HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
1. Gebiet der Erfindung1. Field of the invention
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zum Reinigen von
Abgas eines Verbrennungsmotors unter selektiver katalytischer Reduktion.The
The present invention relates to a system for cleaning
Exhaust gas of an internal combustion engine under selective catalytic reduction.
2. Beschreibung des zugehörigen
Stands der Technik2. Description of the associated
State of the art
In
vergangenen Jahren wurde ein Harnstoff-SCR (selektive katalytische
Reduktion) System zum Reinigen von Abgas, das Stickoxide (NOx) enthält,
die von einem Verbrennungsmotor (insbesondere Dieselmotor) emittiert
werden, entwickelt. Bei dem Harnstoff-SCR-System ist ein SCR-Katalysator
in einer Abgasleitung angeordnet und ein Injektor zum Zuführen
von Harnstoffwasser zu dem SCR-Katalysator ist stromaufwärts
des SCR-Katalysators angeordnet. Das in einem Tank enthaltene Harnstoffwasser
wird durch eine in dem Tank eingetauchte Pumpe hochgepumpt und zu
dem Injektor zugeführt. Bei diesem System wird das injizierte
Harnstoffwasser zu dem SCR-Katalysator zusammen mit von dem Motor emittiertem
Abgas zugeführt. Das Abgas wird durch Reduzieren von NOx
an dem SCR-Katalysator gereinigt. Das heißt, dass Ammoniak
(NH3) von dem Harnstoffwasser durch Hydrolysereaktion
unter Wärme des Abgases gebildet wird. Das Ammoniak reagiert mit
in dem Abgas enthaltenem NOx, und reduziert dadurch NOx zu Stickstoff
(N2).In recent years, a urea SCR (Selective Catalytic Reduction) system for purifying exhaust gas containing nitrogen oxides (NOx) emitted from an internal combustion engine (particularly, a diesel engine) has been developed. In the urea SCR system, an SCR catalyst is disposed in an exhaust passage, and an injector for supplying urea water to the SCR catalyst is disposed upstream of the SCR catalyst. The urea water contained in a tank is pumped up by a pump submerged in the tank and supplied to the injector. In this system, the injected urea water is supplied to the SCR catalyst together with exhaust gas emitted from the engine. The exhaust gas is purified by reducing NOx on the SCR catalyst. That is, ammonia (NH 3 ) is formed from the urea water by hydrolysis reaction under heat of the exhaust gas. The ammonia reacts with NOx contained in the exhaust gas, thereby reducing NOx to nitrogen (N 2 ).
Üblicherweise
ist das Harnstoffwasser in einem Tank enthalten und das Harnstoffwasser
wird hochgepumpt und zu dem Injektor zugeführt. JP-A-2002-166130 schlägt
ein System vor, bei welchem fester Harnstoff mit in einem Tank enthaltenem Wasser
gemischt wird. Bei diesem System ist eine Dichte des Harnstoffwassers,
das durch Mischen des festen Harnstoffs mit Wasser gebildet wird,
konstant. Allerdings variiert eine benötigte Menge von
Harnstoffwasser in Übereinstimmung mit den Operationsbedingungen
eines Motors. Entsprechend, wenn eine höhere Menge von
Harnstoffwasser benötigt wird, muss eine Dauer der Harnstoffwasserinjektion verlängert
werden, während die Dauer verkürzt werden muss,
wenn eine geringere Menge von Harnstoffwasser benötigt
wird. Allerdings gab es ein Problem, dass ein Zerstäuben
des Harnstoffwassers durch Verlängerung der Injektionsdauer
geopfert wird und dass die Injektionsdauer genau geregelt werden muss,
um sie zu verkürzen.Usually, the urea water is contained in a tank and the urea water is pumped up and supplied to the injector. JP-A-2002-166130 proposes a system in which solid urea is mixed with water contained in a tank. In this system, a density of the urea water formed by mixing the solid urea with water is constant. However, a required amount of urea water varies in accordance with the operating conditions of an engine. Accordingly, when a higher amount of urea water is needed, a duration of the urea water injection must be prolonged, while the duration must be shortened if a smaller amount of urea water is needed. However, there has been a problem that nebulization of urea water is sacrificed by prolonging the duration of injection, and that injection time must be accurately controlled to shorten it.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Die
vorliegende Erfindung wurde angesichts der oben genannten Probleme
gemacht, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
verbessertes Abgasreinigungssystem bereitzustellen, bei welchem
eine Menge von Reduktionsmittel, das in eine Abgasleitung injiziert
wird, einfach kontrolliert wird.The
The present invention has been made in view of the above problems
made, and it is an object of the present invention, a
to provide an improved exhaust gas purification system in which
a quantity of reducing agent that is injected into an exhaust pipe
is just controlled.
Das
Abgasreinigungssystem der vorliegenden Erfindung ist angebracht
in einem Kraftfahrzeug zum Reduzieren von im Abgas enthaltenen Stickoxiden,
um dadurch das Abgas zu reinigen. Das System beinhaltet eine Abgasleitung,
einen in der Abgasleitung angeordneten Katalysator, einen Injektor
zum Zuführen einer Lösung von Reduktionsmittel
zu dem Katalysator, einen Tank zum Enthalten eines Lösungsmittels
wie Wasser, einen Fluiddurchgang, der den Tank mit dem Injektor
verbindet, eine in dem Tank eingetauchte Pumpe zum Hochpumpen des
Lösungsmittels und eine elektronische Regeleinheit zum
Regeln des Betriebs des Systems.The
Exhaust gas purification system of the present invention is appropriate
in a motor vehicle for reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas,
to thereby clean the exhaust gas. The system includes an exhaust pipe,
a catalyst disposed in the exhaust pipe, an injector
for supplying a solution of reducing agent
to the catalyst, a tank for containing a solvent
like water, a fluid passage that connects the tank to the injector
connects, a submerged in the tank pump to pump up the
Solvent and an electronic control unit for
Rules of operation of the system.
Eine
Einrichtung zum Bilden einer Lösung von Reduktionsmittel,
wie Harnstoffwasser, ist in dem Fluiddurchgang angeordnet. Die Bildungseinrichtung besteht
aus einem Behälter zum Enthalten eines festen Reduktionsmittels,
wie Harnstoffpulver, und einem Auflösungs-Raum zum Auflösen
des Reduktionsmittels in dem Lösungsmittel. Eine Menge
des Reduktionsmittels, das zum Reduzieren der Stickoxide (NOx) benötigt
wird, variiert in Übereinstimmung mit den Betriebsbedingungen
des Motors. Die Menge von zu dem Auflösungs-Raum zugeführten
Reduktionsmittels wird in Übereinstimmung mit den Betriebsbedingungen
des Motors durch die elektronische Regeleinheit geregelt. Daher
wird eine Dichte der Lösung in Übereinstimmung
mit den Betriebsbedingungen des Motors geregelt. Die Lösung
von Reduktionsmittel wird von dem Injektor in die Abgasleitung injiziert
und zu dem Katalysator zusammen mit dem Abgas zugeführt.
In dem Abgas enthaltendes NOx wird zu N2 reduziert.Means for forming a solution of reducing agent, such as urea water, is disposed in the fluid passage. The educational device consists of a container for containing a solid reducing agent, such as urea powder, and a dissolving space for dissolving the reducing agent in the solvent. An amount of the reducing agent required for reducing the nitrogen oxides (NOx) varies in accordance with the operating conditions of the engine. The amount of reducing agent supplied to the dissolving space is controlled by the electronic control unit in accordance with the operating conditions of the engine. Therefore, a density of the solution is controlled in accordance with the operating conditions of the engine. The solution of reducing agent is injected from the injector into the exhaust pipe and supplied to the catalyst together with the exhaust gas. In the exhaust gas containing NOx is reduced to N 2.
