DE102009027417A1

DE102009027417A1 - Reduktionsmittelzufuhrsystem

Info

Publication number: DE102009027417A1
Application number: DE102009027417A
Authority: DE
Inventors: Tatsuro Kariya Koga
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-07-01
Filing date: 2009-07-01
Publication date: 2011-01-05

Abstract

Ein Harnstofflösungszugabeventil (15) ist durch eine Harnstofflösungsleitung (22) mit einem Harnstofflösungsbehälter (21) gekoppelt. Eine Harnstofflösungspumpe (23) ist in der Harnstofflösungsleitung vorgesehen. Ein Rücksaugprozess, der eine Harnstofflösung in die Harnstofflösungsleitung zurück zu dem Harnstofflösungsbehälter saugt, wird durchgeführt, nachdem die Zufuhr der Harnstofflösung in das Harnstofflösungszugabeventil gestoppt wurde. Ein Harnstofflösungssammelabschnitt (31) ist an der untersten Position in einem Harnstofflösungsdurchgang ab einem Auslassabschnitt des Harnstofflösungsbehälters zu dem Harnstofflösungszugabeventil vorgesehen. Der Harnstofflösungsdurchgang auf der Seite des Harnstofflösungsbehälters steht mit dem Harnstofflösungsdurchgang auf der Seite des Harnstofflösungszugabeventils durch einen Leerraum innerhalb des Harnstofflösungssammelabschnitts mit der Harnstofflösung, die in der Harnstofflösungsleitung gefroren bleibt, in Verbindung.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Reduktionsmittelzufuhrsystem, insbesondere auf ein Reduktionsmittelzufuhrsystem zum Zugeben eines Reduktionsmittels an einer vorgegebenen Position, wie beispielsweise einem stromaufwärtigen Abschnitt eines NO_x-Katalysators in einer Abgasleitung. Zum Beispiel wird das Reduktionsmittelzufuhrsystem als Harnstoff-SCR-System (SCR: selektive katalytische Reduktion) in die Praxis umgesetzt, das eine Harnstofflösung zu einem stromaufwärtigen Abschnitt eines NO_x-Katalysators der Bauart mit selektiver Reduktion zugibt, der in einer Abgasleitung einer Verbrennungsmaschine vorgesehen ist.
Das Harnstoff-SCR-System ist als ein Abgasreinigungssystem einer Verbrennungsmaschine, die an einem Fahrzeug montiert ist, insbesondere einer Dieselmaschine, bekannt. In dem Harnstoff-SCR-System ist der NO_x-Katalysators der Bauart mit selektiver Reduktion in der Abgasleitung vorgesehen, wobei ein Harnstofflösungszugabeventil zum Zugeben der Harnstofflösung als ein NO_x-Reduktionsmittel in die Abgasleitung an dem stromaufwärtigen Abschnitt des NO_x-Katalysators der Bauart mit selektiver Reduktion vorgesehen ist. In dem Harnstoff-SCR-System wird die Harnstofflösung in einem Harnstofflösungsbehälter durch eine Leitung zu einem Harnstofflösungszugabeventil durch Antreiben einer Pumpe zugeführt und wird die Harnstofflösung mittels des Harnstofflösungszugabeventils in die Abgasleitung zugegeben. Hierdurch wird NO_x in einem Abgas selektiv mittels Reduktion an dem NO_x-Katalysator entfernt. Die Harnstofflösung wird mittels Abgaswärme hydrolysiert, um Ammoniak (NH₃) zu generieren, wobei NH₃ in dem NO_x-Katalysator adsorbiert wird und die Reduktionsreaktion mittels NH₃ in dem NO_x-Katalysator durchgeführt wird, so dass NO_x reduziert und abgereinigt wird.
Die Harnstofflösung, die als das Reduktionsmittel verwendet wird, friert zum Beispiel bei einer Temperatur von –11°C, wobei die Leitung durch das Gefrieren der Harnstofflösung blockiert wird. In diesem Fall ist es schwierig, die Harnstofflösung zur Zeit genau nach dem nächsten Verbrennungsmaschinenstart zu fördern. Ferner wird das Volumen der Harnstofflösung wegen dem Gefrieren der Harnstofflösung vergrößert, wobei hierdurch die Leitung beschädigt werden kann. Um zu verhindern, dass die Harnstofflösung gefriert, beschreibt die JP-A-2008-101564 , dass die Harnstofflösung in der Leitung zu einer Seite des Behälters mittels drehenden Antreiben einer Pumpe in eine umgekehrte Richtung nach einem Verbrennungsmaschinenstopp zurückgesaugt wird. Dabei wird angenommen, dass ein Gefrieren der Harnstofflösung in der Leitung nach dem Verbrennungsmaschinenstopp verhindert wird.
Sogar falls die Harnstofflösung in der Leitung zu der Seite des Behälters mittels drehenden Antreiben der Pumpe in die umgekehrte Richtung nach dem Verbrennungsmaschinenstopp zurückgesaugt wird, ist jedoch die Harnstofflösung nicht vollständig weggesaugt und ein Teil der Harnstofflösung verbleibt in der Leitung, dem Harnstofflösungszugabeventil und dergleichen. In diesem Fall ist die Leitung durch das Gefrieren der in der Leitung, dem Harnstofflösungszugabeventil und dergleichen verbliebenen Harnstofflösung blockiert. Dabei wird es erachtet, dass es schwierig bleibt, die Harnstofflösung genau nach dem nächsten Verbrennungsmaschinenstart zu fördern.
Angesichts der vorstehend beschriebenen Punkte ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Reduktionsmittelzufuhrsystem zu schaffen, das ein Reduktionsmittel zu einer Reduktionsreaktionsvorrichtung sogar bei einem Pumpenstart zugeben kann.
