator 21 von einem Selektiv-Reduktions-Typ, welcher Ammoniak verwendet, um Stickoxide (NO_x) im Abgas zu reinigen, und einen zweiten Katalysator 22 von einem Selektiv-Reduktions-Typ, welcher Ammoniak verwendet, um auf gleiche Weise Stickoxide (NO_x) im Abgas zu reinigen. Die Abgasreinigungsvorrichtung 200 ist im Abgasdurchlass 20 angeordnet bzw. vorgesehen, in welchem der erste Katalysator 21 auf der Stromabwärtsseite des Verbrennungsmotors 10 bzw. stromabwärts vom Verbrennungsmotor 10 angeordnet bzw. vorgesehen ist und der zweite Katalysator 22 auf der Stromabwärtsseite des ersten Katalysators 21 bzw. stromabwärts vom ersten Katalysator 21 in Reihe bzw. nacheinander angeordnet bzw. vorgesehen ist.
Obwohl es nicht in 1 gezeigt ist, können ein Oxidationskatalysator, welcher eine oxidierende Wirkung bzw. Oxidationsfunktion aufweist, und ein Filter zum Sammeln von Partikeln bzw. Feststoffteilchen bzw. Feinstaub im Abgas stromaufwärts vom ersten Katalysator 21 angeordnet sein. Ferner können ein Oxidationskatalysator, welcher eine oxidierende Funktion aufweist, und einen Filter zum Sammeln von Feinstaub im Abgas stromabwärts vom ersten Katalysator 21 und stromaufwärts vom zweiten Katalysator 22 vorgesehen sein. Ferner kann, obwohl es nicht in 1 gezeigt ist, ein Oxidationskatalysator (ASC-Katalysator) zum Oxidieren von Ammoniak, welches vom ersten Katalysator 21 oder dem zweiten Katalysator 22 schlupft bzw. entweicht, ebenso stromabwärts vom ersten/zweiten Katalysator 21, 22 vorgesehen sein.
Das Harnstoffwasser-Zuführsystem 100 umfasst ein erstes Zuführventil 11, welches stromaufwärts vom ersten Katalysator 21 im Abgasdurchlass 20 angeordnet ist, und ein zweites Zuführventil 12, welches stromabwärts vom ersten Katalysator 21 und stromaufwärts vom zweiten Katalysator 22 angeordnet ist. Ferner umfasst das Harnstoffwasser-Zuführsystem 100 einen Harnstoffwasser-Behälter 13 zur Aufbewahrung bzw. Lagerung von Harnstoffwasser, einen Zuführdurchlass 14, durch welchen Harnstoffwasser fließt bzw. strömt, eine Pumpe 15 zum Pumpen von Harnstoffwasser, einen Drucksensor 16 zur Erfassung eines Drucks von Harnstoffwasser. Ferner umfasst das Harnstoffwasser-Zuführsystem 100 einen Harnstoffwasser-Temperatursensor 17 und einen Harnstoffwasser-Konzentrationssensor 18 im Harnstoffwasser-Behälter 13. Ferner umfasst das Harnstoffwasser-Zuführsystem 100 eine ECU („Electronic Control Unit“, elektronische Steuereinheit) 30 als eine Steuereinheit, welche verschiedene Steuerungen durchführt.
Das erste Zuführventil 11 führt Harnstoffwasser, welches ein Vorläufer von Ammoniak ist, stromaufwärts vom ersten Katalysator 21 in den Abgasdurchlass 20 zu. Das Harnstoffwasser, welches durch das erste Zuführventil 11 zugeführt wird, wird durch die Wärme des Abgases thermisch zersetzt und hydrolysiert, um Ammoniak zu erzeugen. Das Ammoniak fließt in den ersten Katalysator 21 und wird dort adsorbiert, sodass eine Reduktionsreaktion zwischen Ammoniak und NO_x im Abgas auftritt, und NO_x gereinigt wird.
Das zweite Zuführventil 12 führt Harnstoffwasser, welches ein Vorläufer von Ammoniak ist, stromaufwärts vom zweiten Katalysator 22 im Abgasdurchlass 20 zu. Das Harnstoffwasser, welches durch das zweite Zuführventil 12 zugeführt wird, reinigt NO_x, wie vorstehend beschrieben.
Der Zuführdurchlass 14 ist vorgesehen, um den Harnstoffwasser-Behälter 13 mit einem jeden von dem ersten Zuführventil 11 und dem zweiten Zuführventil 12 zu verbinden. Der Zuführdurchlass 14 ist in der Mitte verzweigt, d.h. an einer Position zwischen zwei Enden desselben in einem gemeinsamen Durchlass 14a vorgesehen, welcher sich vom Harnstoffwasser-Behälter 13 bis zum Verzweigungspunkt P1 erstreckt, und ein erster Zuführdurchlass 14b vorgesehen, welcher sich vom Verzweigungspunkt P1 bis zum ersten Zuführventil 11 erstreckt, und ein zweiter Zuführdurchlass 14c vorgesehen, welcher sich vom Punkt P1 bis zum zweiten Zuführventil 12 erstreckt. Das Volumen des ersten Zuführdurchlasses 14b ist konfiguriert, um größer als das Volumen des zweiten Zuführdurchlasses 14c zu sein.
Die Pumpe 15 ist im gemeinsamen Durchlass 14a vorgesehen, und ist konfiguriert, um Harnstoffwasser vom Harnstoffwasser-Behälter 13 zu pumpen, und Harnstoffwasser vom Harnstoffwasser-Behälter 13 zum Zuführdurchlass 14 zu pumpen, d.h. Druck und Fluss.
Der Drucksensor 16 erfasst einen Druckwert von Harnstoffwasser, welches von der Pumpe 15 gepumpt wird, das heißt, der Druckwert des Harnstoffwassers im Zuführdurchlass 14. Der Harnstoffwasser-Temperatursensor 17 erfasst die Temperatur von Harnstoffwasser, welches im Harnstoffwasser-Behälter 13 aufbewahrt bzw. gelagert wird. Der Harnstoffwasser-Konzentrationssensor 18 erfasst die Konzentration von Harnstoffwasser, welches im Harnstoffwasser-Behälter 13 aufbewahrt wird.
Die ECU 30 ist eine elektronische Steuervorrichtung, welche einen Mikrocomputer oder ähnliches umfasst, welcher aus bekannten CPU, ROM, RAM, oder ähnliches gebildet ist. Die ECU 30 weist verschiedene Funktionen auf und die verschiedenen Funktionen werden durch Ausführen eines Programms, welches in einer in der ECU 30 enthaltenen ROM oder ähnlichem, gespeichert ist, realisiert. Die verschiedenen Funktionen können durch elektrische Schaltungen bzw. Stromkreise, welche Hardware sind, realisiert werden, oder zumindest ein Teil davon kann als Software realisiert werden, das heißt an einem bzw. durch einen Computer ausgeführtes Verarbeiten.