Bevorzugt
ist das in dem Behälter aufbewahrte Reduktionsmittel fester
Harnstoff, wie Harnstoffpulver (Harnstoff in der Form von Pulver),
und das in dem Tank enthaltene Lösungsmittel ist Wasser.
Durch Auflösen des Harnstoffpulvers in dem Wasser wird
das Harnstoffwasser mit einer benötigten Dichte in dem
in dem Fluiddurchgang angeordneten Auflösungs-Raum gebildet.
Wenn der Motor gestoppt wird, kann die Zufuhr von Harnstoff zu dem Wasser,
das durch den Fluiddurchgang strömt, beendet werden, während
eine Injektion des Harnstoffwassers fortgesetzt wird. Beim Ermitteln
von keinem Harnstoff in dem Wasser, wird die Injektion beendet und
die Pumpe kann in eine entgegengesetzte Richtung gesteuert werden,
um dadurch Wasser in den Fluiddurchgang zu dem Tank zurückzuführen.
Auf diese Weise wird eine Ausfällung von Harnstoff in dem
Fluiddurchgang verhindert, und eine Beschädigung des Fluiddurchgangs
durch Volumenexpansion des Wassers beim Gefrieren wird vermieden.
Eine Schraube oder ein Ultraschallvibrationsgerät kann
in dem Auflösungs-Raum bereitgestellt sein, um eine Auflösung
von Harnstoff in Wasser zu fördern.Preferably, the reducing agent stored in the container is solid urea, such as urea powder (urea in the form of powder), and the solvent contained in the tank is water. By dissolving the urea powder in the water, the urea water having a required density is formed in the dissolving space disposed in the fluid passage. When the engine is stopped, the supply of urea to the water flowing through the fluid passage may be stopped while continuing an injection of the urea water. In determining no urea in the water, the injection is stopped and the pump can be controlled in an opposite direction to thereby recirculate water into the fluid passage to the tank. In this way, precipitation of urea in the fluid passage is prevented, and damage Movement of the fluid passage through volume expansion of the water during freezing is avoided. A screw or ultrasonic vibration device may be provided in the dissolution space to promote dissolution of urea in water.
In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung wird die Dichte von Reduktionsmittel
in der Lösung in Übereinstimmung mit den Betriebsbedingungen
des Motors geregelt. Daher wird eine benötigte Menge von
Reduktionsmittel einfach zu der Abgasleitung zugeführt,
ohne Änderung einer Betriebsperiode des Injektors. Andere
Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden einfacher ersichtlich
durch ein besseres Verständnis der bevorzugten Ausführungsformen,
die nachfolgend unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben
werden.In accordance
with the present invention, the density of reducing agent
in the solution in accordance with the operating conditions
regulated by the engine. Therefore, a required amount of
Reducing agent simply fed to the exhaust pipe,
without changing an operating period of the injector. Other
Objects and features of the present invention will become more readily apparent
through a better understanding of the preferred embodiments,
which will be described below with reference to the following drawings
become.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
1 ist
ein schematisches Blockdiagramm, das eine gesamte Struktur eines
Abgasreinigungssystems als eine erste Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt; 1 Fig. 10 is a schematic block diagram showing an entire structure of an exhaust gas purification system as a first embodiment of the present invention;
2A–2D zeigen
schematisch, wie eine zu einem Katalysator zuzuführende
Menge von Harnstoff gemessen wird; 2A - 2D schematically show how an amount of urea to be supplied to a catalyst is measured;
3 ist
ein Fließdiagramm, das ein Verfahren zum Zuführen
von Harnstoffwasser zu einem Katalysator in einer Abgasleitung zeigt; 3 Fig. 10 is a flowchart showing a method of supplying urea water to a catalyst in an exhaust pipe;
4 ist
ein schematisches Blockdiagramm, das eine gesamte Struktur eines
Abgasreinigungssystems als eine zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt; 4 Fig. 10 is a schematic block diagram showing an entire structure of an exhaust gas purification system as a second embodiment of the present invention;
5 ist
eine Zeichnung, die einen Schraubenmischer zum Mischen von Harnstoff
mit Wasser zeigt; und 5 Fig. 13 is a drawing showing a screw mixer for mixing urea with water; and
6 ist
eine Zeichnung, die eine Ultraschallvibrationseinrichtung zum Mischen
von Harnstoff mit Wasser zeigt. 6 Figure 11 is a drawing showing an ultrasonic vibration device for mixing urea with water.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION
THE PREFERRED EMBODIMENTS
Eine
erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter
Bezugnahme auf 1–3 beschrieben.
Ein System zum Reinigen von Abgas in Übereinstimmung mit
der vorliegenden Erfindung ist als ein Harnstoff-SCR-System aufgebaut,
in welchem Harnstoff zu einem Katalysator zum Reduzieren von im
Abgas enthaltenen Stickoxiden (NOx) zugeführt wird. Wie
in 1 gezeigt, beinhaltet ein Abgasreinigungssystem 1 eine
Abgasleitung 11, das einen Abgasdurchgang 12 bildet,
der zu einem Dieselmotor verbunden ist. Ein Oxidationskatalysator 13,
ein Katalysator 14 zum selektiven Reduzieren von NOx (bevorzugt
als SCR-Katalysator) und ein Ammoniakentferner 15 sind
in der Abgasleitung 11 angeordnet. Ein Injektor 16 zum
Zuführen von Harnstoffwasser zu dem SCR-Katalysator 14 ist stromaufwärts
des Katalysators 14 angeordnet. Ein NOx-Sensor 17 ist
stromabwärts des Katalysators 14 angeordnet. Der
Oxidationskatalysator 13 ist ein Platin-Typ Oxidationskatalysator
zum Fördern einer Oxidation eines Teils von in dem Abgas
enthaltenem NO zu NO2. Der SCR- Katalysator 14 fördert
eine Reduktion von in dem Abgas enthaltenem NOx unter Reaktionen
wie den folgenden: 4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O 6NO2 + 8NH3 → 7N2 + 12H2O NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 +
3H2O A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG 1 - 3 described. A system for purifying exhaust gas in accordance with the present invention is constructed as a urea-SCR system in which urea is supplied to a catalyst for reducing nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas. As in 1 shown includes an exhaust gas purification system 1 an exhaust pipe 11 that has an exhaust passage 12 forms, which is connected to a diesel engine. An oxidation catalyst 13 , a catalyst 14 for selectively reducing NOx (preferably as an SCR catalyst) and an ammonia remover 15 are in the exhaust pipe 11 arranged. An injector 16 for supplying urea water to the SCR catalyst 14 is upstream of the catalyst 14 arranged. A NOx sensor 17 is downstream of the catalyst 14 arranged. The oxidation catalyst 13 is a platinum-type oxidation catalyst for promoting oxidation of a part of NO contained in the exhaust gas to NO 2 . The SCR catalyst 14 promotes a reduction of NOx contained in the exhaust gas under reactions such as the following: 4NO + 4NH 3 + O 2 → 4N 2 + 6H 2 O 6NO 2 + 8NH 3 → 7N 2 + 12H 2 O NO + NO 2 + 2NH 3 → 2N 2 + 3H 2 O
Ammoniak
(NH3), der als das Reduktionsmittel wirkt,
wird unter Wärme des Abgases durch Hydrolysereaktion des
von zu dem SCR-Katalysator 14 zugeführten Harnstoffwassers
gebildet. Die Hydrolysereaktion ist durch die folgende Formel ausgedrückt: (NH2)2CO
+ 2H2O → 2NH3 +
CO2 Ammonia (NH 3 ) acting as the reducing agent becomes under heat of the exhaust gas by hydrolysis reaction of the to the SCR catalyst 14 supplied urea water formed. The hydrolysis reaction is expressed by the following formula: (NH 2 ) 2 CO + 2H 2 O → 2NH 3 + CO 2
Der
Ammoniakentferner 15, der stromabwärts des SCR-Katalysators 14 angeordnet
ist, ist ein Oxidationskatalysator zum Verhindern, dass überschüssiges
Ammoniak durch die Abgasleitung 11 ausströmt.The ammonia remover 15 downstream of the SCR catalyst 14 is an oxidation catalyst for preventing excess ammonia from passing through the exhaust pipe 11 flows.