In einem Reduktionsmittelzufuhrsystem der vorliegenden Erfindung wird ein Reduktionsmittel in einem Reduktionsmittelbehälter durch eine Reduktionsmittelleitung in einen Reduktionsmittelzugabeabschnitt mittels Antreiben einer Pumpe gefördert, wobei das Reduktionsmittel zu einer vorgegebenen Reduktionsmittelreaktionsvorrichtung mittels eines Reduktionsmittelzugabeabschnitt hinzugegeben wird. Ein Reduktionsmittelabgabebetrieb zum Abgeben des Reduktionsmittels in die Reduktionsmittelleitung wird durchgeführt, nachdem ein Zuführen des Reduktionsmittels zu dem Reduktionsmittelzugabeabschnitt gestoppt wurde. Nach einem Durchführen des Reduktionsmittelabgabebetriebs verbleibt eine kleine Menge des Reduktionsmittels in der Reduktionsmittelleitung. Somit wird die Reduktionsmittelleitung durch das Gefrieren des Restreduktionsmittels blockiert, wobei ein Förderfehler des Reduktionsmittels bei dem nächsten Pumpenstart, das heißt bei einem Start eines Förderns von Reduktionsmittel, auftreten kann.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Reduktionsmittelzufuhrsystem einen Reduktionsmittelbehälter, der darin ein flüssiges Reduktionsmittel enthält; einen Reduktionsmittelzugabeabschnitt, der durch eine Reduktionsmittelleitung, die einen Teil eines Reduktionsmitteldurchgangs definiert, mit dem Reduktionsmittelbehälter gekoppelt ist, wobei der Reduktionsmittelzugabeabschnitt ausgebildet ist, um das Reduktionsmittel in dem Reduktionsmittelbehälter zu einer Reduktionsreaktionsvorrichtung zuzugeben; eine Pumpe, die ausgebildet ist, um das Reduktionsmittel zu dem Reduktionsmittelzugabeabschnitt zu fördern; und eine Förderanordnung auf, die in dem Reduktionsmitteldurchgang ab einem Auslassabschnitt des Reduktionsmittelbehälters zu dem Reduktionsmittelzugabeabschnitt vorgesehen ist. Die Pumpe ist ausgebildet, um das Reduktionsmittel in der Reduktionsmittelleitung zu dem Reduktionsmittelbehälter abzugeben, nachdem das Reduktionsmittel, das zu dem Reduktionsmittelzugabeabschnitt zugeführt wurde, in einem Reduktionsmittelabgabebetrieb gestoppt wurde. Ein Restreduktionsmittel in der Reduktionsmittelleitung nach dem Reduktionsmittelabgabebetrieb ist an einer vorgegebenen Position in dem Reduktionsmitteldurchgang gespeichert. Die Förderanordnung ermöglicht dem Reduktionsmittel, von dem Reduktionsmittelbehälter in den Reduktionsmittelzugabeabschnitt bei einem nächsten Pumpenstart gefördert zu werden, sogar wenn das Restreduktionsmittel gefriert.
In der vorstehenden Konfiguration, kann ein Förderfehler des Reduktionsmittels bei dem nächsten Pumpenstart unterdrückt werden, sogar wenn das Reduktionsmittel in der Reduktionsmittelleitung oder dergleichen nach einem Durchführen des Reduktionsmittelabgabebetriebs verbleibt und das Reduktionsmittel gefriert. Hierdurch kann das Reduktionsmittel wirksam zu der Reduktionsreaktionsvorrichtung bei dem Pumpenstart zugegeben werden.
Das Vorstehende und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung besser ersichtlich, die unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen erfolgt. In den Zeichnungen:
1 ist eine Schemazeichnung, die ein Harnstoff-SCR-System gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;
2A und 2B sind Schnittzeichnungen entlang der Linie I-I in 1, die einen Harnstofflösungssammelabschnitt darstellen;
3A ist eine Schemazeichnung, die einen Betrieb darstellt, wenn eine Harnstofflösung zugegeben wird, und 3B ist eine Schemazeichnung, die einen Betrieb darstellt, nachdem die Harnstofflösung zurückgesaugt wurde.
4 ist eine Schemazeichnung, die eine Konfiguration eines Harnstofflösungszufuhrsystems gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels darstellt;
5A ist eine Schemazeichnung, die einen Betrieb darstellt, wenn eine Harnstofflösung zugegeben wird, und 5B ist eine Schemazeichnung, die einen Betrieb darstellt, nachdem die Harnstofflösung zurückgesaugt wurde.
6 ist eine Schemazeichnung, die eine Konfiguration eines Harnstofflösungszufuhrsystems gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels darstellt;
7A ist eine Schemazeichnung, die einen Betrieb darstellt, wenn eine Harnstofflösung zugegeben wird, und 7B ist eine Schemazeichnung, die einen Betrieb darstellt, nachdem die Harnstofflösung zurückgesaugt wurde.
8 ist eine Schemazeichnung, die eine Konfiguration eines Harnstofflösungszufuhrsystems gemäß eines vierten Ausführungsbeispiels darstellt;
9 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Heizprozess einer Harnstofflösung bei einem Verbrennungsmaschinenstart darstellt;
10 ist eine Schemazeichnung, die eine Konfiguration einer Strömungssteuervorrichtung in einem Harnstofflösungszufuhrsystem gemäß eines fünften Ausführungsbeispiels darstellt; und
11 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Prozess zum Betreiben eines Harnstofflösungszugabeventils und einen Prozess zum Tauen von gefrorener Harnstofflösung in einem Harnstofflösungssammelabschnitt darstellt.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Nachstehend ist ein Abgasreinigungssystem, das ein Reduktionsmittelzufuhrsystem der vorliegenden Erfindung darstellt, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Das Abgasreinigungssystem des vorliegenden Ausführungsbeispiels reinigt Abgas einer Dieselmaschine, die an einem Fahrzeug montiert ist, und ist als ein Harnstoff-SCR-System ausgebildet, das NO_x in dem Abgas unter der Verwendung eines selektiven Reduktionskatalysators abreinigt bzw. aufbereitet. Zunächst ist die Konfiguration des Abgasreinigungssystems unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. 1 ist eine Schemazeichnung, die ein Harnstoff-SCR-System gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel darstellt. 1 ist eine Zeichnung, aus einer horizontalen Richtung gesehen, mit dem Harnstoff-SCR-System, mit dem das Fahrzeug ausgestattet ist. ”X” in 1 gibt die horizontale Richtung an und ”Y” in 1 gibt eine vertikale Richtung an.
Insbesondere sind als die Konfiguration eines Verbrennungsmaschinenabgassystems ein DPF (Dieselpartikelfilter) 12 und ein SCR-Katalysator (selektiver Reduktionskatalysator) 13 an einer Abgasleitung 11 vorgesehen, die mit einer Verbrennungsmaschine verbunden ist, die in der Zeichnung nicht gezeigt ist. Ein Harnstofflösungszugabeventil 15 zum Zuführen einer Harnstofflösung als ein flüssiges Reduktionsmittel in die Abgasleitung 11 ist in der Abgasleitung 11 zwischen dem DPF 12 und dem SCR-Katalysator 13 vorgesehen. Obwohl die Abgasleitung 11 tatsächlich durch Verbinden mehrerer Leitungsteile ausgebildet ist, sind die mehreren Leitungsteile als die Abgasleitung 11 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bezeichnet.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Abgasleitung 11 zwischen dem DPF 12 und dem SCR-Katalysator 13 durch eine gekrümmte Leitung ausgebildet, die in die vertikale Richtung gekrümmt ist, wobei das Harnstofflösungszugabeventil 15 an einem äußeren Abschnitt der gekrümmten Leitung vorgesehen ist. Das Harnstofflösungszugabeventil 15 erstreckt sich annähernd in die horizontale Richtung, wobei ein Endeinspritzabschnitt 15a des Harnstofflösungszugabeventils 15 derart vorgesehen ist, dass die Harnstofflösung direkt zu dem SCR-Katalysator 13 eingespritzt wird.