Die ECU 30 weist zum Beispiel eine Funktion, wie eine Ansteuerungseinheit bzw. Antriebssteuereinheit, welche eine Ansteuerung der Pumpe 15 durchführt, und eine Funktion, wie eine Öffnungs-/Schließ-Steuereinheit, welche Öffnungs-/Schließ-Steuerung des ersten Zuführventils 11 und des zweiten Zuführventils 12 durchführt, auf. Verschiedene Funktionen der ECU 30 werden nachstehend beschrieben. Die ECU 30 ist mit dem Drucksensor 16, dem Harnstoffwasser-Temperatursensor 17, und dem Harnstoffwasser-Konzentrationssensor 18 verbunden, und gibt die Erfassungsergebnisse derselben ein. Dann führt die ECU 30 verschiedene Funktionen basierend auf dem Erfassungsergebnissen durch.
Das Harnstoffwasser-Zuführsystem 100 führt dem Abgasdurchlass 20 Harnstoffwasser zu, um NO_x, welches im während des Betriebs (d.h. Verbrennung) des Verbrennungsmotors 10 ausgestoßenen Abgas enthalten ist, zu reinigen. Hier friert, wenn Harnstoffwasser in den Zuführventilen 11 und 12 und dem Zuführdurchlass 14 verbleibt, während der Verbrennungsmotor 10 gestoppt bzw. angehalten ist, das verbleibende Harnstoffwasser ein, und das Volumen expandiert bzw. dehnt sich aus, wodurch möglicherweise die Zuführventile 11, 12 und die Zuführdurchlässe beschädigt werden. Es ist ebenso denkbar, dass das verbleiben Harnstoffwasser Ammoniak erzeugt, welches die Zuführventile 11 und 12, den Zuführdurchlass 14, und ähnliches zu korrodiert. Deshalb führt die ECU 30 des Harnstoffwasser-Zuführsystems 100 eine Ansaugsteuerung durch, um das Harnstoffwasser, welches in den Zuführventilen 11 und 12 und dem Zuführdurchlass 14 verbleibt, zum Harnstoffwasser-Behälter 13 zurück zu saugen, wenn der Betrieb des Verbrennungsmotors 10 angehalten bzw. gestoppt wird. Insbesondere steuert die ECU 30 die Pumpe 15 in die Rückwärtsrotation mit geöffneten Zuführventilen 11 und 12, um das Harnstoffwasser in dem Zuführdurchlass 14 zurück zum Harnstoffwasser-Behälter 13 zu pumpen. Folglich wird das Innere des Zuführdurchlasses 14 leer, das heißt, mit Luft gefüllt.
Ferner führt das Harnstoffwasser-Zuführsystem 100 eine Füllsteuerung zum Füllen der Zuführventile 11 und 12 und des Zuführdurchlasses 14 mit Harnstoffwasser durch, wenn der Betrieb des Verbrennungsmotors 10 gestartet wird. Zu einem derartigen Zeitpunkt ist es wünschenswert, das Volumen der Zuführventile 11 und 12 und des Zuführdurchlasses 14 mit Harnstoffwasser im gerechten bzw. passenden Verhältnis zu füllen. Das heißt, wenn Harnstoffwasser bezüglich des Volumens, oder der Kapazität desselben übermäßig gefüllt ist, führt dies zum Überlaufen bzw. zur Leckage von Harnstoffwasser, und wenn das Harnstoffwasser zu gering bzw. unzureichend ist, verbleibt Luft darin, was zu einer Verringerung der Injektions- bzw. Einspritzmenge, und/oder zu einer Verringerung des Drucks während der Injektion bzw. Einspritzung führt.
Deshalb wird in der ersten Ausführungsform ein Füllprozess, welcher sich auf die Füllsteuerung bezieht, wie in 2 gezeigt, durchgeführt. Hier wird nachstehend eine detaillierte Beschreibung mit Bezug zu 2 gegeben. Der Füllprozess wird durch die ECU 30 zu einem vorbestimmten Zeitpunkt durchgeführt (zum Beispiel zu Beginn des Betriebes des Verbrennungsmotors 10).
Wenn der Füllprozess gestartet wird, steuert die ECU 30 die Pumpe 15 in einer Vorwärtsrotation an, um Harnstoffwasser von der Pumpe 15 zum Zuführdurchlass 14 zu pumpen (Schritt S101). Als nächstes öffnet die ECU 30 das erste Zuführventil 11, während das zweite Zuführventil 12 geschlossen bleibt (Schritt S102). Folglich wird von der Pumpe 15 gepumptes Harnstoffwasser in den gemeinsamen Durchlass 14a und den ersten Zuführdurchlass 14b gefüllt. Zu einem derartigen Zeitpunkt liegt, da das zweite Zuführventil 12 geschlossen ist, verbleibende Luft im Inneren des zweiten Zuführdurchlasses 14c vor.
Als nächstes empfängt die ECU 30 eine Eingabe eines durch den Drucksensor 16 erfassten Druckwerts von Harnstoffwasser, und bestimmt, ob der Druckwert von Harnstoffwasser gleich oder höher als ein erster Grenzwert Th1 ist, oder nicht (Schritt S103). Man beachte, dass, wie in 3A gezeigt, die Harnstoffwasser-Dichte sinkt, wenn die Harnstoffwasser-Temperatur zunimmt. Dann sinkt, wenn die Harnstoffwasser-Dichte sinkt, eine Fließgeschwindigkeit von Harnstoffwasser, und ein Druckverlust im Rohr des Harnstoffwassers sinkt. Deshalb kann, wenn der erste Grenzwert Th1 als ein konstanter Wert eingestellt ist bzw. wird, ein Fehler bei der Bestimmung auftreten. Deshalb wird, wie in 3B gezeigt, der erste Grenzwert Th1 durch die ECU 30 geändert, um gesenkt zu werden, wenn die Harnstoffwasser-Temperatur, ähnlich zur Harnstoffwasser-Dichte, zunimmt.
Ferner nimmt, wie in 4A gezeigt, die Harnstoffwasser-Dichte proportional bzw. anteilig zur Harnstoffwasser-Konzentration zu. Dann nimmt, wenn die Harnstoffwasser-Dichte zunimmt, die Fließgeschwindigkeit des Harnstoffwassers zu, und der Druckverlust im Rohr des Harnstoffwassers nimmt zu. Deshalb kann, wenn der erste Grenzwert Th1 als ein konstanter Wert eingestellt ist, ein Fehler auftreten. Deshalb wird, wie in 4B gezeigt, der erste Grenzwert Th1 durch die ECU 30 geändert, um proportional bzw. anteilig zur Harnstoffwasser-Konzentration zu sein.
Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S103 negativ (NEIN) ist, führt die ECU 30 den Schritt S103 nochmal durch, nachdem eine gewisse Zeitspanne abgelaufen ist. Das heißt, die ECU 30 wartet bis der Druckwert des Harnstoffwassers den ersten Grenzwert Th1 erreicht.
Andererseits schließt, wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S 103 positiv (JA) ist, die ECU 30 das erste Zuführventil 11 (Schritt S104) und öffnet das zweite Zuführventil 12 (Schritt S105). Folglich wird die verbleibende Luft im Inneren des zweiten Zuführdurchlasses 14c an den Abgasdurchlass 20 durch das zweite Zuführventil 12 abgegeben bzw. ausgestoßen, und der zweite Zuführdurchlass 14c wird mit Harnstoffwasser gefüllt.
Als nächstes empfängt die ECU 30 eine Eingabe des durch den Drucksensor 16 erfassten Druckwerts des Harnstoffwassers, und bestimmt, ob der Druckwert des Harnstoffwassers größer als ein zweiter Grenzwert Th2 ist, oder nicht (Schritt S106). Ein Wert, welcher gleich oder höher als der erste Grenzwert Th1 ist, wird für den zweiten Grenzwert Th2 eingestellt. Ferner wird der zweite Grenzwert Th2 durch die ECU 30 gemäß der Harnstoffwasser-Temperatur und der Harnstoffwasser-Konzentration, ähnlich zum ersten Grenzwert Th1, geändert.
Wenn ein derartiges Bestimmungsergebnis negativ (NEIN) ist, führt die ECU 30 nochmal den Schritt S106 durch, nachdem eine bestimmte Zeitspanne abgelaufen ist. Das heißt, die ECU 30 wartet bis der Druckwert des Harnstoffwassers größer als der zweite Grenzwert Th2 ist bzw. wird. Andererseits schließt, wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S106 positiv (JA) ist, die ECU 30 das zweite Zuführventil 12 (Schritt S107) und beendet den Füllprozess.
Als nächstes werden die Wirkungen bzw. Effekte des Füllprozesses mit Bezug zu den 5A bis 5E beschrieben. 5A ist ein Zeit-Diagramm, welches einen Ansteuerungszustand bzw. Antriebszustand (Vorwärtsrotations-Steuerung) der Pumpe 15 zeigt, und 5B ist ein Zeit-Diagramm, welches einen Druckwert des Harnstoffwassers zeigt. 5C ist ein Zeit-Diagramm, welches einen Öffnungs-/Schließ-Modus des ersten Zuführventils 11 zeigt, und 5D ist ein Zeit-Diagramm, welches einen Öffnungs-/Schließ-Modus des zweiten Zuführventils 12 zeigt. 5E ist ein Zeit-Diagramm, welches den Übergang einer verbleibenden Luftmenge im Inneren des Zuführdurchlasses 14 zeigt.
Wie in den 5A bis 5E gezeigt, wenn die Pumpe 15 zu einem Zeitpunkt T1 angesteuert bzw. angetrieben wird und das erste Zuführventil 11 geöffnet ist, steigt der Druckwert des Harnstoffwassers, wenn der gemeinsame Durchlass 14a und der erste Zuführdurchlass 14b mit Harnstoffwasser gefüllt werden. Dann wird der Druckwert konstant (nach dem Zeitpunkt T2). Andererseits wird Luft vom Zuführdurchlass 14 durch das erste Zuführventil 11 abgegeben bzw. ausgestoßen, und die Menge der verbleibenden Luft im Zuführdurchlass 14 wird verringert bzw. reduziert.
Danach steigt, wenn das Füllen des Harnstoffwassers in das erste Zuführventil 11 und den ersten Zuführdurchlass 14b abgeschlossen ist (zum Zeitpunkt T3), der Druckwert des Harnstoffwassers stufenweise bzw. schrittweise an. Zu einem derartigen Zeitpunkt fließt Harnstoffwasser in den zweiten Zuführdurchlass 14c, während die verbleibende Luft im zweiten Zuführdurchlass 14c komprimiert wird.
Wenn der Druckwert des Harnstoffwassers gleich oder größer als der erste Grenzwert Th1 ist bzw. wird (zum Zeitpunkt T4), wird das erste Zuführventil 11 geschlossen, während das zweite Zuführventil 12 geöffnet wird. Folglich fließt das Harnstoffwasser in den zweiten Zuführdurchlass 14c, sodass das Harnstoffwasser das zweite Zuführventil 12 und den zweiten Zuführdurchlass 14c füllt. Zu einem derartigen Zeitpunkt wird die verbleibende Luft in dem zweiten Zuführdurchlass 14c von dem Zuführdurchlass 14 zum Abgasdurchlass 20 über das zweite Zuführventil 12 durch das Harnstoffwasser herausgedrückt, und die Menge an verbleibender Luft im Zuführdurchlass 14 wird verringert bzw. reduziert. Zu einem derartigen Zeitpunkt sinkt der Druck des Harnstoffwassers vorübergehend bzw. zeitweise.
Danach verliert, wenn das Füllen des Harnstoffwassers in das zweite Zuführventil 12 und den zweiten Zuführdurchlass 14c abgeschlossen ist (zum Zeitpunkt T5), das Harnstoffwasser einen Rückzugsraum und der Druckverlust des Harnstoffwassers steigt. Wenn der Druckwert des Harnstoffwassers höher ist bzw. wird als der zweite Grenzwert Th2 (zum Zeitpunkt T6), wird das zweite Zuführventil 12 geschlossen. Auf eine derartige Weise ist das Füllen des Zuführdurchlasses 14 mit Harnstoffwasser abgeschlossen. Zu einem derartigen Zeitpunkt wird das Harnstoffwasser in den Zuführdurchlass 14 eingefüllt, während ein für die Injektion bzw. Einspritzung geeigneter Druckzustand beibehalten wird.
Nun verbleibt, wie vorstehend beschrieben, zum Zeitpunkt T3, wenn das Füllen des Harnstoffwassers in das erste Zuführventil 11 und den ersten Zuführdurchlass 14b abgeschlossen ist, Luft im Inneren des zweiten Zuführdurchlasses 14c. Wenn das Füllen des Harnstoffwassers in den ersten Zuführdurchlass 14b abgeschlossen ist, fließt das Harnstoffwasser auch in den zweiten Zuführdurchlass 14c, wo verbleibende Luft im zweiten Zuführdurchlass 14c durch darin einfließendes Harnstoffwasser komprimiert wird, da das zweite Zuführventil 12 geschlossen wird. Ferner dient, da sich das Volumen von Luft wahrscheinlicher ändert (d.h. wird leichter komprimiert) als das des Harnstoffwassers, falls Luft verbleibt, verbleibende Luft als ein Fehlerfaktor, d.h., verursacht einen Erfassungsfehler des Druckwerts des Harnstoffwassers.