Der
Injektor 16 hat eine ähnliche Struktur wie ein
bekannter elektromagnetischer Kraftstoffinjektor. Er besteht aus
einem Steuerungsabschnitt mit einem Elektromagneten und einem Ventilkörper
mit einer Nadel. Wenn der Elektromagnet basierend auf Signalen von
einer elektronischen Regeleinheit (ECU) 40 angesteuert
wird, wird eine Injektionsöffnung durch die Nadel geöffnet,
um dadurch Harnstoffwasser zu injizieren. Wenn der Elektromagnet
abgesteuert wird, wird die Injektionsöffnung geschlossen.
Der NOx-Sensor 17, der stromabwärts des SCR-Katalysators 14 angeordnet
ist, ermittelt eine Menge von NOx in dem Abgas.The injector 16 has a similar structure as a known electromagnetic fuel injector. It consists of a control section with an electromagnet and a valve body with a needle. When the solenoid is based on signals from an electronic control unit (ECU) 40 is driven, an injection port is opened by the needle, thereby injecting urea water. When the solenoid is deactivated, the injection port is closed. The NOx sensor 17 downstream of the SCR catalyst 14 is arranged, detects an amount of NOx in the exhaust gas.
Der
Tank 21 ist ein geschlossenes Gefäß mit einem
Verschluss. Wasser ist in dem Tank 21 enthalten, und eine
Pumpe 22 ist in das Wasser eingetaucht. Die Pumpe 22 setzt
das Wasser zu einem vorbestimmten Druck unter Druck und schickt
es in Richtung des Injektors 16 durch die Fluiddurchgänge 28, 29.
Als erklärende Erläuterung wird eine Seite der Pumpe 22 in
den Fluiddurchgängen als eine stromaufwärtige
Seite bezeichnet, während eine Seite des Injektors 16 als
eine stromabwärtige Seite bezeichnet wird. Die Pumpe 22 ist
ein elektrischer Motor, der Dreiphasenankerwicklungen aufweist.
Die Pumpe 22 wird in beide Richtungen, vorwärts
und rückwärts, in Übereinstimmung mit
von der ECU 40 zugeführten Signalen gesteuert.
Das in dem Tank 21 enthaltene Wasser wird ausgeschickt,
wenn die Pumpe 22 vorwärts gesteuert wird, und
das Wasser wird zu dem Tank 21 zurückgeführt,
wenn die Pumpe 22 rückwärts gesteuert
wird. Ein Druckregulator 23, der in dem Fluiddurchgang 28 angeordnet
ist, regelt den Druck des Wassers, und das Wasser wird zu dem Tank 21 zurückgeführt,
wenn sein Druck einen vorherbestimmten Druck übersteigt.The Tank 21 is a closed vessel with a closure. There is water in the tank 21 included, and a pump 22 is immersed in the water. The pump 22 pressurizes the water to a predetermined pressure and sends it towards the injector 16 through the fluid passages 28 . 29 , As an explanatory explanation, one side of the pump becomes 22 in the fluid passages is referred to as an upstream side while one side of the injector 16 as a downstream side net becomes. The pump 22 is an electric motor having three-phase armature windings. The pump 22 will be in both directions, forward and backward, in accordance with the ECU 40 controlled signals supplied. That in the tank 21 included water is sent out when the pump 22 is controlled forward, and the water becomes the tank 21 returned when the pump 22 is controlled backwards. A pressure regulator 23 which is in the fluid passage 28 is arranged, regulates the pressure of the water, and the water becomes the tank 21 returned when its pressure exceeds a predetermined pressure.
Der
Fluiddurchgang 28 verbindet die in dem Tank 21 eingetauchte
Pumpe 22 mit einer Harnstoffwasserbildungseinrichtung 30.
Ein Drucksensor 24 und ein Wassertemperatursensor 25 sind
in dem Fluiddurchgang 28 angeordnet. Der Fluiddurchgang 29 verbindet
die Harnstoffwasserbildungseinrichtung 30 mit dem Injektor 16.
Ein Filter 26 und ein Harnstoffsensor 27 sind
in dem Fluiddurchgang 29 angeordnet. Mit anderen Worten
ist die Harnstoffwasserbildungseinrichtung 30 zwischen
zwei Fluiddurchgängen 28 und 29 angeordnet.
Der Filter 26 entfernt Fremdteilchen, die in dem Harnstoffwasser
enthalten sind. Der Harnstoffsensor 27 detektiert eine
Dichte von Harnstoff in dem Harnstoffwasser. Der Harnstoffsensor 27 kann
durch einen durch eine Heizvorrichtung erwärmten elektrischen
Widerstand aufgebaut sein, welcher die Harnstoffdichte basierend
auf einem Widerstand des elektrischen Widerstands detektiert.The fluid passage 28 connects those in the tank 21 submerged pump 22 with a urea water generator 30 , A pressure sensor 24 and a water temperature sensor 25 are in the fluid passage 28 arranged. The fluid passage 29 connects the urea water formation device 30 with the injector 16 , A filter 26 and a urea sensor 27 are in the fluid passage 29 arranged. In other words, the urea water generator 30 between two fluid passages 28 and 29 arranged. The filter 26 Removes foreign particles contained in the urea water. The urea sensor 27 detects a density of urea in the urea water. The urea sensor 27 may be constructed by an electric resistance heated by a heater, which detects the urea density based on a resistance of the electric resistance.
Die
Harnstoffwasserbildungseinrichtung 30 besteht aus einem
Behälter 31, der festen Harnstoff im Pulverzustand
beinhaltet, und einem Auflösungs-Raum 32, in welchem
der von dem Behälter 31 zugeführte feste
Harnstoff im Wasser aufgelöst wird. Eine Menge von Harnstoffpulver,
das zu dem Auflösungs-Raum 32 zugeführt
wird, wird durch die ECU 40 geregelt, wobei Details davon
später beschrieben werden. Es ist bevorzugt, das Harnstoffpulver
in den Behälter nachzufüllen, immer wenn ein Fahrzeug
für z. B. 20.000 km gefahren ist. Der Auflösungs-Raum 32 ist
mit Fluiddurchgängen 28, 29 verbunden
und stellt Harnstoffwasser her, das zu dem Injektor 16 zuzuführen
ist.The urea water generator 30 consists of a container 31 containing powdered solid urea and a dissolution space 32 in which of the container 31 fed solid urea is dissolved in the water. A lot of urea powder leading to the dissolution room 32 supplied by the ECU 40 regulated, details of which will be described later. It is preferred to replenish the urea powder in the container, whenever a vehicle for z. B. 20,000 km is driven. The dissolution room 32 is with fluid passages 28 . 29 connected and produces urea water, which to the injector 16 is to be supplied.