Ein Abgassensor 16, der einen NO_x-Erfassungsabschnitt (einen NO_x-Sensor) und einen Abgastemperaturerfassungsabschnitt (einen Abgastemperatursensor) enthält, ist an einem stromabwärtigen Abschnitt des SCR-Katalysators 13 in der Abgasleitung 11 vorgesehen. Hierdurch können eine NO_x-Konzentration in dem Abgas, das heißt eine Abreinigungseffizienz von NO_x durch den SCR-Katalysator 13, und die Abgastemperatur an dem stromabwärtigen Abschnitt des SCR-Katalysators 13 erfasst werden. Obwohl es in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, sind eine Ammoniakentfernungsvorrichtung, zum Beispiel ein Oxidationskatalysator, zum Entfernen von überschüssigem Ammoniak (NH₃) und ein Ammoniaksensor zum Erfassen der Menge an Ammoniak in dem Abgas an einem weiter stromabwärts gelegenen Abschnitt in der Abgasleitung 11 vorgesehen, falls es erforderlich ist.
Der DPF 12 ist ein Partikelmaterial (PM) entfernender Filter zum Auffangen von PM in dem Abgas. Der DPF 12 trägt einen auf Platin basierenden Oxidationskatalysator und kann HC oder CO ebenso wie eine lösliche organische Fraktion (SOF) entfernen, das ein Bestandteil des PM ist. Das in dem DPF 12 aufgefangene PM kann mittels einer Nacheinspritzung und dergleichen, die nach einer Haupteinspritzung in der Dieselmaschine durchgeführt wird, als ein Regenerationsprozess verbrannt und entfernt werden. Hierdurch kann der DPF 12 kontinuierlich verwendet werden.
Der SCR-Katalysator 13 erleichtert die Reduktionsreaktion von NO_x (Abgasreinigungsreaktion). Zum Beispiel erleichtert der SCR-Katalysator 13 nachstehende Reaktionen (Formel 1 bis 3), um NO_x in dem Abgas zu reduzieren. NH₃ als ein NO_x-reduzierendes Mittel wird durch das Harnstofflösungszugabeventil 15, das an einem stromaufwärtigen Abschnitt des SCR-Katalysators 13 vorgesehen ist, zugeführt. 4NO + 4NH₃ + O₂ → 4N₂ + 6H₂O (Formel 1) 6NO₂ + 8NH₃ → 7N₂ + 12H₂O (Formel 2) NO + NO₂ + 2NH₃ → 2N₂ + 3H₂O (Formel 3)
Da das Harnstofflösungszugabeventil 15 die gleiche Konfiguration wie ein vorhandenes Kraftstoffeinspritzventil, wie beispielsweise einen Injektor, hat und eine bekannte Konfiguration verwendet werden kann, ist die Konfiguration hier kurz beschrieben. Das Harnstofflösungszugabeventil 15 ist als ein elektromagnetisches Auf/Zu-Ventil ausgebildet, das darin einen Antriebsabschnitt, der durch einen elektromagnetischen Solenoid und dergleichen ausgebildet ist, einen Harnstofflösungsdurchgang, in dem die Harnstofflösung strömt, und einen Ventilkörperabschnitt umfasst, der einen Nadel zum Öffnen oder Schließen des Endeinspritzabschnitts 15a hat. Das Harnstofflösungszugabeventil 15 wird auf der Grundlage eines Antriebssignals von einer ECU 40 geöffnet oder geschlossen. Das heißt, dass der elektromagnetische Solenoid auf der Grundlage des Antriebssignals angetrieben wird, wobei sich die Nadel in eine Ventilöffnungsrichtung in Übereinstimmung mit der Anregung bewegt. Die Harnstofflösung wird durch die Einspritzung von dem Endeinspritzabschnitt 15a in Übereinstimmung mit der Bewegung der Nadel zugegeben.
Die Harnstofflösung wird von einem Harnstofflösungsbehälter 21 sequenziell zu dem Harnstofflösungszugabeventil 15 zugeführt. Die Konfiguration eines Harnstofflösungszugabeventils ist nachstehend beschrieben. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Fall, in dem die Harnstofflösung von dem Harnstofflösungsbehälter 21 zu dem Harnstofflösungszugabeventil 15 zugeführt wird, als ein Standard festgelegt, wobei eine Seite des Harnstofflösungsbehälters 21 als eine stromaufwärtige Seite bezeichnet ist und eine Seite des Harnstofflösungszugabeventils 15 als eine stromabwärtige Seite bezeichnet ist.
Der Harnstofflösungsbehälter 21 ist durch einen luftdichten Behälter mit einem Fluidzufuhraufsatz ausgebildet, wobei Harnstofflösung mit einer vorgegebenen Konzentration in dem Harnstofflösungsbehälter 21 gespeichert ist. Zum Verhindern, dass Harnstofflösung in dem Harnstofflösungsbehälter 21 gefriert, kann eine Heizvorrichtung an dem Harnstofflösungsbehälter 21 vorgesehen sein oder kann ein wärmeisolierendes Material, wie beispielsweise eine adiabatische Lage, an einem Umfang des Harnstofflösungsbehälters 21 vorgesehen sein.
Der Harnstofflösungsbehälter 21 und das Harnstofflösungszugabeventil 15 sind durch eine Harnstofflösungsleitung 22 miteinander verbunden, wobei eine Harnstofflösungspumpe 23 in der Harnstofflösungsleitung 22 zwischen dem Harnstofflösungsbehälter 21 und dem Harnstofflösungszugabeventil 15 vorgesehen ist. Ein Harnstofflösungsdurchgang (ein Reduktionsmitteldurchgang) ist in der Harnstofflösungsleitung 22 ausgebildet. Die Harnstofflösungspumpe 23 ist eine in eine Leitung eingebaute elektrische Pumpe, die durch das Antriebssignal von der ECU 40 drehend angetrieben wird, und ist derart ausgebildet, dass sie sowohl in eine normale Richtung als auch in eine umgekehrte Richtung gedreht werden kann. Die Harnstofflösungspumpe 23 wird in die normale Richtung drehend angetrieben, so dass die Harnstofflösung in dem Harnstofflösungsbehälter 21 angesaugt wird und die angesaugte Harnstofflösung durch die Harnstofflösungsleitung 22 zu einer Seite des Harnstofflösungszugabeventils 15 abgegeben wird (unter Druck geschickt wird). Alternativ wird die Harnstofflösungspumpe 23 in die umgekehrte Richtung drehend angetrieben, so dass die Harnstofflösung durch die Harnstofflösungsleitung 22 von der Seite des Harnstofflösungszugabeventils 15 zurückgesaugt wird. Da die Harnstofflösungspumpe 23 außerhalb des Harnstofflösungsbehälters 21 vorgesehen ist, das heißt, nicht in der Harnstofflösung eingetaucht ist, kann verhindert werden, dass die Harnstofflösungspumpe 23 durch das Gefrieren und das Ausdehnen der Harnstofflösung beschädigt wird.