Hier führt es, wenn zum Beispiel das Volumen des zweiten Zuführdurchlasses 14c größer ist als das Volumen des ersten Zuführdurchlasses 14b, zu einer größeren Menge an verbleibender Luft im Vergleich zu einem Fall, in welchem das Volumen des zweiten Zuführdurchlasses 14c kleiner ist (das heißt, in dem Fall der vorliegenden Ausführungsform), was dazu neigt, einen größeren Erfassungsfehler zu verursachen. Folglich kann, selbst wenn das Füllen des ersten Zuführdurchlasses 14b abgeschlossen ist, der Druckwert des Harnstoffwassers leicht als ein kleiner Wert, d.h. kleiner als der tatsächliche Druck, aufgrund der verbleibenden Luft erfasst werden, und es gibt eine Möglichkeit, dass das Harnstoffwasser übermäßig zugeführt wird, damit ein Überlaufen bzw. Austreten bzw. eine Leckage des Harnstoffwassers verursacht wird.
Deshalb wird in der vorliegenden Ausführungsform das Volumen des zweiten Zuführdurchlasses 14c kleiner als das Volumen des ersten Zuführdurchlasses 14b, und das erste Zuführventil 11 wird zuerst geöffnet, um zuerst den ersten Zuführdurchlass 14b mit Harnstoffwasser zu füllen, dann wird das zweite Zuführventil 12 geöffnet, um anschließend den zweiten Zuführdurchlass 14c mit Harnstoffwasser zu füllen. Auf eine derartige Weise ist die Menge an verbleibender Luft zum Zeitpunkt reduzierbar, wenn das Füllen des Harnstoffwassers in den ersten Zuführdurchlass 14b abgeschlossen ist, und der Erfassungsfehler des Druckwerts des Harnstoffwassers ist reduzierbar, wenn eine Bestimmung basierend auf dem ersten Grenzwert Th1 getroffen wird.
Es ist auch vorstellbar sowohl das erste Zuführventil 11 als auch das zweite Zuführventil 12 vom Beginn des Füllens zu öffnen. In einem derartigen Fall fließt jedoch, selbst wenn das Füllen des zweiten Zuführdurchlasses 14c, welcher ein kleines Volumen mit Harnstoffwasser aufweist, abgeschlossen ist, das Harnstoffwasser in den ersten Zuführdurchlass 14b, während die Luft in den ersten Zuführdurchlass 14b heraus gedrückt wird, wodurch der Anstieg des Druckwerts klein wird und schwierig zu erfassen ist. Deshalb kann, wenn der Bestimmungs-Grenzwert des Druckwerts des Harnstoffwasser als ein großer Wert eingestellt wird, das Harnstoffwasser übermäßig gefüllt werden, und ein Problem, dass das Harnstoffwasser leicht ausläuft bzw. leckt, kann auftreten. Andererseits kann, wenn der Bestimmungsgrenzwert des Druckwerts des Harnstoffwassers verringert bzw. gesenkt wird, es leicht durch eine leichte Druckschwankung bzw. Druckfluktuation beeinflusst werden, was ein Problem verursacht, dass eine fehlerhafte Bestimmung, zum Beispiel aufgrund des Einflusses einer leichten Verstopfung, gemacht werden kann. Deshalb kann gesagt werden, dass das Verfahren des Öffnens sowohl des ersten Zuführventils 11 als auch des zweiten Zuführventils 12 vom Beginn des Füllens nicht geeignet ist.
Die nachstehenden vorteilhaften Wirkungen können durch die vorstehend beschriebene erste Ausführungsform erhalten werden.
Die ECU 30 öffnet das erste Zuführventil 11, wobei das zweite Zuführventil 12 geschlossen bleibt, und steuert bzw. treibt die Pumpe 15 an, um Harnstoffwasser zu pumpen, um das Füllen des Zuführdurchlasses 14 mit Harnstoffwasser zu beginnen. Danach bestimmt die ECU 30, dass das Harnstoffwasser in den ersten Zuführdurchlass 14b basierend auf dem durch den Drucksensor 16 erfassten Druckwert gefüllt wurde, und schließt das erste Zuführventil 11.
Folglich ist die Menge an Luft, welche im Inneren des zweiten Zuführdurchlasses 14c verbleibt, zum Zeitpunkt T3 reduzierbar, wenn das Füllen des ersten Zuführventils 11 und des ersten Zuführdurchlasses 14b mit Harnstoffwasser abgeschlossen ist. Das heißt, mit anderen Worten, im Vergleich mit dem Fall, in welchem das Harnstoffwasser zuerst in den zweiten Zuführdurchlass 14c, welcher ein kleines Volumen aufweist, gefüllt wird, ermöglicht das Füllen des ersten Zuführdurchlasses 14b, welcher ein großes Volumen aufweist, mit Harnstoffwasser, wie in der vorliegenden Ausführungsform gezeigt, eine wirksamere bzw. effizientere Verringerung bzw. Reduzierung der Menge an Luft, welche im Zuführdurchlass 14 verbleibt. Deshalb ist der Erfassungsfehler des Druckwerts des Harnstoffwassers reduzierbar, und der Abschluss des Füllens des Harnstoffwassers in den ersten Zuführdurchlass 14b kann genau bestimmt werden. Deshalb sind sowohl das Überfüllen von Harnstoffwasser in den Zuführdurchlass als auch die Harnstoffwasser-Leckage vermeidbar.
Die ECU 30 schließt das erste Zuführventil 11 und öffnet im Wesentlichen zur gleichen Zeit das zweite Zuführventil 12, um das Füllen des zweiten Zuführdurchlasses 14c mit Harnstoffwasser zu beginnen. Deshalb ist die Zeit vom Beginn des Füllens bis zum Abschluss bzw. zur Vollendung des Füllens (Zeit, die sich auf den Füllprozess bezieht) verringerbar bzw. reduzierbar, im Vergleich mit dem Fall, in welchem das zweite Zuführventil 12 geöffnet wird, nachdem eine vorbestimmte Zeit von bzw. ab der Schließung des ersten Zuführventils 11 abgelaufen ist.
Nach dem Öffnen des ersten Zuführventils 11 schließt die ECU 30 das erste Zuführventil 11, wenn der Druckwert des Harnstoffwassers gleich oder höher als der erste Grenzwert Th1 ist. Nach dem Öffnen des zweiten Zuführventils 12, schließt die ECU 30 das zweite Zuführventil 12, wenn der Druckwert des Harnstoffwassers größer als der zweite Grenzwert Th2 ist. Außerdem ist der zweite Grenzwert Th2 gleich oder höher als der erste Grenzwert Th1. Dadurch können sowohl der Abschluss bzw. die Vollendung des Füllens des ersten Zuführdurchlasses 14b als auch der Abschluss des Füllens des zweiten Zuführdurchlasses 14c geeignet bestimmt werden.