Die
ECU 40 ist durch einen Mikrocomputer aufgebaut, der CPU,
ROM, I/O und Busleitungen beinhaltet. Die ECU 40 regelt
einen Betrieb des Abgasreinigungssystems 1 basierend auf
einem Computerprogramm, das in der ROM gespeichert ist. Signale von
verschiedenen Sensoren werden zu der ECU 40 zugeführt,
und Aktuatoren wie der Injektor 16, die Pumpe 22 und
die Harnstoffwasserbildungseinrichtung 30 sind elektrisch
mit der ECU 40 verbunden. Kennfelddaten, die eine Beziehung
zwischen einer Menge von ausströmendem NOx und Betriebsbedingungen
eines Dieselmotors und eine Beziehung zwischen einer Menge von ausströmendem
NOx und einer Menge von Harnstoff, der zum Reinigen des ausströmenden
NOx benötigt wird, zeigen, sind in der ROM gespeichert.
Die ECU 40 ist kommunizierfähig mit anderen ECUS,
wie einer ECU zum Regeln des Dieselmotors und einer ECU zum Regeln
eines Navigationssystems, durch Kommunikationsleitungen unter Protokollen
wie CAN (Control Area Network) verbunden.The ECU 40 is constructed by a microcomputer including CPU, ROM, I / O and bus lines. The ECU 40 regulates an operation of the emission control system 1 based on a computer program stored in the ROM. Signals from various sensors become the ECU 40 fed, and actuators such as the injector 16 , the pump 22 and the urea water generator 30 are electric with the ECU 40 connected. Map data showing a relationship between an amount of outflowing NOx and operating conditions of a diesel engine and a relationship between an amount of outflowing NOx and an amount of urea needed to purify the outflowing NOx are stored in the ROM. The ECU 40 is communicably connected to other ECUS such as an ECU for controlling the diesel engine and an ECU for controlling a navigation system through communication lines under protocols such as CAN (Control Area Network).
In
dem Tank 21 enthaltenes Wasser wird zu dem Auflösungs-Raum 32 durch
den Fluiddurchgang 28 durch Vorwärtssteuern der
Pumpe 22 befördert. Das in dem Behälter 31 aufbewahrte
Harnstoffpulver, in einer Menge, die auf eine unten beschriebene
Weise gemessen wird, wird zu dem Wasser in dem Auflösungs-Raum 32 zugeführt.
Das Harnstoffpulver wird durch den Wasserstrom in dem Auflösungs-Raum 32 aufgelöst,
um das Harnstoffwasser zu bilden. Das Harnstoffwasser wird durch
den Filter 26 gefiltert und zu dem Injektor 16 durch
den Fluiddurchgang 29 zugeführt. Das Harnstoffwasser
wird in den Abgasdurchgang 12 von dem Injektor 16 injiziert. Ammoniak
wird in dem Abgasdurchgang 12 unter Wärme des
Abgases von dem Harnstoffwasser gebildet, durch die Hydrolysereaktion
wie unten beschrieben. Das so gebildete Ammoniak wird zu dem SCR-Katalysator 14 zusammen
mit von dem Dieselmotor emittiertem Abgas zugeführt. NOx
in dem Abgas wird durch das Ammoniak reduziert und das Abgas wird
gereinigt.In the tank 21 contained water becomes the dissolution room 32 through the fluid passage 28 by forward controlling the pump 22 promoted. That in the container 31 Retained urea powder, in an amount measured in a manner described below, becomes the water in the dissolution space 32 fed. The urea powder becomes through the water flow in the dissolution room 32 dissolved to form the urea water. The urea water gets through the filter 26 filtered and to the injector 16 through the fluid passage 29 fed. The urea water enters the exhaust passage 12 from the injector 16 injected. Ammonia is in the exhaust passage 12 under the heat of the exhaust gas from the urea water, by the hydrolysis reaction as described below. The ammonia thus formed becomes the SCR catalyst 14 supplied together with exhaust gas emitted from the diesel engine. NOx in the exhaust gas is reduced by the ammonia and the exhaust gas is purified.
Ein
Verfahren zum Messen einer Menge von Harnstoffpulver, das zu dem
Auflösungs-Raum 32 von dem Behälter 31 zuzuführen
ist, wird unter Bezugnahme auf 2A–2D beschrieben.
Bei der Harnstoffwasserbildungseinrichtung 30 ist der Behälter 31 über
dem Auflösungs-Raum 32 angeordnet, sodass das
Harnstoffpulver von dem Behälter 31 zu dem Auflösungs-Raum 32 durch
Schwerkraft zugeführt wird. Drei elektromagnetische Ventile,
ein erstes Ventil 36, ein zweites Ventil 37 und
drittes Ventil 38, sind zwischen dem Behälter 31 und
dem Auflösungs-Raum 32 angeordnet. Drei elektromagnetische
Ventile werden geöffnet oder geschlossen in Übereinstimmung
mit den Regelsignalen von der ECU 40. In 2A–2D zeigen
durchgezogene Linien geschlossene Ventile und gestrichelte Linien zeigen
offene Ventile. Eine Messkammer 311 ist zwischen dem ersten
Ventil 36 und dem zweiten Ventil 37 gebildet,
während eine Pufferkammer 312 zwischen dem zweiten
Ventil 37 und dem dritten Ventil 38 gebildet ist.
Ein Volumen der Pufferkammer 312 ist größer
hergestellt als die Messkammer 311. Der Auflösungs-Raum 32,
der unter dem Behälter 31 angeordnet ist, weist
einen Einlass 281, von welchem Wasser von dem Tank 21 zugeführt
wird, und einen Auslass 282, von welchem Harnstoffwasser
ausströmt, auf. Wenn die Pumpe 22 vorwärts
gesteuert wird, wird ein Wasserstrom gebildet, der von dem Einlass 281 zu
dem Auslass 282 gerichtet ist. Während des ganzen
Verfahrens des Messens einer Menge von Harnstoff wird die Pumpe 22 vorwärts
gesteuert.A method of measuring an amount of urea powder that reaches the dissolution space 32 from the container 31 is to be supplied with reference to 2A - 2D described. At the urea water formation device 30 is the container 31 above the resolution room 32 arranged so that the urea powder from the container 31 to the dissolution room 32 is fed by gravity. Three electromagnetic valves, a first valve 36 , a second valve 37 and third valve 38 , are between the container 31 and the dissolution room 32 arranged. Three electromagnetic valves are opened or closed in accordance with the control signals from the ECU 40 , In 2A - 2D show solid lines closed valves and dashed lines show open valves. A measuring chamber 311 is between the first valve 36 and the second valve 37 formed while a buffer chamber 312 between the second valve 37 and the third valve 38 is formed. A volume of the buffer chamber 312 is made larger than the measuring chamber 311 , The dissolution room 32 that under the container 31 is arranged, has an inlet 281 from which water from the tank 21 is supplied, and an outlet 282 from which urea water flows out on. When the pump 22 controlled forward a flow of water is formed from the inlet 281 to the outlet 282 is directed. During the whole process of measuring a lot of urea the pump becomes 22 controlled forward.
Bei
einem in 2A gezeigten Stadium sind alle
drei Ventile 36, 37, 38 geschlossen.
Die Messkammer 311 ist mit Harnstoffpulver gefüllt,
während kein Harnstoffpulver in der Pufferkammer 312 ist.
