專利名稱：發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及還原凈化排氣中的氮氧化合物(NOx)的發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化裝置(以下稱作 "排氣凈化裝置")，尤其涉及對(duì)儲(chǔ)存于還原劑罐中的液體是否為不具有還原劑功能的異 種水溶液進(jìn)行高精度判定的技術(shù)。
背景技術(shù)：
已提出有這樣的排氣凈化裝置，其在配設(shè)于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的NOx還原催化劑的排氣 上游噴射供給液體還原劑或者其前軀體，使得排氣中的NOx和還原劑發(fā)生催化還原反應(yīng)， 并將NOx還原凈化成無害成分。排氣凈化裝置中，液體還原劑或者其前軀體的濃度由于一 些原因而發(fā)生變化時(shí)，NOx還原催化劑的NOx凈化效率可能降低，而無法得到所需要的NOx 凈化性能。尤其是，液體還原劑或者其前軀體的溶質(zhì)和溶劑的混合比例不恰當(dāng)，或者有異 種水溶液或水混入的話，其不良狀況表現(xiàn)明顯。因此，如日本專利第3687915號(hào)公報(bào)(專 利文獻(xiàn)l)所記載那樣，本申請(qǐng)人提出這樣一種技術(shù)，即利用根據(jù)發(fā)熱體的溫度上升特性 測(cè)定液體還原劑或者其前軀體的濃度的濃度傳感器，即使儲(chǔ)存在還原劑罐中的液體發(fā)生對(duì) 流，也能對(duì)其液體種類進(jìn)行高精度判定的技術(shù)。
專利文獻(xiàn)l:日本專利第3687915號(hào)公報(bào)
然而，在以往提出的技術(shù)中，只能在移動(dòng)車輛進(jìn)行通常行駛時(shí)對(duì)液體種類進(jìn)行高精度 的判定，但例如多在難走的路上行駛的自卸卡車等中，由于還原劑罐內(nèi)的液體發(fā)生設(shè)想以 上強(qiáng)度的對(duì)流，所以可能會(huì)對(duì)液體的種類誤判定。

發(fā)明內(nèi)容
所以，鑒于像以上的以往的問題，本發(fā)明提供這樣一種排氣凈化裝置，其著眼于對(duì)流 強(qiáng)度基于還原劑罐的液體水位而變化的現(xiàn)象，即使該液體中發(fā)生強(qiáng)對(duì)流，也能夠?qū)υ撘后w 是否為異種水溶液進(jìn)行高精度的判定。
解決課題的手段為此，本發(fā)明的排氣凈化裝置，包括儲(chǔ)存液體還原劑或者其前驅(qū)體的還原劑罐；使 用所述還原劑罐的液體還原劑或者其前驅(qū)體對(duì)排氣中的氧化氮進(jìn)行還原凈化的還原催化 劑；測(cè)定所述還原劑罐的液體還原劑或者其前驅(qū)體的水位的水位測(cè)定裝置；使配設(shè)于所述 還原劑罐的發(fā)熱體動(dòng)作規(guī)定時(shí)間、根據(jù)該發(fā)熱體的溫度上升特性測(cè)定液體還原劑或者其前 驅(qū)體的濃度的濃度測(cè)定裝置；內(nèi)置有計(jì)算機(jī)的控制單元。而且，所述控制單元執(zhí)行以下處 理異種判別處理，當(dāng)由所述濃度測(cè)定裝置所測(cè)定的濃度小于規(guī)定閾值時(shí)，判別為所述液 體還原劑或者其前驅(qū)體是不作為還原劑起作用的異種水溶液；妥當(dāng)性判定處理，當(dāng)由所述 異種判別處理判別為所述液體還原劑或者其前驅(qū)體是異種水溶液時(shí)，根據(jù)所述發(fā)熱體的溫 度、溫度變化率以及所述濃度測(cè)定裝置所測(cè)定的濃度，判定所述異種判別是否妥當(dāng)；第一 計(jì)數(shù)處理，當(dāng)由所述妥當(dāng)性判定處理判定為異種判別妥當(dāng)時(shí)，根據(jù)規(guī)定計(jì)數(shù)值對(duì)異種判別 次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)；第一異種判別確定處理，當(dāng)由所述第一計(jì)數(shù)處理所計(jì)數(shù)的異種判別次數(shù)大 于等于第一規(guī)定次數(shù)時(shí)，對(duì)所述異種判別進(jìn)行確定；第一設(shè)定處理，根據(jù)由所述水位測(cè)定 裝置所測(cè)定的水位動(dòng)態(tài)地設(shè)定所述規(guī)定計(jì)數(shù)值以及第一規(guī)定次數(shù)中的至少一個(gè)。
發(fā)明效果 '
采用本發(fā)明的排氣凈化裝置，當(dāng)根據(jù)以所述液體還原劑或者其前驅(qū)體作為熱傳遞介質(zhì) 的溫度上升特性測(cè)定的濃度小于規(guī)定閾值時(shí)，判別為所述液體還原劑或者其前驅(qū)體是不作 為還原劑起作用的異種水溶液。又，當(dāng)判別為所述液體還原劑或者其前驅(qū)體是異種水溶液 時(shí)，判定該異種判別是否妥當(dāng)，僅在異種判別妥當(dāng)時(shí)，根據(jù)規(guī)定計(jì)數(shù)值對(duì)異種判別次數(shù)進(jìn) 行計(jì)數(shù)。而且，異種判別次數(shù)大于等于第一規(guī)定次數(shù)時(shí)，對(duì)異種判別進(jìn)行確定。此時(shí)，根 據(jù)還原劑罐的液體還原劑或者其前驅(qū)體的水位動(dòng)態(tài)地設(shè)定規(guī)定計(jì)數(shù)值以及第一規(guī)定次數(shù) 中的至少一個(gè)，因此可以進(jìn)行隨水位變化而變化的考慮了對(duì)流的計(jì)數(shù)或者/以及異種判別確 定。因此，無論車輛的狀態(tài)如何，都能夠高精度地判別所述液體還原劑或者其前驅(qū)體是否 為異種水溶液。