Der erste Grenzwert Th1 und der zweite Grenzwert Th2 werden entsprechen der Temperatur des Harnstoffwassers und der Konzentration von Harnstoffwasser geändert. Deshalb kann, selbst wenn sich die Temperatur oder Konzentration des Harnstoffwassers ändert, der Abschluss bzw. das Beenden des Füllens geeignet bestimmt werden.
(Zweite Ausführungsform, Fig. 6)
Das Harnstoffwasser-Zuführsystem 100 der ersten Ausführungsform kann teilweise abgeändert bzw. modifiziert werden. Das Harnstoffwasser-Zuführsystem 100 der zweiten Ausführungsform wird nachstehend beschrieben. In der zweiten Ausführungsform wird die grundlegende Anordnung bzw. Konfiguration derselben basierend auf der ersten Ausführungsform beschrieben.
Der Füllprozess in der zweiten Ausführungsform wird mit Bezug zu 6 beschrieben. Der Füllprozess wird durch die ECU 30 zu einem vorbestimmten Zeitpunkt (zum Beispiel, zu Beginn des Betriebes des Verbrennungsmotors 10) durchgeführt. Wenn der Füllprozess begonnen wird, führt die ECU 30 die Schritte S101 bis S104, wie in der ersten Ausführungsform, durch.
Nach der Durchführung des Schrittes S104 bestimmt die ECU 30, ob die abgelaufene Zeit ab dem Schießen des ersten Zuführventils 11 gleich oder größer als ein dritter Grenzwert Th3, welcher einer vorbestimmten Zeit entspricht, ist, oder nicht (Schritt S201). Wenn das Bestimmungsergebnis negativ (NEIN in S201) ist, führt die ECU 30 nochmal den Schritt S201 durch, nachdem eine gewisse Zeitspanne abgelaufen bzw. verstrichen ist. Das heißt, die ECU 30 wartet bis eine vorbestimmte Zeit abläuft, nachdem das erste Zuführventil 11 geschlossen wird.
Der dritte Grenzwert Th3 wird auf eine Zeitdauer eingestellt, welche ermöglicht, dass das Harnstoffwasser in den zweiten Zuführdurchlass 14c fließt, um das zweite Zuführventil 12 zu erreichen, nachdem das erste Zuführventil 11 geschlossen wird, unter Berücksichtigung des Unterschiedes der Volumina zwischen dem ersten Zuführdurchlass 14b und dem zweiten Zuführdurchlass 14c, und der Viskosität des Harnstoffwassers.
Insbesondere wird der Wert des dritten Grenzwerts Th3 basierend auf dem Volumenunterschied zwischen dem ersten Zuführdurchlass 14b und dem zweiten Zuführdurchlass 14c eingestellt. Das heißt, wie in 7 gezeigt, je größer der Volumenunterschied (Rohrvolumendifferenz in 7) ist, desto kleiner ist bzw. wird der dritte Grenzwert Th3 eingestellt. Eine derartige Konfiguration basiert auf der Berücksichtigung, dass je größer das Volumen des ersten Zuführdurchlasses 14b ist, desto länger ist die Zeit, welche benötigt wird, um den ersten Zuführdurchlass 14b mit Harnstoffwasser zu füllen, und während einer derartigen Zeit fließt ein Teil des Harnstoffwassers leicht in den zweiten Zuführdurchlass 14c. Ebenso basiert eine derartige Konfiguration auf der Überlegung, dass je kleiner das Volumen des zweiten Zuführdurchlasses 14c ist, desto kürzer ist die Zeit, welche benötigt wird, dass das Harnstoffwasser in den zweiten Zuführdurchlass 14c nach dem Schließen des ersten Zuführventils 11 fließt, um das zweite Zuführventil 12 zu erreichen. Basierend auf einer derartigen Überlegung gilt, wie in 7 gezeigt, je größer der Volumenunterschied ist, desto kleiner ist bzw. wird der dritte Grenzwert Th3 eingestellt.
Ferner sinkt, wie in 8A gezeigt, die Viskosität des Harnstoffwassers indirekt proportional zur Harnstoffwasser-Temperatur. Das heißt, je niedriger die Harnstoffwasser-Temperatur ist, desto höher wird die Harnstoffwasser-Viskosität. Ferner ist bekannt, dass, (a) wenn die Harnstoffwasser-Temperatur hoch und die Harnstoffwasser-Viskosität gering ist, wird es für Harnstoffwasser leicht zu fließen, während (b), wenn die Harnstoffwasser-Temperatur gering und die Harnstoffwasser-Viskosität hoch ist, wird es für Harnstoffwasser schwer zu fließen. Deshalb kann es wünschenswert sein, den dritten Grenzwert Th3 entsprechend der Harnstoffwasser-Temperatur zu ändern.
Insbesondere ist es wünschenswert, den dritten Grenzwert Th3 zu ändern, dass dieser einen größeren Wert aufweist, wenn die Harnstoffwasser- Temperatur sinkt, und den dritten Grenzwert Th3 zu ändern, dass dieser einen kleineren Wert aufweist, wenn die Harnstoffwasser-Temperatur steigt. Deshalb ändert die ECU 30, wie in 8B gezeigt, den dritten Grenzwert Th3, dass dieser einen größeren Wert (d.h. Einstellen einer längeren Dauer als Th3) aufweist, wenn die Harnstoffwasser-Temperatur sinkt.
Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S201 positiv (JA) ist, führt die ECU 30 die Prozesse nach dem Schritt S105, wie in der ersten Ausführungsform, durch.
Gemäß der zweiten Ausführungsform werden die nachstehenden Wirkungen zusätzlich zu den Wirkungen bzw. Effekten der ersten Ausführungsform erhalten.
Wenn Harnstoffwasser-Kristalle, welche Verstopfung verursachen können, in dem Zuführdurchlass 14 sind, können die Kristalle durch Tauchen bzw. Eintauchen der Kristalle in Harnstoffwasser gelöst werden. Deshalb öffnet die ECU 30 das zweite Zuführventil 12, nachdem eine vorbestimmte Zeit (d.h. der dritte Grenzwert Th3) vom bzw. ab dem Schließen des ersten Zuführventils 11 abläuft, dass Harnstoffwasser in den zweiten Zuführdurchlass 14c fließt und das Füllen des zweiten Zuführdurchlasses 14c mit Harnstoffwasser beginnt. Durch das Warten für eine vorbestimmte Zeit wird es dem Harnstoffwasser ermöglicht, das zweite Zufü̈hrventil 12 zu erreichen. Das heißt, die Kristalle, welche in dem zweiten Zuführventil 12 oder in dem zweiten Zuführdurchlass 14c existieren, können zuvor in Harnstoffwasser vor-eingetaucht werden, dass sie gelöst werden. Danach können durch Öffnen des zweiten Zuführventils 12 Harnstoffwasser-Kristalle, welche eine Verstopfung verursachen können, schnell beseitigt bzw. entfernt werden. Ferner kann dadurch, dass es dem Harnstoffwasser ermöglicht wird, das zweite Zuführventil 12 zuvor zu erreichen, die Öffnungszeit des zweiten Zuführventils 12 verringert werden, und die Verschlechterung bzw. Beschädigung des zweiten Zuführventils 12 ist unterdrückbar bzw. vermeidbar.