Bei einem in 2B gezeigten nächsten
Stadium ist das zweite Ventil 37 geöffnet, während
andere Ventile 36, 38 geschlossen bleiben. Das
Harnstoffpulver in der Messkammer 311 fällt in
die Pufferkammer 312 durch Schwerkraft. Wenn sich das ganze
Harnstoffpulver in der Messkammer 311 in die Pufferkammer 312 bewegt
hat, wird das zweite Ventil 37, wie in 2C gezeigt,
geschlossen. Bei einem in 2D gezeigten nächsten
Stadium werden das erste Ventil 36 und das dritten Ventil 38 geöffnet,
während das zweite Ventil 37 geschlossen bleibt.
Beim Öffnen des ersten Ventils 36 füllt
das in dem Behälter 31 aufbewahrte Harnstoffpulver
erneut die Messkammer 311. Durch Öffnen des dritten
Ventils 38 wird das Harnstoffpulver in der Pufferkammer 312 zu
dem Auflösungs-Raum 32 zugeführt.At an in 2A all three valves are shown 36 . 37 . 38 closed. The measuring chamber 311 is filled with urea powder, while no urea powder in the buffer chamber 312 is. At an in 2 B shown next stage is the second valve 37 open while other valves 36 . 38 stay closed. The urea powder in the measuring chamber 311 falls into the buffer chamber 312 by gravity. If all the urea powder in the measuring chamber 311 in the buffer chamber 312 has moved, becomes the second valve 37 , as in 2C shown, closed. At an in 2D shown next stage become the first valve 36 and the third valve 38 open while the second valve 37 remains closed. When opening the first valve 36 fill that in the container 31 Retained urea powder again the measuring chamber 311 , By opening the third valve 38 the urea powder is in the buffer chamber 312 to the dissolution room 32 fed.
Das
zu dem Auflösungs-Raum 32 zugeführte Harnstoffpulver
wird in Wasser aufgelöst, durch den Wasserstrom von dem
Einlass 281 zu dem Auslass 282. Das so gebildete
Harnstoffwasser strömt von dem Auslass 282 aus
zu dem Fluiddurchgang 29. Dann kehrt das Verfahren zu dem
in 2A gezeigten Zustand zurück, wobei alle
die Ventile geschlossen sind.That to the dissolution room 32 Supplied urea powder is dissolved in water, by the flow of water from the inlet 281 to the outlet 282 , The urea water thus formed flows from the outlet 282 out to the fluid passage 29 , Then the method returns to the in 2A shown state, with all the valves are closed.
Die
Dichte von Harnstoff in dem Harnstoffwasser wird durch Ändern
einer Wiederholungsgeschwindigkeit des in 2A–2D gezeigten Messverfahrens
geregelt. In einem Zyklus des Verfahrens wird eine Menge von Harnstoffwasser
entsprechend dem Volumen der Messkammer 311 zu dem Wasser zugeführt.
Wenn dichteres Harnstoffwasser benötigt wird, wird der
Zyklus schneller wiederholt, während der Zyklus langsamer
wiederholt wird, wenn dünneres Harnstoffwasser benötigt
wird. Auf diese Weise wird die Harnstoffdichte zu einem gewünschten
Niveau geregelt.The density of urea in the urea water is adjusted by changing a repetition rate of the in 2A - 2D regulated measuring method. In one cycle of the process, a quantity of urea water corresponding to the volume of the measuring chamber 311 fed to the water. When denser urea water is needed, the cycle repeats faster, while the cycle is repeated more slowly when thinner urea water is needed. In this way, the urea density is regulated to a desired level.
Unter
Bezugnahme auf ein in 3 gezeigtes Fließdiagramm
wird ein Verfahren des Zuführens von Harnstoff beschrieben.
Dieses Verfahren wird unter Regelung der ECU 40 durchgeführt.
Bei diesem Verfahren wird angenommen, dass ein Druck und eine Strömungsgeschwindigkeit
von durch die Pumpe 22 geschicktem Wasser konstant sind.
Eine Zeitperiode, in welcher das Harnstoffwasser von dem Injektor 16 injiziert
wird, wird auch als konstant angenommen. Die Menge des zu dem Abgasdurchgang 12 zugeführten
Harnstoffs wird durch die Dichte von Harnstoff in dem Harnstoffwasser
bestimmt.Referring to a in 3 As shown in the flow chart, a method of supplying urea will be described. This procedure is regulated by the ECU 40 carried out. In this method, it is assumed that a pressure and a flow rate of through the pump 22 water are constant. A period of time in which the urea water from the injector 16 injected, is also assumed to be constant. The amount of to the exhaust passage 12 supplied urea is determined by the density of urea in the urea water.
Bei
Schritt S101 werden Betriebsbedingungen des Motors erhalten. Bei
Schritt S102 wird bestimmt, ob der Motor gestoppt ist oder nicht.
Falls der Motor gestoppt ist, schreitet das Verfahren zu Schritt S111
voran. Wenn der Motor betrieben wird (nicht gestoppt), schreitet
das Verfahren zu Schritt S103 voran. Bei Schritt S103 wird die Pumpe 22 in
die Vorwärtsrichtung gesteuert, um Wasser in dem Tank 21 unter
Druck zu setzen und in den Fluiddurchgang 28 zu befördern.
Bei Schritt S104 wird eine Menge von NOx entsprechend den Betriebsbedingungen
des Motors bestimmt, basierend auf gespeicherten Kennfelddaten,
und eine Menge von Harnstoffstoff, die zum Reinigen des NOx benötigt
wird, wird auch durch ein gespeichertes Kennfeld bestimmt. Die Dichte
des Harnstoffs in dem Harnstoffwasser wird bestimmt von der Menge
des benötigten Harnstoffs, weil die Zeitperiode zum Injizieren
von Harnstoffwasser konstant ist. Eine Menge von Harnstoff, der
von dem Behälter 31 zuzuführen ist, wird
basierend auf der Harnstoffwasserdichte bestimmt, weil die Strömungsgeschwindigkeit
von Wasser, das von der Pumpe 22 befördert wird,
konstant ist.At step S101, operating conditions of the engine are obtained. At step S102, it is determined whether the engine is stopped or not. If the engine is stopped, the process proceeds to step S111. When the engine is operated (not stopped), the process proceeds to step S103. In step S103, the pump becomes 22 controlled in the forward direction to water in the tank 21 put under pressure and into the fluid passage 28 to transport. At step S104, an amount of NOx corresponding to the operating conditions of the engine is determined based on stored map data, and an amount of urea needed for purifying the NOx is also determined by a stored map. The density of urea in the urea water is determined by the amount of urea required because the time period for injecting urea water is constant. A lot of urea coming from the container 31 is determined based on the urea water density, because the flow rate of water flowing from the pump 22 is transported, is constant.
Bei
Schritt S105 wird die bestimmte Menge von Harnstoff von dem Behälter 31 zu
dem Auflösungs-Raum 32 zugeführt und
der Harnstoff (Harnstoffpulver) wird in dem durch den Auflösungs-Raum 32 strömenden
Wasser aufgelöst. Dadurch wird das Harnstoffwasser mit
einer benötigten Dichte gebildet und zu dem Fluiddurchgang 29 geliefert.
Bei Schritt S106 wird das Harnstoffwasser von dem Injektor 16 in
den Abgasdurchgang 12 injiziert. Ammoniak (NH3) wird
von dem Harnstoffwasser durch Hydrolysereaktion unter Wärme
des Abgases gebildet. NOx in dem Abgas wird durch das Ammoniak gereinigt.
Dann kehrt das Verfahren zu Schritt S101 zurück.In step S105, the determined amount of urea is removed from the container 31 to the dissolution room 32 fed and the urea (urea powder) is in the through the dissolution space 32 dissolved flowing water. Thereby, the urea water is formed with a required density and to the fluid passage 29 delivered. At step S106, the urea water from the injector 16 in the exhaust passage 12 injected. Ammonia (NH 3 ) is formed from the urea water by hydrolysis reaction under heat of the exhaust gas. NOx in the exhaust gas is purified by the ammonia. Then, the process returns to step S101.