圖l是表示本發(fā)明的排氣凈化裝置的一例的整體結(jié)構(gòu)圖。
圖2是測(cè)定尿素水溶液的水位以及濃度的傳感器的說明圖。
圖3是尿素水溶液濃度的測(cè)定原理說明圖。
圖4是用來進(jìn)行液體判別的各種功能的框圖。
圖5是表示液體種類判別部的處理內(nèi)容的流程圖。圖6是表示異種判別妥當(dāng)性判定部的處理內(nèi)容的流程圖。
圖7是表示閾值 計(jì)數(shù)值設(shè)定部的處理內(nèi)容的流程圖。
圖8是表示異種判別次數(shù)計(jì)數(shù)部的處理內(nèi)容的流程圖。
圖9是表示異種判別確定部的處理內(nèi)容的流程圖。
圖IO是表示車輛行駛中的尿素濃度的測(cè)定值的特性圖。
圖ll是表示計(jì)數(shù)減法處理的流程圖。
符號(hào)的說明10發(fā)動(dòng)機(jī)
20NOx還原催化劑
24還原劑罐
30傳感器
30A內(nèi)側(cè)電極
30B外側(cè)電極
30C陶瓷加熱器
32ECU
32A液體種類判別部
32B異種判別妥當(dāng)性判定部
32C閾值 計(jì)數(shù)值設(shè)定部
32D異種判別次數(shù)計(jì)數(shù)部
32E異種判別確定部
34 E發(fā)動(dòng)機(jī)ECU
具體實(shí)施方式
以下，參照所附的附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳述。
圖l是表示使用作為液體還原劑的前軀體的尿素水溶液將發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的NOx進(jìn)行還 原凈化的排氣凈化裝置的整體結(jié)構(gòu)。
連接于發(fā)動(dòng)機(jī)]0的排氣歧管12的排氣管14中，沿著排氣流通方向以如下順序配設(shè)有 把一氧化氮(NO)氧化成二氧化氮(N02)的氮氧化催化劑16、噴射供給尿素水溶液的噴射嘴 18、使用水解尿素水溶液而得到的氨對(duì)NOx進(jìn)行還原凈化的NOx還原催化劑20、以及使通過NOx還原催化劑20的氨氧化的氨氧化催化劑22。另一方面，存儲(chǔ)于還原劑罐24中的尿素 水溶液經(jīng)由吸入尿素水溶液并對(duì)其進(jìn)行壓送的泵組件26以及控制其噴射流量的添加組件 28，供給至噴射嘴18。
在該排氣凈化裝置中，由噴射嘴18噴射供給的尿素水溶液利用排氣熱以及排氣中的水 蒸氣而被水解，轉(zhuǎn)化為氨。已知經(jīng)轉(zhuǎn)化的氨在N0x還原催化劑20與排氣中的N0x發(fā)生還原反 應(yīng)，轉(zhuǎn)化為水(H20)和氮(N2)。此時(shí)，為了提高N0x還原催化劑20的N0x凈化效率，在利 用氮氧化催化劑16將N0氧化為NO2，使排氣中的NO和N02的比例適于還原反應(yīng)方面進(jìn)行 了改善。 一方面，通過N0x還原催化劑20后的氨由于被配設(shè)在其排氣下游的氨氧化催化劑 22氧化，因此防止了氨被直接排放至大氣中。
又，在還原劑罐24上，安裝有作為測(cè)定尿素水溶液的水位以及濃度(尿素濃度)的水 位測(cè)定裝置以及濃度測(cè)定裝置而起作用的傳感器30。傳感器30如圖2所示，從還原劑罐24 的頂壁到底壁橫截面呈圓環(huán)形狀的內(nèi)側(cè)電極30A以及外側(cè)電極30B同心垂下，根據(jù)兩電極間 的靜電容量變化間接地測(cè)定水位。還有，傳感器30的頂端部上固定有兼作溫度傳感器的陶 瓷加熱器30C (發(fā)熱體)，如圖3所示，基于使陶瓷加熱器30C動(dòng)作了規(guī)定時(shí)間At時(shí)的溫度 上升特性(TV-T ),即以尿素水溶液作為熱傳遞介質(zhì)的放熱特性間接地測(cè)定濃度。此時(shí)， 可以根據(jù)陶瓷加熱器30C的電阻變化來間接地測(cè)定尿素水溶液的溫度。另外，圖中的符號(hào) 30D為用來固定陶瓷加熱器30C并使內(nèi)側(cè)電極30A以及外側(cè)電極30B的間隔保持為大致一定 的固定器。
傳感器30的輸出信號(hào)，具體來說，水位信號(hào)、濃度信號(hào)以及溫度信號(hào)被輸入至內(nèi)置有 計(jì)算機(jī)的控制單元32。又，控制單元32中，通過CAN (Controller Area Network)等從進(jìn) 行發(fā)動(dòng)機(jī)10的各種控制的發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元34輸入發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)、車速信號(hào)、點(diǎn)火開關(guān)信 號(hào)等。而且，控制單元32其通過執(zhí)行儲(chǔ)存在其R0M (Read Only Memory)中的控制程序， 如圖4所示那樣來分別實(shí)現(xiàn)液體種類判別部32A、異種判別妥當(dāng)性判定部32B、閾值 計(jì)數(shù) 值設(shè)定部32C、異種判別次數(shù)計(jì)數(shù)部32D、異種判別確定部32E。