Der dritte Grenzwert Th3 (d.h., vorbestimmte Zeit) wird entsprechen der Harnstoffwasser-Temperatur geändert. Auf eine derartige Weise ist es möglich, Harnstoffwasser zum zweiten Zuführventil 12 geeignet zu bringen (d.h., dem Harnstoffwasser zu ermöglichen, das zweite Zuführventil 12 zu erreichen), nach dem Schließen des ersten Zuführventils 11 und vor dem Öffnen des zweiten Zuführventils 12.
Ferner wird der dritte Grenzwert Th3 (d.h., eine vorbestimmte Zeit) entsprechend dem Volumenunterschied zwischen dem ersten Zuführdurchlass 14b und dem zweiten Zuführdurchlass 14c eingestellt. In einer derartigen Weise ist es möglich, Harnstoffwasser geeignet zum zweiten Zufü̈hrventil 12 zu bringen (d.h. dem Harnstoffwasser zu ermöglichen, das zweite Zuführventil 12 zu erreichen), nach dem Schließen des ersten Zuführventils 11 und vor dem Öffnen des zweiten Zuführventils 12.
(Andere Ausführungsformen)
Ein Teil der Anordnung bzw. Konfiguration einer jeden von den vorstehenden Ausführungsformen kann wie folgt geändert/modifiziert werden.
In den vorstehenden Ausführungsformen wird der Zeitpunkt des Schließens des Ventils durch Vergleichen des Druckwerts von Harnstoffwasser mit den Grenzwerten Th1 und Th2 bestimmt. Der Zeitpunkt des Ventilschließens bzw. der Ventilschluss-Zeitpunkt kann jedoch durch Vergleichen der Menge der Druckschwankung bzw. Druckfluktuation von Harnstoffwasser mit einem Grenzwert bestimmt werden. Der Zeitpunkt kann bestimmt werden. Die Menge der Harnstoffwasser-Druckänderung bzw. die Harnstoffwasser-Druckänderungsmenge ist eine Menge der Änderung pro Einheitszeit vom vorherigen Harnstoffwasser-Druckwert.
Die Wirkungen bzw. Effekte eines derartigen Vergleichs, d.h. wenn ein derartiges Abänderungsbeispiel durchgeführt wird, werden mit Bezug zu den 9A bis 9F beschrieben. Die 9A und 9B sind dieselben Zeichnungen wie jene der 5A und 5B. 9C ist ein Zeit-Diagramm, welches den Durchgang der Druckfluktuationsmenge von Harnstoffwasser zeigt. Die 9D bis 9F sind jeweils dieselben wie jene der 5C bis 5E.
Wie in den 9A bis 9F gezeigt, wenn die Pumpe 15 zum Zeitpunkt T1 angesteuert bzw. angetrieben wird, und das erste Zufü̈hrventil 11 geöffnet ist, wird die Druckschwankungsmenge des Harnstoffwassers (d.h., ein Anstieg des Drucks) durch den Beginn des Füllens des gemeinsamen Durchlasses 14a und des ersten Zuführdurchlasses 14b mit Harnstoffwasser verursacht. Da jedoch die Druckschwankung gleich oder weniger als ein erster Fluktuationsgrenzwert Th11 wird, wird das Füllen mit Harnstoffwasser unverändert fortgesetzt.
Man beachte, dass der erste Schwankungsgrenzwert Th11 ein Grenzwert für die Menge an Druckschwankung zum Bestimmen des Schließzeitpunktes des ersten Zuführventils 11 ist. Der erste Fluktuationsgrenzwert Th11 wird durch die ECU 30 entsprechend der Harnstoffwasser-Temperatur und der Harnstoffwasser-Konzentration aus demselben Grund wie in der ersten Ausführungsform geändert. Der Änderungsmodus bzw. Modus der Änderung des ersten Grenzwerts Th11 ist derselbe wie jener der ersten Ausführungsform.
Danach (d.h. nach dem Zeitpunkt T2) wird der Druck konstant und die Druckschwankungsmenge wird Null. Andererseits wird Luft vom Zuführdurchlass 14 durch das erste Zuführventil 11 abgegeben bzw. ausgestoßen, und die Menge an verbleibender Luft im Zuführdurchlass 14 ist verringert bzw. reduziert.
Danach steigt, wenn das Füllen des Harnstoffwassers in dem ersten Zuführventil 11 und dem ersten Zuführdurchlass 14b abgeschlossen bzw. vollendet ist (zum Zeitpunkt T3), die Druckfluktuationsmenge von Harnstoffwasser. Wenn die Druckfluktuationsmenge von Harnstoffwasser gleich oder größer als der erste Fluktuationsgrenzwert Th11 der Druckschwankung bzw. Druckfluktuation (zum Zeitpunkt T4) wird, ist das erste Zuführventil 11 geschlossen, während das zweite Zuführventil 12 geöffnet ist. Deshalb wird die verbleibende Luft vom zweiten Zuführventil 12 heraus gedrückt, und das Harnstoffwasser fließt in den zweiten Zuführdurchlass 14c, wobei das zweite Zuführventil 12 und der zweite Zuführdurchlass 14c mit Harnstoffwasser gefüllt werden.
Danach steigt, wenn das Füllen des Harnstoffwassers in das zweite Zuführventil 12 und den zweiten Zuführdurchlass 14c abgeschlossen bzw. vollendet ist (zum Zeitpunkt T5), die Druckfluktuationsmenge des Harnstoffwassers. Wenn die Druckfluktuationsmenge des Harnstoffwassers größer als ein zweiter Fluktuationsgrenzwert Th12 der Druckfluktuationsmenge wird (zum Zeitpunkt T6), ist das zweite Zuführventil 12 geschlossen. In einer derartigen Weise wird das Füllen des Zuführdurchlasses 14 mit Harnstoffwasser abgeschlossen bzw. beendet.