Wenn
herausgefunden wird, dass der Motor bei Schritt S102 gestoppt wird,
schreitet das Verfahren zu Schritt S111 voran, wo die Zufuhr des
Harnstoffpulvers von dem Behälter 31 zu dem Auflösungs-Raum 32 beendet
wird. Bei Schritt S112 wird die Pumpe 22 weiterhin in der
Vorwärtsrichtung gesteuert. Bei Schritt S113 wird das Harnstoffwasser weiterhin
von dem Injektor 16 injiziert. Dies bedeutet, dass sich
die Dichte von Harnstoff in dem injizierten Harnstoffwasser graduell
verringert, weil die Harnstoffwasserinjektion fortgeführt
wird, nachdem die Zufuhr des Harnstoffpulvers gestoppt wurde.If it is found that the engine is stopped at step S102, the process proceeds to step S111 where the supply of the urea powder from the tank 31 to the dissolution room 32 is ended. In step S112, the pump becomes 22 still controlled in the forward direction. At step S113, the urea water continues to be supplied from the injector 16 injected. This means that the density of urea in the injected urea water gradually decreases because the urea water injection is continued after the supply of the urea powder is stopped.
Bei
Schritt S114 wird bestimmt, ob Harnstoff noch in dem Harnstoffwasser,
der von dem Injektor 16 injiziert wird, verbleibt. Diese
Bestimmung wird gemacht, basierend auf der Harnstoffdichte, die
durch einen Harnstoffsensor 27 detektiert wird, der in
dem Fluiddurchgang 29 angeordnet ist. Insbesondere wird
bestimmt, dass kein Harnstoff in dem Injektor 16 verbleibt,
wenn eine vorherbestimmte Zeit verstrichen ist, nachdem der Harnstoffsensor 27 keinen Harnstoff
in dem Fluiddurchgang 29 detektiert. Wenn kein Harnstoff
in dem Injektor 16 verbleibt, schreitet das Verfahren zu
Schritt S115 fort, bei welchem die Harnstoffwasserinjektion von
dem Injektor 16 beendet wird. Wenn bestimmt wird, dass
noch Harnstoff verbleibt, kehrt das Verfahren zu Schritt S112 zurück, um
die Harnstoffwasserinjektion von dem Injektor 16 fortzuführen.At step S114, it is determined whether urea is still in the urea water coming from the injector 16 is injected, remains. This determination is made based on the urea density produced by a urea sensor 27 is detected in the fluid passage 29 is arranged. In particular, it is determined that there is no urea in the injector 16 remains when a predetermined time has elapsed after the urea sensor 27 no urea in the fluid passage 29 detected. If no urea in the injector 16 remains, the process proceeds to step S115, in which the urea water injection from the injector 16 is ended. If it is determined that urea still remains, the process returns to step S112 to remove the urea water injection from the injector 16 continue.
Dann,
bei Schritt S116, wird die Pumpe 22 in die Rückwärtsrichtung
gesteuert, um Wasser in den Fluiddurchgängen zu dem Tank 21 zurückzugewinnen.
Bei Schritt S117 wird bestimmt, ob die Rückgewinnung des
Wassers in dem Fluiddurchgang 28 vollendet ist. Wenn die
Rückgewinnung des Wassers vollendet ist, schreitet das
Verfahren zu Schritt S118 voran, bei welchem die Pumpe 22 gestoppt
wird und das Verfahren zum Ende kommt. Wenn die Wasserrückgewinnung
nicht vollendet ist, kehrt das Verfahren zu Schritt S116 zurückt,
um die Pumpe 22 in die Rückwärtsrichtung
zu betreiben, bis das ganze Wasser zurückgewonnen ist.Then, at step S116, the pump becomes 22 controlled in the reverse direction to water in the fluid passages to the tank 21 recover. At step S117, it is determined whether the recovery of the water in the fluid passage 28 is completed. When the recovery of the water is completed, the process proceeds to step S118, at which the pump 22 is stopped and the process comes to an end. If the water recovery is not completed, the process returns to step S116 to start the pump 22 to operate in the reverse direction until all the water has been recovered.
Erzielte
Vorteile in der ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung werden unten zusammengefasst beschrieben. Der Auflösungs-Raum 32 zum
Auflösen von Harnstoffpulver in Wasser ist zwischen den
Fluiddurchgängen 28 und 29 angeordnet.
Eine Menge von Harnstoff, der zum Reinigen von in dem Abgas enthaltenem
NOx benötigt wird, wird basierend auf Betriebsbedingungen
des Motors bestimmt, und solch eine Menge von Harnstoffpulver wird
zu dem Wasser zugeführt, um das Harnstoffwasser zu bilden.
Daher wird die Dichte von Harnstoff in dem Harnstoffwasser passend
in Übereinstimmung mit der Menge von NOx in dem Abgas eingestellt.Achieved benefits in the first embodiment of the present invention are summarized below. The dissolution room 32 for dissolving urea powder in water is between the fluid passages 28 and 29 arranged. An amount of urea needed for purifying NOx contained in the exhaust gas is determined based on operating conditions of the engine, and such an amount of urea powder is supplied to the water to form the urea water. Therefore, the density of urea in the urea water is adjusted appropriately in accordance with the amount of NOx in the exhaust gas.
Insbesondere,
wenn die Menge von NOx in dem Abgas hoch ist (unter den Motorbetriebsbedingungen
wie Beschleunigung, einer Hochgeschwindigkeitsfahrt oder einer Fahrt
unter schwerer Last), wird die höhere Menge von Harnstoff
zugeführt, durch Erhöhen der Dichte von Harnstoffwasser,
ohne eine Dauer der Injektion zu verlängern. Daher wird eine
Zerstäubung des Harnstoffwassers in dem Abgasdurchgang 12 nicht
nachteilhaft beeinflusst. Wenn die Menge von NOx in dem Abgas gering
ist (unter den Motorbetriebsbedingungen wie einer Fahrt bei konstanter
Geschwindigkeit), wird eine geringere Menge von Harnstoff zugeführt,
durch Verringern der Dichte von Harnstoffwasser, ohne die Injektionsdauer
zu verkürzen. Daher ist es nicht notwendig, die Injektionsdauer
exakt zu regeln.In particular, when the amount of NOx in the exhaust gas is high (under engine operating conditions such as acceleration, high-speed travel or heavy-load travel), the higher amount of urea is supplied by increasing the density of urea water without a duration of injection extend. Therefore, atomization of the urea water in the exhaust passage becomes 12 not adversely affected. When the amount of NOx in the exhaust gas is small (under engine operating conditions such as constant speed driving), a smaller amount of urea is supplied by decreasing the density of urea water without shortening the injection time. Therefore, it is not necessary to precisely control the duration of injection.
Eine
Menge von Harnstoff, der zu dem Abgas zugeführt wird, wird
durch Verändern der Harnstoffwasserdichte geregelt, ohne
eine Menge von zugeführtem Harnstoffwasser zu ändern.