另外，本實(shí)施形態(tài)中，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元34作為轉(zhuǎn)速檢測(cè)裝置以及車速檢測(cè)裝置而起作 用，但也可以采用公知的傳感器來檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和車速。又，控制程序并不限于由控制 單元32來執(zhí)行，也可以由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元34等現(xiàn)有的控制單元來執(zhí)行。
液體種類判別部32A提供異種判別處理，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，每隔規(guī)定時(shí)間根據(jù)濃度信號(hào) 來判別儲(chǔ)存在還原劑罐24中的液體是否為尿素水溶液或者異種水溶液，根據(jù)其判別結(jié)果輸 出正常判別信號(hào)或異種判別信號(hào)。異種判別妥當(dāng)性判定部32B提供妥當(dāng)性判定處理，在異種判別信號(hào)被輸出時(shí)，基于溫度信號(hào)以及濃度信號(hào)判定異種判別是否妥當(dāng)，并根據(jù)其判定 結(jié)果輸出表示應(yīng)對(duì)異種判別次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)信號(hào)。閾值 計(jì)數(shù)值設(shè)定部32C提供第一 以及第二設(shè)定處理，根據(jù)水位信號(hào)動(dòng)態(tài)地設(shè)定用來確定異種判別的確定閾值、后備(^:y 夕7:y70)閨值(具體見后述)以及對(duì)異種判別次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)值。異種判別次數(shù)計(jì) 數(shù)部32D提供第一以及第二計(jì)數(shù)處理、車輛狀態(tài)判定處理以及清零處理，當(dāng)計(jì)數(shù)信號(hào)被輸 出時(shí)，對(duì)異種判別次數(shù)以及后備次數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)挠?jì)數(shù)。異種判別確定部32E提供第一以及 第二異種判別確定處理，當(dāng)異種判別次數(shù)大于等于確定閾值(第一規(guī)定次數(shù))時(shí)，或者后 備次數(shù)大于等于比確定閾值大的后備閾值(第二規(guī)定次數(shù))時(shí)，確定異種判別并輸出異種 判別確定信號(hào)。
接著，參照?qǐng)D5 圖9的流程圖來說明有關(guān)液體判別的各種功能。
在顯示液體種類判別部32A的處理內(nèi)容的圖5中，在步驟l (圖中簡(jiǎn)略記載為"S1"，下 同)，從傳感器30讀取濃度信號(hào)作為儲(chǔ)存在還原劑罐24中的液體的尿素濃度。
在步驟2中，判定尿素濃度是否為小于規(guī)定閾值。在此，規(guī)定閾值是用來劃定尿素水 溶液和異種水溶液的，例如，設(shè)定為如果是正常的尿素水溶液即使發(fā)生些許對(duì)流也無法測(cè) 得的下限值。接著，如果尿素濃度小于規(guī)定閾值，則進(jìn)入步驟3 (是)，輸出異種判別信號(hào)。 但如果尿素濃度大于等于規(guī)定閾值，則進(jìn)入步驟4 (否)，輸出正常判別信號(hào)。
基于該處理內(nèi)容，在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后每隔規(guī)定時(shí)間讀取儲(chǔ)存在還原劑罐24中的液體的尿 素濃度。而且，如果尿素濃度小于規(guī)定閾值，則判別為液體是異種水溶液，并輸出表示其 判別結(jié)果的異種判別信號(hào)。但如果尿素濃度大于等于規(guī)定閾值，則判別為液體是尿素水溶 液，并輸出表示其判別結(jié)果的正常判別信號(hào)。
在表示異種判別妥當(dāng)性判定部32B的處理內(nèi)容的圖6中，在步驟ll，對(duì)異種判別信號(hào)是 否已經(jīng)輸出進(jìn)行判定。接著，如果輸出了異種判別信號(hào)則進(jìn)入步驟12 (是)，如果沒有輸 出異種判別信號(hào)，則結(jié)束本處理(否)。
歩驟12中，根據(jù)來自傳感器30的溫度信號(hào)，判定陶瓷加熱器30C動(dòng)作之前的液體溫度 即陶瓷加熱器30C的溫度是否大于等于規(guī)定溫度。在此，規(guī)定溫度用于對(duì)是否液體的至少 一部分凍結(jié)使?jié)舛葴y(cè)定精度降低進(jìn)行判定，其被設(shè)定為比尿素水溶液的凝固點(diǎn)高稍許的溫 度。如果液體溫度大于等于規(guī)定溫度，則進(jìn)入步驟13 (是)，但如果液體溫度小于規(guī)定溫 度，則結(jié)束本處理(否)。
在步驟13中，基于來自傳感器30的溫度信號(hào)，對(duì)伴隨著陶瓷加熱器30C的動(dòng)作的溫度 變化率即單位時(shí)間內(nèi)的溫度變化是否小于等于規(guī)定變化率進(jìn)行判定。在此，規(guī)定變化率是通過溫度變化來判定是否發(fā)生強(qiáng)對(duì)流的，其設(shè)定為對(duì)流比較弱的狀態(tài)下無法取得的變化 率。如果溫度變化率小于等于規(guī)定變化率，則進(jìn)入步驟14 (是)，但如果溫度變化率大于 規(guī)定變化率，則結(jié)束本處理(否)。