Zusätzlich ist eine Strömungssteuervorrichtung 30 einschließlich eines Harnstofflösungssammelabschnitts 31 in der Harnstofflösungsleitung 22 zwischen dem Harnstofflösungsbehälter 21 und dem Harnstofflösungszugabeventil 15 vorgesehen. Ein Durchgangsquerschnitt des Harnstofflösungssammelabschnitts 31 ist größer als jener der Harnstofflösungsleitung 22. Die Strömungssteuervorrichtung 30 ist nachstehend in Einzelheiten beschrieben.
Hinsichtlich der anderen Konfigurationen des Harnstofflösungszufuhrsystems sind ein Drucksensor 25 zum Erfassen des Drucks der Harnstofflösung in der Harnstofflösungsleitung 22 und ein Temperatursensor 26 zum Erfassen einer Temperatur der Harnstofflösung in der Harnstofflösungsleitung 22 vorgesehen.
Die ECU 40 ist ein Hauptteil, das die Steuerung hinsichtlich der Abgasreinigung als eine Steuereinheit in dem vorstehend beschriebenen System durchführt. Die ECU 40 ist ein bekannter Mikrocomputer (der in den Zeichnungen nicht gezeigt ist), wobei Erfassungssignale des Abgassensors 16, des Drucksensors 25 und des Temperatursensors 26 sequenziell in die ECU 40 eingegeben werden. Die ECU 40 betätigt verschiedene Stellglieder, wie beispielsweise das Harnstofflösungszugabeventil 15 in einem gewünschten Modus auf der Grundlage von Erfassungswerten der Sensoren, so dass die verschiedenen Steuerungen hinsichtlich der Abgasreinigung durchgeführt werden. Insbesondere werden zum Beispiel die Anregungszeit des Harnstofflösungszugabeventils 15, der Antriebsbetrag der Harnstofflösungspumpe 23 und dergleichen gesteuert, so dass eine geeignete Menge der Harnstofflösung bei einer geeigneten Steuerzeit in die Abgasleitung 11 zugeführt wird.
In dem vorstehend beschriebenen System gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Harnstofflösung in dem Harnstofflösungsbehälter 21 durch die Harnstofflösungsleitung 22 zu dem Harnstofflösungszugabeventil 15 hin mittels Antreiben der Harnstofflösungspumpe 23 bei dem Verbrennungsmaschinenbetrieb unter Druck geschickt, wobei die Harnstofflösung mittels des Harnstofflösungszugabeventils 15 in die Abgasleitung 11 zugeführt wird. Hierdurch werden die Harnstofflösung und das Abgas zu dem SCR-Katalysator 13 in der Abgasleitung 11 zugeführt, wobei die Reduktionsreaktion von NO_x in dem SCR-Katalysator 13 durchgeführt wird, um das Abgas zu reinigen.
In der Reduktionsreaktion von NO_x wird zum Beispiel die Harnstofflösung mittels der Abgaswärme hydrolysiert, um NH₃ zu generieren, wie durch die Formel 4 angegeben ist, wobei NH₃ in dem SCR-Katalysator 13 und NO_x in dem Abgas durch die Reduktionsreaktion von NH₃ selektiv entfernt werden. Das heißt, dass in dem SCR-Katalysator 13 die Reduktionsreaktion auf der Grundlage von NH₃ (der vorstehend genannten Formel 1 bis 3) durchgeführt wird, so dass NO_x reduziert und abgereinigt wird. (NH₂)₂CO + H₂O → 2NH₃ + CO₂ (Formel 4)
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird als ein Harnstofflösungsabgabebetrieb ein Rücksaugprozess (Wiederherstellungsprozess), in dem die Harnstofflösung von einer Seite des Harnstofflösungszugabeventils 15 zu einer Seite der Harnstofflösungspumpe 23 zurückgesaugt wird, durchgeführt, nachdem der Antrieb der Harnstofflösungspumpe 23 in Übereinstimmung mit dem Verbrennungsmaschinenstopp gestoppt ist. Der Rücksaugprozess wird dadurch durchgeführt, dass bewirkt wird, dass die Harnstofflösungspumpe 23 einen umgekehrten Drehantrieb nach dem Verbrennungsmaschinenstopp durchführt, wobei hierdurch zumindest die gesamte Harnstofflösung in der Harnstofflösungsleitung 22 zu dem Harnstofflösungsbehälter 21 zurückgesaugt wird. Ein Schaden der Harnstofflösungsleitung 22 wegen dem Gefrieren und dem Ausdehnen der Restharnstofflösung darin oder dergleichen wird durch den Rücksaugprozess unterdrückt.
Eine Zweigleitung 36 ist an dem Harnstofflösungszugabeventil 15 oder der Harnstofflösungsleitung 22 in der Umgebung des Harnstofflösungszugabeventils 15 vorgesehen, wobei ein Lufteinlassventil 37 an der Zweigleitung 36 vorgesehen ist.
Das Lufteinlassventil 37 ist durch ein mechanisches Rückschlagventil ausgebildet, das auf der Grundlage eines Gleichgewichts zwischen einer Vorspannkraft einer inneren Feder und des Harnstofflösungsdrucks öffnet und schließt. In dem System wird das Lufteinlassventil 37 durch einen Unterdruck innerhalb der Harnstofflösungsleitung 22 geöffnet, um Luft von außerhalb einzuführen, wenn die Harnstofflösungspumpe 23 nach dem Verbrennungsmaschinenstopp in die umgekehrte Richtung drehend angetrieben wird, das heißt in dem Rücksaugzustand der Harnstofflösung. Ein elektromagnetisches Auf/Zu-Ventil kann als das Lufteinlassventil 37 verwendet werden, wobei das Lufteinlassventil 37 ausgebildet sein kann, so dass es elektrisch öffnet, wenn die Harnstofflösungspumpe 23 nach dem Verbrennungsmaschinenstopp in die umgekehrte Richtung drehend angetrieben wird, das heißt in dem Rücksaugzustand der Harnstofflösung.