Daher können ein Injektor und zugehörige Bestandteile
in verschiedenen Motoren allgemein verwendet werden. Ferner, zum
Zuführen einer gleichen Menge von Harnstoff, kann eine
Menge von Harnstoffwasser, das von dem Injektor 16 injiziert
wird, durch Erhöhen der Dichte von Harnstoff in dem Harnstoffwasser
reduziert werden. Daher ist es möglich, einen Injektor
zu verwenden, der eine Injektionsöffnung für angemessenes Zerstäuben
von Harnstoffwasser aufweist, wie eine konische Injektionsöffnung.An amount of urea supplied to the exhaust gas is controlled by changing the urea water density without changing an amount of supplied urea water. Therefore, an injector and related components can be commonly used in various engines. Further, for supplying an equal amount of urea, an amount of urea water coming from the injector 16 is reduced by increasing the density of urea in the urea water. Therefore, it is possible to use an injector having an injection port for properly atomizing urea water, such as a conical injection port.
Nur
das Wasser, zu welchem kein Harnstoffpulver zugegeben ist, wird
von dem Injektor 16 für eine Weile zugegeben,
nachdem der Motor gestoppt ist. Daher wird verhindert, dass Harnstoff
in den Fluiddurchgängen verbleibt, nachdem der Motor gestoppt
ist, wodurch eine Ausfällung und Qualitätsveränderungen
des Harnstoffs in den Fluiddurchgängen verhindert werden.
Wasser in den Fluiddurchgängen 28, 29 wird
zurückgewonnen, durch Steuern der Pumpe 22 in
die Rückwärtsrichtung, bis das ganze Wasser zurückgewonnen
ist. Daher verbleibt das Wasser nicht in den Fluiddurchgängen,
wodurch ein Brechen der Durchgänge und anderer Abschnitte durch
Volumenexpansion von gefrorenem Wasser verhindert wird.Only the water to which no urea powder is added is taken from the injector 16 added for a while after the engine is stopped. Therefore, urea is prevented from remaining in the fluid passages after the engine is stopped, thereby preventing precipitation and quality changes of the urea in the fluid passages. Water in the fluid passages 28 . 29 is recovered by controlling the pump 22 in the backward direction until all the water has been recovered. Therefore, the water does not remain in the fluid passages, thereby preventing breakage of the passages and other portions due to volume expansion of frozen water.
Unter
Bezugnahme auf 4 wird eine zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Bei dieser Ausführungsform
ist eine Pumpe 522 nicht in den Tank 21 eingetaucht,
sondern stromabwärts des Filters 26 in einem Fluiddurchgang 522 angeordnet.
Die Harnstoffwasserbildungseinrichtung 30 ist zwischen
Fluiddurchgängen 527 und 528 angeordnet.
Die Pumpe 522 ist mit dem Injektor 16 durch einen
Fluiddurchgang 529 verbunden. Ein Druckregulator 523 ist
zwischen der Harnstoffwasserbildungseinrichtung 30 und
der Pumpe 522 durch einen Rückkehrdurchgang 533 verbunden.
Andere Strukturen der zweiten Ausführungsform sind die gleichen
wie die der oben beschriebenen ersten Ausführungsform.With reference to 4 A second embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, a pump 522 not in the tank 21 submerged, but downstream of the filter 26 in a fluid passage 522 arranged. The urea water generator 30 is between fluid passages 527 and 528 arranged. The pump 522 is with the injector 16 through a fluid passage 529 connected. A pressure regulator 523 is between the urea water generator 30 and the pump 522 through a return pass 533 connected. Other structures of the second embodiment are the same as those of the first embodiment described above.
Die
Pumpe 522 setzt das Fluid zu einem vorherbestimmten Druck
unter Druck und befördert dieses zu dem Injektor 16.
Der Drucksensor 24 und der Harnstoffsensor 27 sind
in dem Fluiddurchgang 529 angeordnet. Der Druckregulator 523 stellt
den zu dem Injektor 16 zugeführt Fluiddruck ein.
Wenn der Fluiddruck in dem Fluiddurchgang 529 ein vorherbestimmtes
Niveau übersteigt, wird das Fluid in dem Fluiddurchgang 529 zu
dem Fluiddurchgang 528 zurückgeführt.
Das Fluid an der stromaufwärtigen Seite der Pumpe 522 ist
nicht unter Druck gesetzt und sein Druck ist bei Atmosphärendruck.
Der Wassertemperatursensor 25 ist in dem Fluiddurchgang 527 angeordnet
und der Filter 26 ist in dem Fluiddurchgang 528 angeordnet.The pump 522 pressurizes the fluid to a predetermined pressure and delivers it to the injector 16 , The pressure sensor 24 and the urea sensor 27 are in the fluid passage 529 arranged. The pressure regulator 523 put that to the injector 16 supplied fluid pressure. When the fluid pressure in the fluid passage 529 exceeds a predetermined level, the fluid in the fluid passage 529 to the fluid passage 528 recycled. The fluid on the upstream side of the pump 522 is not pressurized and its pressure is at atmospheric pressure. The water temperature sensor 25 is in the fluid passage 527 arranged and the filter 26 is in the fluid passage 528 arranged.
Das
Abgasreinigungssystem 5 als die zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung funktioniert ähnlich zu der
ersten Ausführungsform. Da der Auflösungs-Raum 32 stromaufwärts
der Pumpe 522 angeordnet ist, und unter dem Atmosphärendruck gehalten
wird, ist es nicht notwendig, den Auflösungs-Raum 32 druckbeständig
zu machen. Da das Harnstoffpulver in dem Wasser unter dem Atmosphärendruck
aufgelöst wird, kann eine Struktur der Harnstoffwasserbildungseinrichtung 30 vereinfacht
werden.The emission control system 5 as the second Embodiment of the present invention works similarly to the first embodiment. Because the dissolution room 32 upstream of the pump 522 is arranged and kept under the atmospheric pressure, it is not necessary to the dissolution space 32 pressure resistant. Since the urea powder is dissolved in the water under the atmospheric pressure, a structure of urea water formation means 30 be simplified.
Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt, sondern kann verschiedenartig modifiziert werden.
Zum Beispiel, obwohl die oben beschrieben Ausführungsformen
auf den Dieselmotor angewendet werden, können sie auch
auf Benzinmotoren angewendet werden. Ein Dieselpartikelfilter (DPF)
zum Abfangen von Partikelmaterialien, die von dem Dieselmotor ausgestoßen
werden, kann zu der Abgasleitung 11 zugefügt werden.The present invention is not limited to the above-described embodiments but may be variously modified. For example, although the above-described embodiments are applied to the diesel engine, they can also be applied to gasoline engines. A diesel particulate filter (DPF) for trapping particulate matter expelled from the diesel engine may be routed to the exhaust passage 11 be added.
Das
Harnstoffpulver wird in dem Wasser in dem Auflösungs-Raum 32 aufgelöst,
durch den darin in den Ausführungsformen oben beschriebenen Wasserstrom.
Mischungsvorrichtungen wie ein in 5 gezeigter
Schraubenmischer 51 oder eine in 6 gezeigte
Ultraschallvibrationseinrichtung 52 können in
dem Auflösungs-Raum 32 angeordnet sein. Obwohl
die Menge von Harnstoffpulver durch Betrieb von drei elektromagnetischen
Ventilen 36, 37 und 38 in den oben beschriebenen
Ausführungsformen gemessen wird, so kann sie durch andere
Einrichtungen oder Verfahren gemessen werden. Zum Beispiel kann
sie durch Rotieren einer Schraube oder Messen ihres Gewichts gemessen
werden. Dabei ist der Behälter 31, der das Harnstoffpulver
beinhaltet, integral mit dem Auflösungs-Raum 32 gebildet
und ist aufwärts von dem Auflösungs-Raum 32 angeordnet. Der
Behälter 31 kann aber auch getrennt von dem Auflösungs-Raum 32 angeordnet
sein und eine gemessene Menge des Harnstoffpulvers kann zu dem Auflösungs-Raum 32 zugeführt
werden.The urea powder becomes in the water in the dissolution room 32 dissolved by the water stream described therein in the embodiments above. Mixing devices like a in 5 shown screw mixer 51 or one in 6 shown ultrasonic vibration device 52 can in the resolution room 32 be arranged. Although the amount of urea powder through operation of three electromagnetic valves 36 . 37 and 38 Measured in the embodiments described above, it may be measured by other means or methods. For example, it can be measured by rotating a screw or measuring its weight. Here is the container 31 containing the urea powder, integral with the dissolution space 32 is formed and is upwards of the resolution space 32 arranged. The container 31 but it can also be separated from the resolution space 32 may be arranged and a measured amount of the urea powder may be added to the dissolution space 32 be supplied.