在步驟14中，基于來自傳感器30的濃度信號(hào)，對(duì)尿素濃度是否大于等于規(guī)定濃度進(jìn)行 判定。在此，規(guī)定濃度是通過傳感器30所測(cè)定的尿素濃度大幅降低來判定液體中是否發(fā)生 強(qiáng)對(duì)流的，其設(shè)定為即使發(fā)生些許對(duì)流也無法測(cè)得的低濃度。如果尿素濃度大于等于規(guī)定 濃度，則進(jìn)入步驟15 (是)，但如果尿素濃度小于規(guī)定濃度，則結(jié)束本處理(否)。
在步驟15中，基于來自傳感器30的濃度信號(hào)，對(duì)上次測(cè)定的尿素濃度與這次測(cè)定的尿 素濃度的偏差(以下稱為"濃度偏差")是否小于等于規(guī)定偏差進(jìn)行判定。在此，規(guī)定偏 差是通過尿素濃度大幅變化來判定液體中是否發(fā)生強(qiáng)對(duì)流的，其設(shè)定為即便發(fā)生些許對(duì)流 也不變化的范圍的偏差。如果濃度偏差小于等于規(guī)定變化率，則進(jìn)入步驟16 (是)，輸出 計(jì)數(shù)信號(hào)。但如果濃度偏差大于規(guī)定偏差，則結(jié)束本處理(否)。
根據(jù)該處理內(nèi)容，在異種判別信號(hào)被輸出時(shí)，如果液體溫度大于等于規(guī)定溫度、液體 的溫度變化率小于等于規(guī)定變化率、液體濃度大于等于規(guī)定濃度、且濃度偏差小于等于規(guī) 定偏差的話，則判定為異種判別是妥當(dāng)?shù)?。因此，在液體溫度低其至少一部分凍結(jié)的狀態(tài)、 液體發(fā)生強(qiáng)對(duì)流而放熱特性發(fā)生變化的狀態(tài)下，不會(huì)判定異種判別是妥當(dāng)?shù)?，可以可靠?高地對(duì)異種判別次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。
在顯示閾值，計(jì)數(shù)值設(shè)定部32C的處理內(nèi)容的圖7中，在步驟21，讀取來自傳感器30的 水位信號(hào)作為儲(chǔ)存于還原劑罐24中的液體的水位。
在步驟22，判定水位是否大于高水位閾值。在此，高水位閾值用來判定液體殘留量是 否充足，例如設(shè)定為還原劑罐24的滿水位的1/2。如果水位大于高水位閾值，則進(jìn)入步驟23 (是)，但如果水位小于等于高水位閾值，則進(jìn)入步驟26 (否)。
在步驟23中，設(shè)定20作為確定閾值。
在步驟24中，設(shè)定200作為后備閾值。
在步驟25中，設(shè)定3作為計(jì)數(shù)值。
在步驟26中，判定水位是否大于低水位閾值(規(guī)定水位)。在此，低水位閾值用來判 定液體殘留量是否少，例如設(shè)定為還原劑罐24基本變空時(shí)的水位。如果水位大于低水位閾 值，則進(jìn)入步驟27 (是)，但如果水位小于等于低水位閾值，則進(jìn)入步驟30 (否)。
在步驟27中，設(shè)定30作為確定閾值。
在步驟28中，設(shè)定200作為后備閾值。在步驟29中，設(shè)定2為計(jì)數(shù)值。 在步驟30中，設(shè)定40作為確定閾值。 在步驟31中，將后備閾值設(shè)定為無效，如無限大。 在步驟32中，設(shè)定l作為計(jì)數(shù)值。
根據(jù)該處理內(nèi)容，與液體水位相對(duì)應(yīng)，動(dòng)態(tài)地設(shè)定確定閾值、后備閾值以及計(jì)數(shù)值。 也就是說，隨著儲(chǔ)存于還原劑罐24中的液體的水位下降，相對(duì)于同一振動(dòng)，易于發(fā)生更強(qiáng) 的對(duì)流。因此，通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定與液體水位相對(duì)應(yīng)的確定閾值、后備閾值以及計(jì)數(shù)值，可 以提高各水位的異種判別確定精度。又，在水位小于等于低水位閾值時(shí)，由于后備閾值設(shè) 定為無限大，因此在后述的異種判別確定部32E的處理中，可以禁止在強(qiáng)對(duì)流發(fā)生狀態(tài)下 的異種判別確定。
另外，圖7所示的確定閾值、后備閾值以及計(jì)數(shù)值的具體數(shù)值是通過測(cè)試等設(shè)定為最 合適的一個(gè)例子。但是，較理想為，設(shè)定確定閾值使得其隨著液體水位的降低而漸漸變大， 設(shè)定計(jì)數(shù)值使得其隨著液體水位的降低而漸漸變小。
在表示異種判別次數(shù)計(jì)數(shù)部32D的處理內(nèi)容的圖8中，在步驟41中，判定計(jì)數(shù)信號(hào)是否 輸出。如果計(jì)數(shù)信號(hào)被輸出，則進(jìn)入步驟42 (是)，如果計(jì)數(shù)信號(hào)未被輸出，則進(jìn)入步驟
47 (否)。
在步驟42中，判定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是否小于等于第一規(guī)定值。在此，第一規(guī)定值是用來判 定車輛是否停車的閾值之一，例如設(shè)定為發(fā)動(dòng)機(jī)10的空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速附近。如果發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速小于 等于第一規(guī)定值，則進(jìn)入步驟43 (是)，如果發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速大于第一規(guī)定值，則進(jìn)入步驟45 (否)。