Nach dem Durchführen des Rücksaugprozesses der Harnstofflösung verbleibt eine kleine Menge an Harnstofflösung in der Harnstofflösungsleitung 22. Somit wird der Harnstofflösungsdurchgang wegen dem Gefrieren der Restharnstofflösung blockiert, wobei ein Förderfehler der Harnstofflösung bei dem nächsten Pumpenstart auftreten kann (einem Start eines Förderns von Harnstofflösung).
Um zu verhindern, dass Harnstofflösung nach dem Rücksaugprozess der Harnstofflösung gefriert, ist die Strömungssteuervorrichtung 30 in der Harnstofflösungsleitung 22 zwischen dem Harnstofflösungsbehälter 21 und dem Harnstofflösungszugabeventil 15 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel vorgesehen. Die Strömungssteuervorrichtung 30 entspricht einer Förderanordnung. Wie in 1 gezeigt ist, weist die Strömungssteuervorrichtung 30 in dem Harnstofflösungssammelabschnitt 31, in dem die Restharnstofflösung nach dem Rücksaugprozess der Harnstofflösung gespeichert ist, einen Strömungsdurchgangsumschaltabschnitt 32, der näher zu dem Harnstofflösungsbehälter 21 als der Harnstofflösungssammelabschnitt 31 vorgesehen ist, und zwei Leitungsabschnitte 33, 34 auf, die parallel zwischen dem Harnstofflösungssammelabschnitt 31 und dem Strömungsdurchgangsumschaltabschnitt 32 vorgesehen sind.
Der Harnstofflösungssammelabschnitt 31 ist ein Speicherbehältnis, das an der untersten Position in dem Harnstofflösungsdurchgang von einem Auslassabschnitt des Harnstofflösungsbehälters 21 (einem Verbindungsabschnitt zwischen dem Behälter 21 und der Leitung 22) zu dem Harnstofflösungszugabeventil 15 angeordnet ist. Nach einem Durchführen des Rücksaugprozesses der Harnstofflösung wird die Harnstofflösung, die in der Harnstofflösungsleitung 22 oder dergleichen verblieben ist, in anderen Worten die Harnstofflösung, die nicht zu dem Behälter 21 zurückgesaugt werden kann, durch die Schwerkraft in dem Harnstofflösungssammelabschnitt 31 gespeichert. Der Harnstofflösungssammelabschnitt 31 ist derart ausgebildet, dass er eine größere Kapazität als eine geschätzte Menge an Restharnstofflösung nach einem Durchführen des Rücksaugprozesses der Harnstofflösung hat. Hier ist die abgeschätzte Menge der Restharnstofflösung eine Menge der Harnstofflösung, die experimentell oder dergleichen bestimmt wurde. Die Harnstofflösungsleitung 22, die mit dem Harnstofflösungssammelabschnitt 31 verbunden ist und stromaufwärts von ihm angeordnet ist, und die Harnstofflösungsleitung 22, die mit dem Harnstofflösungssammelabschnitt 31 verbunden ist und stromabwärts von ihm angeordnet ist, sind so vorgesehen, dass sie sich in die vertikale Richtung erstrecken, so dass der Harnstofflösungssammelabschnitt 31 an der unteren Position angeordnet ist. Der Harnstofflösungssammelabschnitt 31 ist derart vorgesehen, dass eine Bodenfläche innerhalb des Harnstofflösungssammelabschnitts 31 an einer gegenüber den anderen Bestandteilen unteren Position angeordnet ist.
Eine Abmessung des Durchgangsquerschnitts des Harnstofflösungssammelabschnitts 31 in die vertikale Richtung (Höhenrichtung) ist größer als Durchmesser der Durchgangsquerschnitte der der anderen Leitungsabschnitte, wie beispielsweise der Harnstofflösungsleitung 22. Insbesondere ist der Durchgangsquerschnitt des Harnstofflösungssammelabschnitts 31 in 2A und 2B gezeigt, wobei die Abmessung der Höhe H größer als die Durchmesser der Harnstofflösungsleitung 22 und dergleichen ist. Wie aus 2A ersichtlich ist, ist der Harnstofflösungssammelabschnitt 31 derart konfiguriert, dass eine Breite eines oberen Abschnitts des Durchgangsquerschnitts klein ist und eine Breite eines unteren Abschnitts des Durchgangsquerschnitts groß ist. Hier ist der obere Abschnitt an einer oberen Position angeordnet und ist der untere Abschnitt an einer unteren Position in die Richtung der Schwerkraft in dem Fall angeordnet, in dem der Harnstofflösungssammelabschnitt 31 in dem System festgelegt ist.
Der Durchgangsquerschnitt des Harnstofflösungssammelabschnitts 31 ist nicht auf jenen beschränkt, der in 2A und 2B gezeigt ist. Der Harnstofflösungssammelabschnitt 31 kann im Wesentlichen L-förmig, im Wesentlichen dreieckig oder dergleichen sein, solange die Breite des oberen Abschnitts klein ausgebildet ist und die Breite des unteren Abschnitts groß ausgebildet ist.
Der Leitungsabschnitt 33 ist ein Leitungsabschnitt, in dem die Harnstofflösung strömt, wenn die Harnstofflösung von dem Harnstofflösungsbehälter 21 zu dem Harnstofflösungszugabeventil 15 strömt, das heißt wenn die Harnstofflösung von dem Harnstofflösungszugabeventil 15 zu der Abgasleitung 11 zugeführt wird. Nachstehend ist der Leitungsabschnitt 33 als ein Förderleitungsabschnitt 33 bezeichnet. Der Leitungsabschnitt 34 ist ein Leitungsabschnitt, in dem die Harnstofflösung strömt, wenn die Harnstofflösung von dem Harnstofflösungszugabeventil 15 zu dem Harnstofflösungsbehälter 21 strömt, das heißt, wenn die Harnstofflösung von dem Harnstofflösungszugabeventil 15 zu dem Harnstofflösungsbehälter 21 zurückgesaugt wird. Nachstehend ist der Leitungsabschnitt 34 als ein Rücksaugleitungsabschnitt 34 bezeichnet. Eine stromabwärtige Seite des Förderleitungsabschnitts 33 (eine Seite des Harnstofflösungszugabeventils 15) ist mit einer oberen Seite des Harnstofflösungssammelabschnitts 31 verbunden. Im Gegensatz dazu ist eine stromabwärtige Seite des Rücksaugleitungsabschnitts 34 (eine Seite des Harnstofflösungszugabeventils 15) mit einer unteren Seite des Harnstofflösungssammelabschnitts 31 verbunden.