Wasser,
das als ein Lösungsmittel in den oben beschriebenen Ausführungsformen
verwendet wird, kann mit Alkohol ersetzt werden, der eine geringere
Erstarrungstemperatur als –35°C aufweist, wie Ethanol
oder Methanol. Wenn diese Materialien als das Lösungsmittel
verwendet werden, ist es nicht notwendig, das Lösungsmittel,
das in den Fluiddurchgängen verbleibt, zurückzugewinnen,
weil diese Materialien nicht gefrieren. Wenn Ethanol oder Methanol als
das Lösungsmittel verwendet werden, sind Reduktionsreaktionen
begünstigt, weil das Lösungsmittel schnell evaporiert,
und die Zerstäubung ist begünstigt beim Injizieren
von dem Injektor, weil ihre Viskosität geringer ist als
die von Wasser. Als das Reduktionsmittel können andere
Materialien als der Harnstoff verwendet werden. Obwohl der feste
Harnstoff in dem Pulverzustand zu dem Auflösungs-Raum 32 von
dem Behälter 31 in den oben beschriebenen Ausführungsformen
zugeführt wird, kann Harnstoff auch in anderen Zuständen
verwendet werden.Water used as a solvent in the above-described embodiments may be replaced with alcohol having a solidification temperature lower than -35 ° C, such as ethanol or methanol. When these materials are used as the solvent, it is not necessary to recover the solvent remaining in the fluid passages because these materials do not freeze. When ethanol or methanol is used as the solvent, reduction reactions are favored because the solvent rapidly evaporates, and the atomization is promoted when injecting from the injector because its viscosity is lower than that of water. As the reducing agent, materials other than the urea may be used. Although the solid urea in the powder state to the dissolution space 32 from the container 31 In the embodiments described above, urea may also be used in other states.
Die
Strömungsgeschwindigkeit und der Druck des von der Pumpe
beförderten Wassers und die Injektionsdauer des Harnstoffwassers
von dem Injektor sind in den oben beschriebenen Ausführungsformen
zu einem konstanten Niveau eingestellt. Allerdings können
sie unter der Regelung der ECU 40 in Übereinstimmung
mit den Betriebsbedingungen des Motors variiert werden. Auf diese
Weise kann eine zu dem Katalysator zugeführte Menge an
Harnstoff in einem breiteren Bereich geregelt werden und die Injektion
des Harnstoffwassers kann zu stärker geeigneten Zerstäubungsbedingungen
geregelt werden.The flow rate and the pressure of the water carried by the pump and the injection time of the urea water from the injector are set at a constant level in the above-described embodiments. However, they can be regulated under the ECU 40 be varied in accordance with the operating conditions of the engine. In this way, an amount of urea supplied to the catalyst can be controlled in a wider range, and the injection of the urea water can be controlled to more appropriate atomization conditions.
Die
ECU 40 ist gestaltet, um nur das Abgasreinigungssystem
in den oben beschriebenen Ausführungsformen zu regeln.
Allerdings kann die ECU auch gestaltet sein, um einen ganzen Betrieb
des Fahrzeugs zu regeln. Es ist auch möglich, die Menge von
Harnstoff basierend auf Informationen, die durch CAN erhalten sind,
zu regeln. Zum Beispiel kann die Menge von Harnstoff erhöht
werden, wenn das Fahrzeug eine Mautstelle (die Position der Mautstelle kann
spezifiziert werden basierend auf Kartendaten und einer gegenwärtigen
Position des Fahrzeugs) passierte, weil anzunehmen ist, dass das
Fahrzeug nach der Mautstelle beschleunigt. Ferner kann die Menge
von Harnstoff in Übereinstimmung mit den Fahreigenschaften
des Fahrers, der spezifiziert ist, geregelt werden.The ECU 40 is configured to control only the exhaust gas purification system in the above-described embodiments. However, the ECU may also be designed to control a whole operation of the vehicle. It is also possible to control the amount of urea based on information obtained by CAN. For example, the amount of urea may be increased if the vehicle passed a toll booth (the location of the toll booth may be specified based on map data and a current location of the vehicle) because it is likely that the vehicle will accelerate to the tollbooth. Further, the amount of urea can be controlled in accordance with the driving characteristics of the driver specified.
Während
die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die vorhergehend
bevorzugten Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, so
ist es für einen Fachmann ersichtlich, dass Änderungen
in Form und Detail darin gemacht werden können, ohne von
dem Umfang der Erfindung, wie in den anhängigen Ansprüchen
definiert, abzuweichen.While
the present invention with reference to the preceding
preferred embodiments has been shown and described, so
it is obvious to a specialist that changes
in shape and detail can be made in it, without by
the scope of the invention as defined in the appended claims
defined, depart.
Ein
System (1, 5) zum Reinigen von Abgas eines Verbrennungsmotors
ist an einem Kraftfahrzeug angebracht. Ein Wasser enthaltender Tank
(21) ist durch einen Fluiddurchgang (28, 29)
mit einem in einer Abgasleitung (11) angeordneten Injektor
(16) verbunden. Ein Gerät (30) zum Bilden
von Harnstoffwasser, das aus einem Harnstoffpulver aufbewahrenden
Behälter (31) und einem Auflösungs-Raum
(32) besteht, ist in dem Fluiddurchgang angeordnet. Das Harnstoffwasser
wird durch den Injektor (16) injiziert und zu einem Katalysator
(14) zugeführt, zum Fördern der Reduktion
von im Abgas enthaltenem NOx, um dadurch das Abgas zu reinigen.
Eine Harnstoffdichte in dem Harnstoffwasser wird in Übereinstimmung
mit den Betriebsbedingungen des Motors geregelt. Auf diese Weise
wird eine geeignete Menge von Harnstoff, der benötigt wird,
um das NOx zu reduzieren, sicher und einfach zu dem Katalysator
(14) zugeführt. Es ist nicht notwendig, die Dauer
der Harnstoffwasserinjektion zum Zuführen einer geeigneten
Menge von Harnstoff zu verändern.A system ( 1 . 5 ) for purifying exhaust gas of an internal combustion engine is mounted on a motor vehicle. A water containing tank ( 21 ) is through a fluid passage ( 28 . 29 ) with one in an exhaust pipe ( 11 ) arranged injector ( 16 ) connected. A machine ( 30 ) for forming urea water from a container storing urea powder ( 31 ) and a resolution room ( 32 ) is disposed in the fluid passage. The urea water is released through the injector ( 16 ) and converted into a catalyst ( 14 ) for promoting the reduction of NOx contained in the exhaust gas to thereby purify the exhaust gas. A urea density in the urea water is controlled in accordance with the operating conditions of the engine. In this way, an appropriate amount of Urea needed to reduce NOx safely and easily to the catalyst ( 14 ). It is not necessary to change the duration of the urea water injection for supplying a suitable amount of urea.
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