在步驟43中，判定車速是否小于等于第二規(guī)定值。在此，第二規(guī)定值是用來判定車輛 是否停車的另一閾值，例如設(shè)定為能檢測(cè)車速范圍的最小值。如果車速小于等于第二規(guī)定 值，則進(jìn)入歩驟44 (是)，如果車速大于第二規(guī)定值，則進(jìn)入步驟45 (否)。
在歩驟44中，判定為車輛處于停車中，通過將由閾值，計(jì)數(shù)值設(shè)定部32C設(shè)定的計(jì)數(shù) 值乘以大于等于2的自然數(shù)而得到的值與異種判別次數(shù)相加，來對(duì)異種判別次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。
在步驟45中，判定為車輛處于行駛中，通過將異種判別次數(shù)與計(jì)數(shù)值相加，來對(duì)異種 判別次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。
在步驟46中，使對(duì)連續(xù)進(jìn)行異種判別的次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)的后備計(jì)數(shù)器加上l。
在步驟47中，判定是否輸出了正常判別信號(hào)。如果正常判別信號(hào)被輸出，則進(jìn)入步驟
48 (是)，如果正常判別信號(hào)未被輸出，則結(jié)束本處理(否)。。 在步驟49中，將后備計(jì)數(shù)器清零。
基于該處理內(nèi)容，每次輸出計(jì)數(shù)信號(hào)，都根據(jù)由閾值'計(jì)數(shù)值設(shè)定部32C設(shè)定的規(guī)定 計(jì)數(shù)值來對(duì)異種判別次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。此時(shí)，異種判別次數(shù)是由基于還原劑罐24的水位的計(jì) 數(shù)值來計(jì)數(shù)的，因此可以考慮液體的對(duì)流發(fā)生狀態(tài)來進(jìn)行計(jì)數(shù)。又，在車輛處于停車中時(shí)， 根據(jù)計(jì)數(shù)值乘以大于等于2的自然數(shù)得到的值來對(duì)異種判別次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。因此，在發(fā)生 于還原劑罐24的液體中的對(duì)流微弱或者未發(fā)生對(duì)流的狀態(tài)下，通過對(duì)計(jì)數(shù)值進(jìn)行所謂的加 權(quán)，.能夠確保異種判別精度，同時(shí)能夠以較短時(shí)間確定異種判別。還有，每次輸出計(jì)數(shù)信 號(hào)時(shí)，不管異種判別的妥當(dāng)性，都對(duì)后備計(jì)數(shù)器加l。
一方面，在輸出了正常判別信號(hào)時(shí)，液體是尿素水溶液的概率高，因此為了從最初重 新對(duì)異種判別次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，異種判別次數(shù)以及后備計(jì)數(shù)器分別被清零。因此，在不是異 種水溶液的概率高的狀態(tài)下，不對(duì)異種判別次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，也可以提高異種判別確定精度。
在顯示異種判別確定部32E的處理內(nèi)容的圖9中，在步驟51中，判定異種判別次數(shù)是否 大于等于確定閾值。如果異種判別次數(shù)大于等于確定閾值，則進(jìn)入步驟53 (是)，如果異 種判別次數(shù)小于確定閾值，則進(jìn)入步驟52 (否)。
在步驟52中，判定后備計(jì)數(shù)器是否大于等于后備閾值。如果后備計(jì)數(shù)器大于等于后備 閾值，則進(jìn)入步驟53 (是)，如果后備計(jì)數(shù)器小于后備閾值，則結(jié)束本處理(否)。
在步驟53中，輸出異種判別確定信號(hào)。
基于該處理內(nèi)容，在異種判別次數(shù)大于等于確定閾值、或者后備計(jì)數(shù)器大于等于后備 閾值時(shí)，對(duì)異種判別進(jìn)行確定，輸出表示異種判別已被確定的異種判別確定信號(hào)。
艮P，儲(chǔ)存于還原劑罐24中的液體中發(fā)生對(duì)流時(shí)，傳感器30的陶瓷加熱器30C所發(fā)生的 熱隨著對(duì)流而被傳送，因此與放熱特性有關(guān)的溫度上升特性產(chǎn)生變化，濃度測(cè)定精度下降。 但是，對(duì)傳感器30所測(cè)定的尿素濃度進(jìn)行實(shí)際測(cè)量之后，可以發(fā)現(xiàn)這樣的事實(shí)如圖10所 示，如果液體為正規(guī)的尿素水溶液，則即便發(fā)生對(duì)流，尿素濃度多次連續(xù)低于規(guī)定閾值的 情況是極其少的。