Der Strömungsdurchgangsumschaltabschnitt 32 ist ein elektromagnetisches Strömungsdurchgangsumschaltventil, das die Verbindung der Harnstofflösungsleitung 22 mit dem Förderleitungsabschnitt 33 oder dem Rücksaugleitungsabschnitt 34 umschaltet. Die Umschaltung wird durch die ECU 40 bewirkt. Der Förderleitungsabschnitt 33 steht mit der Harnstofflösungsleitung 22 in Verbindung, wenn die Harnstofflösung von dem Harnstofflösungszugabeventil 15 zu der Abgasleitung 11zugeführt wird, und der Rücksaugleitungsabschnitt 34 steht mit der Harnstofflösungsleitung 22 in Verbindung, wenn die Harnstofflösung von dem Harnstofflösungszugabeventil 15 zu dem Harnstofflösungsbehälter 21 zurückgesaugt wird.
Nachstehend sind Vorgänge einer Zugabe oder eines Zurücksaugens der Harnstofflösung unter Bezugnahme auf 3A und 3B beschrieben. 3A zeigt einen Zustand, wenn die Harnstofflösung zugegeben wird, und 3B zeigt einen Zustand nach dem Zurücksaugen der Harnstofflösung. Schraffierte Bereiche in 3A und 3B machen die Harnstofflösung kenntlich.
Wenn die Harnstofflösung zugegeben wird, wie in 3A gezeigt ist, wird die Harnstofflösungspumpe 23 in die normale Richtung drehend angetrieben und wird die Harnstofflösung in dem Harnstofflösungsbehälter 21 durch die Harnstofflösungsleitung 22 in das Harnstofflösungszugabeventil 15 geführt. Zu dieser Zeit ist der Harnstofflösungsdurchgang von dem Auslassabschnitt des Harnstofflösungsbehälters 21 zu dem Harnstofflösungszugabeventil 15 vollständig mit Harnstofflösung gefüllt.
Im Gegensatz dazu wird nach dem Zurücksaugen der Harnstofflösung, wie in 3B gezeigt ist, die Harnstofflösungspumpe 23 in die umgekehrte Richtung drehend angetrieben und die Harnstofflösung in dem Harnstofflösungszugabeventil 15, der Harnstofflösungsleitung 22 und dem Harnstofflösungssammelabschnitt 31 über den Rücksaugleitungsanschluss 34 zu dem Harnstofflösungsbehälter 21 zurückgesaugt. Zu dieser Zeit strömt, wie in 3B gezeigt ist, die Harnstofflösung, die nicht zurückgesaugt werden kann und die in der Harnstofflösungsleitung 22 oder dergleichen verbleibt, in den Harnstofflösungssammelabschnitt 31, der sich an der niedrigsten Position befindet, und verbleibt in dem Harnstofflösungssammelabschnitt 31. In diesem Fall ist, da der Harnstofflösungssammelabschnitt 31 eine größere Kapazität als die abgeschätzte Menge der Restharnstofflösung hat, ein Leerraum S innerhalb des Harnstofflösungssammelabschnitts 31 sichergestellt, wie in 3B gezeigt ist, sogar wenn die Restharnstofflösung in dem Harnstofflösungssammelabschnitt 31 gespeichert wird. Der Leerraum S innerhalb des Harnstofflösungssammelabschnitts 31 ist ebenso in 2B gezeigt. Hierdurch steht ein Harnstofflösungsdurchgang auf der Seite des Harnstofflösungsbehälters 21 ab dem Harnstofflösungssammelabschnitt 31 mit einem Harnstofflösungsdurchgang auf der Seite des Harnstofflösungszugabeventils 15 ab dem Harnstofflösungssammelabschnitt 31 durch den Leerraum S innerhalb des Harnstofflösungssammelabschnitts 31 in Verbindung.
Der Harnstofflösungsdurchgang auf der Seite des Harnstofflösungsbehälters 21 ab dem Harnstofflösungssammelabschnitt 31 steht mit dem Harnstofflösungsdurchgang auf der Seite des Harnstofflösungszugabeventils 15 ab dem Harnstofflösungssammelabschnitt 31 durch den Leerraum S innerhalb des Harnstofflösungssammelabschnitts 31 in Verbindung, sogar wenn das Fahrzeug nach dem Zustand belassen wird, wie er in 3B gezeigt ist, und die Restharnstofflösung gefriert. Daher kann in dem Fall, in dem die Harnstofflösungspumpe 23 in Übereinstimmung mit dem Verbrennungsmaschinenstart mit der gefrorenen Restharnstofflösung gestartet wird, die Harnstofflösung von dem Harnstofflösungsbehälter 21 in das Harnstofflösungszugabeventil 15 gefördert werden und kann die Harnstofflösung bei dem Pumpenstart in die Abgasleitung 11 zugegeben werden.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel können nachstehende Wirkungen erhalten werden.
Der Harnstofflösungssammelabschnitt 31 zum Speichern der Restharnstofflösung nach dem Zurücksaugen der Harnstofflösung ist an der untersten Position in dem Harnstofflösungsdurchgang ab dem Auslassabschnitt des Harnstofflösungsbehälters 21 zu dem Harnstofflösungszugabeventil 15 vorgesehen. Der Harnstofflösungsdurchgang auf der Seite des Harnstofflösungsbehälters 21 ab dem Harnstofflösungssammelabschnitt 31 steht mit dem Harnstofflösungsdurchgang auf der Seite des Harnstofflösungszugabeventils 15 ab dem Harnstofflösungssammelabschnitt 31 durch den Leerraum S innerhalb des Harnstofflösungssammelabschnitts 31 mit der gefrorenen Restharnstofflösung in Verbindung. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Harnstofflösung von dem Harnstofflösungsbehälter 21 unter Verwendung des Leerraums S in das Harnstofflösungszugabeventil 15 strömen, sogar wenn die Restharnstofflösung nach dem Zurücksaugen der Harnstofflösung gefriert. Daher kann sogar bei dem Pumpenstart in Übereinstimmung mit dem Verbrennungsmaschinenstart, nachdem die Harnstofflösung gefroren ist, ein Förderfehler der Harnstofflösung bei dem Pumpenstart unterdrückt werden. Hierdurch kann die Harnstofflösung wirksam zu dem SCR-Katalysator 13 in der Abgasleitung 11 bei dem Pumpenstart zugegeben werden.
Wie vorstehend beschrieben ist, kann die Harnstofflösung wirksam zu dem SCR-Katalysator 13 zugegeben werden, wobei hierdurch eine NO_x-Abreinigung in dem SCR-Katalysator 13 geeignet durchgeführt werden kann.