Man beachte, dass der zweite Grenzwert Th12 ein Grenzwert für die Menge an Druckfluktuation zum Bestimmen des Zeitpunkts des Schließens bzw. Schließzeitpunkts des zweiten Zuführventils 12 ist. Der zweite Grenzwert Th12 wird durch die ECU 30 entsprechend der Harnstoffwasser-Temperatur und der Harnstoffwasser-Konzentration aus demselben Grund wie in der ersten Ausführungsform geändert. Der Modus der Änderung des zweiten Grenzwerts Th12 ist derselbe wie jener der ersten Ausführungsform. Ferner wird der zweite Grenzwert Th12 auf einen Wert eingestellt, welcher größer als der erste Grenzwert Th11 ist. Eine derartige Konfiguration bzw. Anordnung basiert auf einer Überlegung, dass, wenn das Füllen des Harnstoffwassers in den zweiten Zuführdurchlass 14c abgeschlossen ist, da es keine verbleibende Luft gibt, angenommen wird, dass sich die Druckfluktuationsmenge deutlich ändert im Vergleich zur Zeit bzw. zum Zeitpunkt, wenn das Füllen des Harnstoffwassers in der ersten Zuführdurchlass 14b abgeschlossen ist.
Ferner wird in diesem alternativen Beispiel das zweite Zuführventil 12 zur gleichen Zeit geöffnet, wie das erste Zuführventil 11 geschlossen wird. So wie die zweite Ausführungsform kann das zweite Zuführventil 12 jedoch nach dem Ablauf einer vorbestimmten Zeit (d.h. nach dem dritten Grenzwert Th3) ab der Schließung des ersten Zuführventils 11 geöffnet werden.
Durch Anwenden/Verwenden der Menge der Druckfluktuation auf eine derartige Weise ist, selbst wenn sich die Dichte aufgrund einer Änderung der Temperatur oder Konzentration des Harnstoffwassers ändert, der Einfluss einer derartigen Änderung vermeidbar, und die Bestimmung des Abschlusses bzw. der Beendigung des Füllens des Harnstoffwassers wird genau getroffen. Außerdem ist der Einfluss der Änderung (d.h. Erfassungsfehler), welcher durch den als der Druckdetektor dienende Drucksensor 16 verursacht wird, unterdrückbar.
In den vorstehenden Ausführungsformen werden die Werte Th1 und Th11 entsprechend der Harnstoffwasser- Temperatur und der Harnstoffwasser-Konzentration geändert. Der Grenzwert kann jedoch unverändert beibehalten werden. Ähnlich müssen die Werte Th2 und Th12 nicht entsprechend der Harnstoffwasser-Temperatur und der Harnstoffwasser-Konzentration geändert werden. Das heißt, sie können einen festen Wert aufweisen. In einem derartigen Fall können der Harnstoffwasser-Temperatursensor 17 und der Harnstoffwasser-Konzentrationssensor 18 weggelassen werden.
In der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform wird der dritte Grenzwert Th3 entsprechend der Harnstoffwasser-Temperatur geändert. Der dritte Grenzwert Th3 muss jedoch nicht in dieser Weise geändert werden. Das heißt, er kann einen festen Wert aufweisen. In einem derartigen Fall kann der Harnstoffwasser-Temperatursensor 17 weggelassen werden.
In der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform wird der dritte Grenzwert Th3 entsprechend dem Volumenunterschied zwischen dem ersten Zuführdurchlass 14b und dem zweiten Zuführdurchlass 14c geändert. Der dritte Grenzwert Th3 muss jedoch nicht auf eine derartige Weise geändert werden.
In den vorstehenden Ausführungsformen sind der erste Katalysator 21 und der zweite Katalysator 22 in Reihe bzw. nacheinander angeordnet. Die zwei Katalysatoren können jedoch parallel angeordnet werden. Das heißt, die Abgasdurchlässe 20 des Verbrennungsmotors 10 können parallel angeordnet sein, und der erste Katalysator 21 und der zweiter Katalysator 22 können dementsprechend angeordnet sein.
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 6222168 [0004]
JP 6222168 B2 [0004]

Claims

Harnstoffwasser-Zuführsystem zum Zuführen von Harnstoffwasser, vorgesehen in einem Abgasdurchlass eines Verbrennungsmotors, welches in einer Abgasreinigungsvorrichtung verwendet wird, welche einen ersten und einen zweiten Katalysator aufweist, wobei der erste Katalysator ein Katalysator vom Selektiv-Reduktions-Typ ist, welcher in dem Abgasdurchlass des Verbrennungsmotors bereitgestellt ist und Stickoxide in einem Abgas unter Verwendung von Ammoniak reinigt, wobei das Harnstoffwasser-Zuführsystem umfasst: ein erstes Zuführventil (11) zum Zuführen von Harnstoffwasser stromaufwärts zum ersten Katalysator im Abgasdurchlass; ein zweites Zuführventil (12) zum Zuführen von Harnstoffwasser stromaufwärts zum zweiten Katalysator im Abgasdurchlass; ein Harnstoffwasser-Behälter (13) zur Aufbewahrung von Harnstoffwasser; ein Zuführdurchlass (14), vorgesehen, um den Harnstoffwasser-Behälter mit einem jeden von dem ersten Zuführventil und dem zweiten Zuführventil zu verbinden, und durch welchen das Harnstoffwasser fließt, eine Pumpe (15) zum Pumpen des Harnstoffwassers vom Harnstoffwasser-Behälter zum Zuführdurchlass; ein Druckdetektor (16), welcher einen Druckwert des Harnstoffwassers erfasst, und eine Steuereinheit (30), um eine Antriebssteuerung der Pumpe und eine Öffnungs-/Schließ-Steuerung des ersten Zuführventils und des zweiten Zuführventils durchzuführen, wobei der Zuführdurchlass auf dem Weg zu den zwei Ventilen verzweigt ist, und umfasst: (i) einen gemeinsamen Durchlass (14a), welcher sich von dem Harnstoffwasser-Behälter bis zu einem Verzweigungspunkt erstreckt, (ii) einen ersten Zuführdurchlass, welcher sich von dem Verzweigungspunkt bis zum ersten Zuführventil (14b) erstreckt, und (iii) einen zweiten Zuführdurchlass (14c), welcher sich von dem Verzweigungspunkt bis zum zweiten Zuführventil erstreckt, wobei ein Volumen des ersten Zuführdurchlasses größer als ein Volumen des zweiten Zuführdurchlasses ist, und die Steuereinheit konfiguriert ist, um: (i) das erste Zuführventil zu öffnen und die Pumpe anzusteuern, um das Harnstoffwasser zu pumpen, während das zweite Zuführventil geschlossen bleibt, wodurch das Füllen des Zuführdurchlasses mit dem Harnstoffwasser beginnt, (ii) die Vollendung des Füllens des ersten Zuführdurchlasses mit Harnstoffwasser basierend auf einem durch den Druckdetektor erfassten Druckwert zu bestimmen, und (iii) das erste Zuführventil aufgrund des Erfassens der Vollendung des Füllens des Harnstoffwassers in den ersten Zuführdurchlass zu schließen.