因此，在尿素濃度小于規(guī)定閾值時(shí)，判斷為液體是異種水溶液的概率高，對(duì)異種判別 次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，而異種判別次數(shù)大于等于確定閾值時(shí)確定異種判別，由此無論車輛的狀態(tài) 如何，都可以進(jìn)行高精度的異種判別。此時(shí)，通過判定異種判別的妥當(dāng)性，并僅在其判別 為妥當(dāng)時(shí)對(duì)異種判別次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，來禁止液體發(fā)生強(qiáng)對(duì)流狀態(tài)下的計(jì)數(shù)，可以提高異種 判別精度。又，異種判別次數(shù)的計(jì)數(shù)值以及確定閾值是根據(jù)還原劑罐24的液體水位動(dòng)態(tài)地設(shè)定的，因此通過將它們?cè)O(shè)定為適當(dāng)值，可以調(diào)整各水位的異種判別處理，可以進(jìn)一步提 高異種判別精度。還有，當(dāng)后備計(jì)數(shù)器大于等于后備閾值時(shí)，無論異種判別次數(shù)如何都對(duì) 異種判別進(jìn)行確定，因此任何時(shí)候都可以防止異種判別未被確定的情況。
然而，當(dāng)判定為異種判別不妥當(dāng)時(shí)，在其以前的異種判別次數(shù)的計(jì)數(shù)處理中，有可能 在液體判別困難的狀態(tài)下進(jìn)行了計(jì)數(shù)。因此，通過進(jìn)一步執(zhí)行下文所示的計(jì)數(shù)減法處理， 可以更進(jìn)一步提高異種判別精度。另外，計(jì)數(shù)減法處理與圖6所示的處理內(nèi)容和有關(guān)妥當(dāng) 性判定的處理相同，故可以組合在其中。
在表示作為第三計(jì)數(shù)處理的計(jì)數(shù)減法處理的圖ll中，在步驟61中，對(duì)異種判別信號(hào)是 否被輸出進(jìn)行判定。接著，如果輸出了異種判別信號(hào)則進(jìn)入步驟62 (是)，如果沒有輸出 異種判別信號(hào)，則結(jié)束本處理(否)。
在步驟62中，設(shè)定O作為計(jì)數(shù)值。
在步驟63中，根據(jù)來自傳感器30的溫度信號(hào)，判定陶瓷加熱器30C動(dòng)作之前的液體溫 度是否大于等于規(guī)定溫度。如果液體溫度大于等于規(guī)定溫度，則進(jìn)入步驟65 (是)。但如 果液體溫度小于規(guī)定溫度，則進(jìn)入步驟64 (否)，從計(jì)數(shù)值減去規(guī)定值nn。
在步驟65中，基于來自傳感器30的溫度信號(hào)，對(duì)伴隨著陶瓷加熱器30C的動(dòng)作的溫度 變化率是否小于等于規(guī)定變化率進(jìn)行判定。如果溫度變化率小于等于規(guī)定變化率，則進(jìn)入 步驟67 (是)。但如果溫度變化率大于規(guī)定變化率，則進(jìn)入步驟66 (否)，從計(jì)數(shù)值減去規(guī) 定值m2。
在歩驟67中，基于來自傳感器30的濃度信號(hào)，對(duì)尿素濃度是否大于等于規(guī)定濃度進(jìn)行 判定。如果尿素濃度大于等于規(guī)定濃度，則進(jìn)入步驟69 (是)。但如果尿素濃度小于規(guī)定 濃度，則進(jìn)入步驟68 (否)，從計(jì)數(shù)值減去規(guī)定值m3。
在步驟69中，基于來自傳感器30的濃度信號(hào)，對(duì)濃度偏差是否小于等于規(guī)定偏差進(jìn)行 判定。如果濃度偏差小于等于規(guī)定偏差，則進(jìn)入步驟71 (是)。但如果濃度偏差大于規(guī)定 偏差，則進(jìn)入步驟70 (否)，從計(jì)數(shù)值減去規(guī)定值m4。
在步驟71中，判定計(jì)數(shù)值是否不為O，總之判定異種判別是否不妥當(dāng)。如果計(jì)數(shù)值不 為0，則進(jìn)入步驟72 (是)，如果計(jì)數(shù)值為O，則結(jié)束本處理(否)。
在步驟72中，輸出計(jì)數(shù)信號(hào)。
基于該計(jì)數(shù)減法處理，在判定為異種判別不妥當(dāng)時(shí)，輸出用來從異種判別次數(shù)減去規(guī) 定次數(shù)的計(jì)數(shù)信號(hào)，因此取消了在液體判別困難狀態(tài)下的計(jì)數(shù)，可以提高判別精度。
另外，在圖9所示的異種判別確定部32E的處理中，在異種判別確定信號(hào)被輸出時(shí)，可以使蜂鳴器、警告燈等警報(bào)器動(dòng)作，以便將該情況通知給車輛駕駛員。在此，使警報(bào)器動(dòng) 作的處理分別相當(dāng)于第一以及第二警報(bào)處理。這樣，車輛駕駛員能夠早期把握還原劑罐24 中混入有不是尿素水溶液的液體這一情況，例如能夠通過進(jìn)行諸如交換等適當(dāng)?shù)奶幚?，?使排氣凈化裝置發(fā)揮作用。
又，在已將發(fā)動(dòng)機(jī)10停止時(shí)，將異種判別次數(shù)寫入EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)等不易失存儲(chǔ)器中，而在使發(fā)動(dòng)機(jī)10啟動(dòng)時(shí)，可以從不易 失存儲(chǔ)器中讀取異種判別次數(shù)。這樣，由于繼續(xù)著發(fā)動(dòng)機(jī)10啟動(dòng)前的異種判別次數(shù)，因此 不需要每次啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)10時(shí)都重新進(jìn)行計(jì)數(shù)處理，能夠以較短時(shí)間來確定異種判別。在此， 相對(duì)于不易失存儲(chǔ)器寫入異種判別次數(shù)的處理以及讀取異種判別次數(shù)的處理分別相當(dāng)于 次數(shù)寫入處理和次數(shù)讀取處理。