Die Abmessung der Höhe des Durchgangsquerschnitts des Harnstofflösungssammelabschnitts 31 ist größer als die Durchmesser der Durchgangsquerschnitte der anderen Leitungsabschnitte, wobei die Breite des oberen Abschnitts des Durchgangsquerschnitts des Harnstofflösungssammelabschnitts 31 klein ist und die Breite des unteren Abschnitts des Durchgangsquerschnitts des Harnstofflösungssammelabschnitts 31 groß ist. Hierdurch kann der Leerraum S in dem oberen Abschnitt des Harnstofflösungssammelabschnitts 31 leicht sichergestellt werden, um die Restharnstofflösung in dem Harnstofflösungssammelabschnitt 31 zu speichern. Ferner kann die Querschnittsfläche des Harnstofflösungssammelabschnitts 31 minimiert werden, während der Raum zum Speichern der Restharnstofflösung vollständig sichergestellt ist. In dem Fall, in dem der Harnstofflösungssammelabschnitt 31 einen Teil des Harnstofflösungsdurchgangs bildet, ist die Konfiguration bevorzugt, so dass die Harnstofflösung geeignet strömt.
Der Förderleitungsabschnitt 33, durch den die Harnstofflösung von dem Harnstofflösungsbehälter 21 in das Harnstofflösungszugabeventil 15 gefördert wird, ist mit der oberen Seite des Harnstofflösungssammelabschnitts 31 verbunden und der Rücksaugleitungsabschnitt 34, durch den die Harnstofflösung von dem Harnstofflösungssammelabschnitt 31 in dem Rücksaugprozess zurückgesaugt wird, ist mit der unteren Seite des Harnstofflösungssammelabschnitts 31 verbunden. Hierdurch kann die Harnstofflösung geeignet gefördert werden, wenn die Harnstofflösung in die Abgasleitung 11 zugegeben wird. Ferner kann nach dem Zurücksaugen der Harnstofflösung ein vorgegebener Leerraum S an einem Teil, der sich weiter oben als der Rücksaugleitungsabschnitt 34 in dem Harnstofflösungssammelabschnitt 31 befindet, sichergestellt werden und der Förderleitungsabschnitt 33 kann mit dem Leerraum S in Verbindung stehen. Hierdurch kann die Harnstofflösung bei dem nächsten Pumpenstart durch den Förderleitungsabschnitt 33 strömen, sogar wenn die Restharnstofflösung während des Verbrennungsmaschinenstopps gefriert.
Da der Harnstofflösungssammelabschnitt 31 eine größere Kapazität als die abgeschätzte Menge der Restharnstofflösung nach dem Zurücksaugen der Harnstofflösung hat, kann der Leerraum S in dem oberen Abschnitt des Harnstofflösungssammelabschnitts 31 sichergestellt werden, sogar wenn die Restharnstofflösung in dem Harnstofflösungssammelabschnitt 31 gespeichert ist.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Als Nächstes ist ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit dem Schwerpunkt auf Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Konfiguration, in der ein Teil der Harnstofflösungsleitung 22 als einen Harnstofflösungssammelabschnitt verwendet wird, beschrieben.
4 ist eine Schemazeichnung, die eine Konfiguration eines Harnstofflösungszufuhrsystems gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel darstellt. Wie 1 gibt ”X” in 4 die horizontale Richtung an und gibt ”Y” in 4 die vertikale Richtung an.
Wie in 4 gezeigt ist, ist die Harnstofflösungsleitung 22 derart ausgebildet, dass ein Teil der Harnstofflösungsleitung 22 an der untersten Position in dem Harnstofflösungsdurchgang von dem Auslassabschnitt des Harnstofflösungsbehälters 21 (einem Verbindungsabschnitt zwischen dem Behälter 21 und dem Leitung 22) zu dem Harnstofflösungszugabeventil 15 angeordnet ist. Ein Abschnitt, der an der untersten Position angeordnet ist, ist ein Harnstofflösungssammelabschnitt 51. Nach einem Durchführen des Rücksaugprozesses der Harnstofflösung, wird die Harnstofflösung, die in der Harnstofflösungsleitung 22 oder dergleichen verblieben ist, das heißt die Harnstofflösung, die nicht zurückgesaugt werden kann, durch die Schwerkraft in dem Harnstofflösungssammelabschnitt 51 gespeichert.
Der Harnstofflösungssammelabschnitt 51 ist derart ausgebildet, dass er eine größere Kapazität als eine abgeschätzte Menge der Restharnstofflösung nach einem Durchführen des Rücksaugprozesses der Harnstofflösung hat. Der Harnstofflösungssammelabschnitt 51 ist in einem Fahrzeug vorgesehen, so dass er in einem horizontalen Zustand, der in 4 gezeigt ist, in dem Fahrzeug positioniert ist. Der Harnstofflösungssammelabschnitt 51 ist durch eine Leitung ausgebildet, die eine größere Abmessung der Höhe des Durchgangsquerschnitts als Durchmesser der Durchgangsquerschnitte der anderen Leitungsabschnitte, wie beispielsweise der Harnstofflösungsleitung 22, hat. Insbesondere ist eine Form des Durchgangsquerschnitts des Harnstofflösungssammelabschnitts 51 zum Beispiel eine Ellipse. Der Harnstofflösungssammelabschnitt 51 ist derart vorgesehen, dass eine Hauptachse der Ellipse entlang der Richtung der Schwerkraft verläuft. Es ist bevorzugt, dass die Hauptachse der Ellipse zweimal oder mehr als zweimal größer als eine Nebenachse der Ellipse ist. Eine Leitung mit einem Kreisquerschnitt, die einen größeren Durchmesser als die anderen Leitungsabschnitte, wie beispielsweise der Harnstofflösungsleitung 22, hat, kann als der Harnstofflösungssammelabschnitt 51 verwendet werden. Eine Leitung, das heißt die Gleiche wie die anderen Leitungsabschnitte, wie beispielsweise die Harnstofflösungsleitung 22, kann als der Harnstofflösungssammelabschnitt 51 verwendet werden.
Nachstehend sind Betriebe beim Zugeben oder Zurücksaugen der Harnstofflösung unter Bezugnahme auf 5A und 5B beschrieben. 5A zeigt einen Zustand, wenn die Harnstofflösung zugegeben wird, und 5B zeigt einen Zustand nach dem Rücksaugen der Harnstofflösung. Schraffierte Abschnitte in 5A und 5B machen die Harnstofflösung kenntlich.
Wenn die Harnstofflösung zugegeben wird, wie in 5A gezeigt ist, wird die Harnstofflösungspumpe 23 in die normale Richtung drehend angetrieben und die Harnstofflösung in dem Harnstofflösungsbehälter 21 wird durch die Harnstofflösungsleitung 22 in das Harnstofflösungszugabeventil 15 gefördert. Zu dieser Zeit wird der Harnstofflösungsdurchgang von dem Auslassabschnitt des Harnstofflösungsbehälters 21 zu dem Harnstofflösungszugabeventil 15 vollständig mit der Harnstofflösung gefüllt.