Harnstoffwasser-Zuführsystem nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit ferner konfiguriert ist, um das zweite Zuführventil zur gleichen Zeit zu öffnen, zu welcher das erste Zuführventil geschlossen wird, sodass das Füllen des zweiten Zuführdurchlasses mit Harnstoffwasser beginnt.
Harnstoffwasser-Zuführsystem nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit ferner konfiguriert ist, um nach dem Schließen des ersten Zuführventils von da an für eine vorbestimmte Zeit zu warten, und dann das zweite Zuführventil zu öffnen, um mit dem Füllen des zweiten Zuführdurchlasses mit Harnstoffwasser zu beginnen.
Harnstoffwasser-Zuführsystem nach Anspruch 3, wobei die vorbestimmte Zeit basierend mindestens teilweise auf einer Volumendifferenz zwischen dem ersten Zuführdurchlass und dem zweiten Zuführdurchlass eingestellt ist.
Harnstoffwasser-Zuführsystem nach Anspruch 3 oder 4, wobei die vorbestimmte Zeit mindestens teilweise entsprechend der Temperatur des Harnstoffwassers geändert wird.
Harnstoffwasser-Zuführsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Steuereinheit konfiguriert ist, um nach dem Öffnen des ersten Zuführventils, das erste Zuführventil zu schließen, wenn der durch den Druckdetektor erfasste Druckwert des Harnstoffwassers gleich oder höher als ein erster Grenzwert (Th1) ist, die Steuereinheit konfiguriert ist, um nach dem Öffnen des zweiten Zuführventils, das zweite Zuführventil aufgrund einer Bestimmung, dass der durch den Druckdetektor erfasste Druckwert des Harnstoffwassers gleich oder höher als ein zweiter Grenzwert ist, zu schließen, und der zweite Grenzwert (Th2) ein Wert gleich oder höher als der erste Grenzwert ist.
Harnstoffwasser-Zuführsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Steuereinheit konfiguriert ist, um nach dem Öffnen des ersten Zuführventils, das erste Zuführventil zu schließen, wenn eine durch den Druckdetektor erfasste Menge der Druckfluktuation des Harnstoffwassers gleich oder größer als ein erster Fluktuations-Grenzwert (Th11) ist, die Steuereinheit konfiguriert ist, um nach dem Öffnen des zweiten Zuführventils, das zweite Zuführventil zu schließen, wenn eine durch den Druckdetektor erfasste Menge der Druckfluktuation des Harnstoffwassers größer als ein zweiter Fluktuations-Grenzwert (Th12) ist, und der zweite Fluktuations-Grenzwert ein größerer Wert als der erste Fluktuations-Grenzwert ist.
Harnstoffwasser-Zuführsystem nach Anspruch 6 oder 7, wobei mindestens einer von dem ersten Grenzwert und dem zweiten Grenzwert entsprechend einem Wert von mindestens einem von einer Temperatur des Harnstoffwassers und einer Konzentration von Harnstoffwasser geändert wird.
Steuereinheit zum Steuern eines Harnstoffwasser-Zuführsystems (100), wobei das Harnstoffwasser-Zuführsystem umfasst: ein Harnstoffwasser-Behälter (13), eine Pumpe (15), ein Drucksensor (16), ein Verzweigungspunkt (P1), ein gemeinsamer Durchlass (14a), welcher zwischen der Pumpe und dem Verzweigungspunkt angeordnet ist, ein erstes Zuführventil (11), ein erster Zuführdurchlass (14b), welcher zwischen dem Verzweigungspunkt und dem ersten Zuführventil angeordnet ist, ein zweites Zuführventil (12), und ein zweiter Zuführdurchlass (14c), welcher zwischen dem Verzweigungspunkt und dem zweiten Zuführventil angeordnet ist, und wobei die Steuereinheit umfasst: einen Prozessor; und einen nicht-flüchtiges Computer-lesbares Speichermedium, und wobei die Steuereinheit konfiguriert ist, um: die Pumpe anzutreiben; (S101) das erste Zuführventil zu öffnen, während das zweite Zuführventil geschlossen bleibt; (S102) zu bestimmen, dass ein Druck größer als oder gleich einem Grenzwert (Th1) ist; (S103=JA) das erste Zuführventil zu schließen; (S104) das zweite Zuführventil zu öffnen; (S105) zu bestimmen, dass der Druck größer als oder gleich einem zweiten Grenzwert (Th2) ist; und (S106=JA) das zweite Zuführventil zu schließen (S107).
Steuereinheit nach Anspruch 9, wobei: ein Volumen des ersten Durchlasses größer als ein Volumen des zweiten Durchlasses ist, und der zweite Grenzwert größer als der erste Grenzwert ist.
Steuereinheit nach Anspruch 10, wobei: der erste Grenzwert basierend auf mindestens teilweise einer Harnstoffwasser-Temperatur variiert, sodass der erste Grenzwert sinkt, wenn die Harnstoffwasser-Temperatur zunimmt, und der zweite Grenzwert basierend auf mindestens teilweise der Harnstoffwasser-Temperatur variiert, sodass der zweite Grenzwert sinkt, wenn die Harnstoffwasser-Temperatur zunimmt.
Steuereinheit nach Anspruch 10, wobei: der erste Grenzwert basierend auf mindestens teilweise einer Harnstoffwasser-Konzentration variiert, sodass der erste Grenzwert zunimmt, wenn die Harnstoffwasser-Konzentration zunimmt, und der zweite Grenzwert basierend auf mindestens teilweise der Harnstoffwasser-Konzentration variiert, sodass der zweite Grenzwert zunimmt, wenn die Harnstoffwasser-Konzentration zunimmt.
Steuereinheit nach Anspruch 10, wobei: das erste Zuführventil im Wesentlichen zur gleichen Zeit geschlossen wird, in welcher das zweite Zuführventil geöffnet wird.
Steuereinheit nach Anspruch 10, wobei: das zweite Zuführventil geöffnet wird, im Wesentlichen nachdem das erste Zuführventil geschlossen wird.
Steuereinheit nach Anspruch 10, wobei die Steuereinheit ferner konfiguriert ist, um zu: zu bestimmen, dass eine abgelaufene Zeit größer als oder gleich einem Zeit-Grenzwert (Th3) vergangen ist, nachdem das erste Zuführventil geschlossen wird; (S106=JA) das zweite Zuführventil zu öffnen; (S105) zu bestimmen, dass der Druck größer als oder gleich einem zweiten Grenzwert (Th2) ist; und (S106=JA) das zweite Zuführventil zu schließen (S107).
Steuereinheit nach Anspruch 15, wobei: der Zeit-Grenzwert mindestens teilweise auf einer Rohrvolumendifferenz basiert, sodass der Zeit-Grenzwert abnimmt, wenn die Rohrvolumendifferenz zunimmt.