由此，對(duì)于移動(dòng)的車輛，即便搭載有基于放熱特性間接測(cè)定尿素濃度的傳感器，也能 夠高精度地判別液體是否為異種水溶液。
另外，在本實(shí)施形態(tài)中，為了測(cè)定儲(chǔ)存于還原劑罐24中的液體的水位、濃度以及溫度， 使用了將水位測(cè)定裝置、濃度測(cè)定裝置以及溫度測(cè)定裝置一體化的傳感器30,但也可以使 用公知的水位計(jì)、濃度計(jì)以及溫度計(jì)等來分別測(cè)定水位、尿素濃度以及液體溫度。又，本 實(shí)施形態(tài)中，可以根據(jù)液體水位來設(shè)定確定閾值以及后備閾值中的至少一方，或根據(jù)液體 水位連續(xù)地設(shè)定確定閾值和后備閾值。
還有，本發(fā)明并不限于使用尿素水溶液作為液體還原劑前驅(qū)體，可以根據(jù)NOx還原催 化劑的NOx凈化反應(yīng)使用以氨或碳?xì)浠衔餅橹饕煞值牟裼?、汽油、燈油等?br> 權(quán)利要求
1. 一種發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化裝置，其特征在于，包括儲(chǔ)存液體還原劑或者其前驅(qū)體的還原劑罐；使用所述還原劑罐的液體還原劑或者其前驅(qū)體對(duì)排氣中的氧化氮進(jìn)行還原凈化的還原催化劑；測(cè)定所述還原劑罐的液體還原劑或者其前驅(qū)體的水位的水位測(cè)定裝置；使配設(shè)于所述還原劑罐的發(fā)熱體動(dòng)作規(guī)定時(shí)間、根據(jù)該發(fā)熱體的溫度上升特性測(cè)定液體還原劑或者其前驅(qū)體的濃度的濃度測(cè)定裝置；內(nèi)置有計(jì)算機(jī)的控制單元，所述控制單元執(zhí)行以下處理異種判別處理，當(dāng)由所述濃度測(cè)定裝置所測(cè)定的濃度小于規(guī)定閾值時(shí)，判別為所述液體還原劑或者其前驅(qū)體是不作為還原劑起作用的異種水溶液；妥當(dāng)性判定處理，當(dāng)由所述異種判別處理判別為所述液體還原劑或者其前驅(qū)體是異種水溶液時(shí)，根據(jù)所述發(fā)熱體的溫度、溫度變化率以及所述濃度測(cè)定裝置所測(cè)定的濃度，判定所述異種判別是否妥當(dāng)；第一計(jì)數(shù)處理，當(dāng)由所述妥當(dāng)性判定處理判定為異種判別妥當(dāng)時(shí)，根據(jù)規(guī)定計(jì)數(shù)值對(duì)異種判別次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)；第一異種判別確定處理，當(dāng)由所述第一計(jì)數(shù)處理所計(jì)數(shù)的異種判別次數(shù)大于等于第一規(guī)定次數(shù)時(shí)，對(duì)所述異種判別進(jìn)行確定；第一設(shè)定處理，根據(jù)所述水位測(cè)定裝置所測(cè)定的水位動(dòng)態(tài)地設(shè)定所述規(guī)定計(jì)數(shù)值以及第一規(guī)定次數(shù)中的至少一個(gè)。
2. 如權(quán)利要求l所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化裝置，其特征在于， 所述第一設(shè)定處理隨著所述水位變低而漸漸將所述規(guī)定計(jì)數(shù)值設(shè)定得小些。
3. 如權(quán)利要求l所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化裝置，其特征在于， 所述第一設(shè)定處理隨著所述水位變低而漸漸將所述第一規(guī)定次數(shù)設(shè)定得大些。
4. 如權(quán)利要求l所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化裝置，其特征在于，所述控制單元在由所述異種判別處理判別為液體還原劑或者其前驅(qū)體不是異種水溶液時(shí)，進(jìn)一步執(zhí)行將所述異種判別次數(shù)清零的清零處理。
5. 如權(quán)利要求l所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化裝置，其特征在于，所述妥當(dāng)性判定處理，當(dāng)所述發(fā)熱體動(dòng)作之前的溫度大于等于規(guī)定溫度、伴隨著所述發(fā)熱體的動(dòng)作的溫度變化率小于等于規(guī)定變化率、所述濃度大于等于比所述規(guī)定閾值小的規(guī)定濃度、且上次測(cè)定的濃度與這次測(cè)定的濃度的偏差小于等于規(guī)定偏差時(shí)，則判定為所述異種判別是妥當(dāng)?shù)摹?br> 6. 如權(quán)利要求l所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化裝置，其特征在于，所述控制單元，當(dāng)由所述第一異種判別確定處理確定了異種判別之時(shí)，進(jìn)一步執(zhí)^^使警報(bào)器動(dòng)作的第一警報(bào)處理。
7. 如權(quán)利要求l所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化裝置，其特征在于，所述控制單元還進(jìn)一步執(zhí)行第二計(jì)數(shù)處理，對(duì)由所述異種判別處理連續(xù)判別為液體還原劑或者其前驅(qū)體是異種水溶液的次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)；第二異種判別確定處理，當(dāng)由所述第二計(jì)數(shù)處理所計(jì)數(shù)的次數(shù)大于等于比所述第一規(guī)定次數(shù)大的第二規(guī)定次數(shù)時(shí)，對(duì)所述異種判別進(jìn)行確定；
8. 如權(quán)利要求7所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化裝置，其特征在于，所述控制單元進(jìn)一步執(zhí)行根據(jù)所述水位測(cè)定裝置所測(cè)定的水位動(dòng)態(tài)地設(shè)定所述第二規(guī)定次數(shù)的第二設(shè)定處理。
9. 如權(quán)利要求8所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化裝置，其特征在于，所述第二設(shè)定處理，當(dāng)所述水位低于規(guī)定水位時(shí)，將所述第二規(guī)定次數(shù)設(shè)定為無限大。
10. 如權(quán)利要求7所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化裝置，其特征在于，所述控制單元，當(dāng)由所述第二異種判別確定處理確定了異種判別之時(shí)，進(jìn)一步執(zhí)行使警報(bào)器動(dòng)作的第二警報(bào)處理。
11. 如權(quán)利要求l所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化裝置，其特征在于， 所述控制單元進(jìn)一步執(zhí)行判定車輛處于行駛中還是停車中的車輛狀態(tài)判定處理， 所述第一計(jì)數(shù)處理，當(dāng)由所述車輛狀態(tài)判定處理判定為車輛處于停車中時(shí)，根據(jù)所述規(guī)定計(jì)數(shù)值乘以大于等于2的自然數(shù)所得的值來對(duì)異種判別次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。
12. 如權(quán)利要求ll所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化裝置，其特征在于，包括 檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速檢測(cè)裝置； 檢測(cè)車速的車速檢測(cè)裝置，所述車輛狀態(tài)判定處理，當(dāng)由所述轉(zhuǎn)速檢測(cè)裝置所檢測(cè)的轉(zhuǎn)速小于等于第一規(guī)定值、 且由所述車速檢測(cè)裝置所檢測(cè)的車速小于等于第二規(guī)定值時(shí)，判定所述車輛處于停車中， 而在其他時(shí)候，判定為所述車輛處于行駛中。
13. 如權(quán)利要求l所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化裝置，其特征在于，所述控制單元進(jìn)一步執(zhí)行第三計(jì)數(shù)處理，當(dāng)由所述妥當(dāng)性判定處理判定為異種判別不 妥當(dāng)時(shí)，從所述異種判別次數(shù)中減去規(guī)定次數(shù)。
14. 如權(quán)利要求l所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化裝置，其特征在于， 所述控制單元還進(jìn)一步執(zhí)行當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停止時(shí)將所述異種判別次數(shù)寫入不易失存儲(chǔ)器的次數(shù)寫入處理； 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)從所述不易失存儲(chǔ)器中讀取異種判別次數(shù)的次數(shù)讀取處理。
全文摘要
本發(fā)明提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化裝置，當(dāng)由傳感器測(cè)定的濃度小于規(guī)定閾值時(shí)，判別為液體是異種水溶液，同時(shí)判定該異種判別是否妥當(dāng)。而且，在異種判別妥當(dāng)時(shí)，根據(jù)規(guī)定計(jì)數(shù)值對(duì)異種判別次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，異種判別次數(shù)大于等于確定閾值時(shí)，對(duì)異種判別進(jìn)行確定。此時(shí)，根據(jù)還原劑罐的液體水位動(dòng)態(tài)地設(shè)定規(guī)定計(jì)數(shù)值以及確定閾值中的至少一個(gè)，因此可以進(jìn)行隨水位變化而變化的考慮了對(duì)流的計(jì)數(shù)或者/以及異種判別確定，能夠高精度地判別液體是否為異種水溶液。
文檔編號(hào)F01N3/08GK101535608SQ20078003785
公開日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2007年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月12日
發(fā)明者松永英樹 申請(qǐng)人:日產(chǎn)柴油機(jī)車工業(yè)株式會(huì)社