Im Gegensatz dazu wird nach dem Zurücksaugen der Harnstofflösung, wie in 5B gezeigt ist, die Harnstofflösungspumpe 23 in die umgekehrte Richtung drehend angetrieben und die Harnstofflösung in dem Harnstofflösungszugabeventil 15 und der Harnstofflösungsleitung 22 wird zu dem Harnstofflösungsbehälter 21 zurückgesaugt. Zu dieser Zeit verbleibt, wie in 5B gezeigt ist, die Harnstofflösung, die nicht zurückgesaugt werden kann und in der Harnstofflösungsleitung 22 oder dergleichen verblieben ist, in dem Harnstofflösungssammelabschnitt 51. In diesem Fall ist, da der Harnstofflösungssammelabschnitt 51 eine größere Kapazität als die abgeschätzte Menge der Restharnstofflösung hat, ein Leerraum S innerhalb des Harnstofflösungssammelabschnitts 51 sichergestellt, wie in 5B gezeigt ist, sogar wenn die Restharnstofflösung in dem Harnstofflösungssammelabschnitt 51 gespeichert ist. Hierdurch steht ein Harnstofflösungsdurchgang auf der Seite des Harnstofflösungsbehälters 21 ab dem Harnstofflösungssammelabschnitt 51 mit einem Harnstofflösungsdurchgang auf der Seite des Harnstofflösungszugabeventils 15 ab dem Harnstofflösungssammelabschnitt 51 durch den Leerraum S innerhalb des Harnstofflösungssammelabschnitts 51 in Verbindung. Der Leerraum S kann sichergestellt werden, sogar wenn die Restharnstofflösung gefriert. Daher kann in dem Fall, in dem die Harnstofflösungspumpe 23 in Übereinstimmung mit dem Verbrennungsmaschinenstart mit der gefrorenen Restharnstofflösung gestartet wird, die Harnstofflösung von dem Harnstofflösungsbehälter 21 in das Harnstofflösungszugabeventil 15 gefördert werden und kann die Harnstofflösung bei dem Pumpenstart in die Abgasleitung 11 zugegeben werden.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel kann die Harnstofflösung wirksam bei dem Pumpenstart zu dem SCR-Katalysator 13 in der Abgasleitung 11 in Übereinstimmung mit dem Verbrennungsmaschinenstart ebenso wie dem ersten Ausführungsbeispiel zugegeben werden.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
Das vorliegende Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den vorstehenden Ausführungsbeispielen dahingehend, dass ein Teil der Harnstofflösungsleitung 22 ab dem Auslassabschnitt des Harnstofflösungsbehälters 21 zu dem Harnstofflösungszugabeventil 15 in zwei Abschnitten verzweigt, die übereinander angeordnet sind. 6 ist eine Schemazeichnung, die eine Konfiguration eines Harnstofflösungszufuhrsystems gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel darstellt. Ebenso wie in 1 gibt ”X” in 6 die horizontale Richtung an und gibt ”Y” in 6 die vertikale Richtung an.
Wie in 6 gezeigt ist, ist die Harnstofflösungsleitung 22 derart vorgesehen, dass sie in zwei Abschnitte in die vertikale Richtung (ein zweifacher Harnstofflösungsdurchgang) in einem Harnstofflösungsdurchgang zwischen dem Auslassabschnitt des Harnstofflösungsbehälters 21 (einem Verbindungsabschnitt zwischen dem Behälter 21 und der Leitung 22) und dem Harnstofflösungszugabeventil 15 verzweigt. Ein oberer Abschnitt der zwei Abschnitte ist ein oberer Leitungsabschnitt 53 und ein unterer Abschnitt der zwei Abschnitte ist ein unterer Leitungsabschnitt 54. Der untere Leitungsabschnitt 54 ist an der untersten Position in dem Harnstofflösungslösungsdurchgang von dem Auslassabschnitt des Harnstofflösungsbehälters 21 zu dem Harnstofflösungszugabeventil 15 vorgesehen. Nach einem Durchführen des Rücksaugprozesses der Harnstofflösung ist die Harnstofflösung, die in der Harnstofflösungsleitung 22 oder dergleichen verblieben ist, in anderen Worten die Harnstofflösung, die nicht zu dem Behälter 21 zurückgesaugt werden kann, in dem unteren Leitungsabschnitt 54 durch die Schwerkraft gespeichert. Der untere Leitungsabschnitt 54 hat eine größere Kapazität als eine abgeschätzte Menge der Restharnstofflösung nach einem Durchführen des Rücksaugprozesses der Harnstofflösung.
Der obere Leitungsabschnitt 53 ist derart vorgesehen, dass der obere Leitungsabschnitt 53 und das Harnstofflösungszugabeventil 15 ungefähr die gleiche Höhe haben. Der obere Leitungsabschnitt 53 wird eine Leerraum nach dem Rücksaugprozess der Harnstofflösung und ein Harnstofflösungsdurchgang auf der Seite des Harnstofflösungsbehälters 21 ab dem oberen Leitungsabschnitt 53 steht mit einem Harnstofflösungsdurchgang auf der Seite des Harnstofflösungszugabeventils 15 ab dem oberen Leitungsabschnitt 53 durch den Leerraum in Verbindung. Der obere Leitungsabschnitt 53 entspricht einem Durchgangsverbindungsabschnitt und der untere Leitungsabschnitt 54 entspricht einem Reduktionsmittelsammelabschnitt. Die Leitungsabschnitte 53, 54 sind in der Förderanordnung beinhaltet.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind der obere Leitungsabschnitt 53 und der untere Leitungsabschnitt 54 durch die gleiche Leitung mit den anderen Leitungsabschnitten ausgebildet. Eine Leitung, die den oberen Leitungsabschnitt 53 ausbildet, kann sich von einer Leitung, die den untern Leitungsabschnitt 54 ausbildet, unterscheiden. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass eine Leitung, die einen größeren Durchmesser eines Durchgangsquerschnitts als eine Leitung hat, die für den oberen Leitungsabschnitt 53 verwendet wird, für den unteren Leitungsabschnitt 54 verwendet wird.
Nachstehend sind Vorgänge beim Zugeben oder Zurücksaugen der Harnstofflösung unter Bezugnahme auf 7A und 7B beschrieben. 7A zeigt einen Zustand, wenn die Harnstofflösung zugegeben wird, und 7B zeigt einen Zustand nach dem Zurücksaugen der Harnstofflösung. Schraffierte Abschnitte in 7A und 7B machen die Harnstofflösung kenntlich.
Wenn die Harnstofflösung zugegeben wird, wie in 7A gezeigt ist, wird die Harnstofflösungspumpe 23 in die normale Richtung drehend angetrieben und die Harnstofflösung in dem Harnstofflösungsbehälter 21 wird durch die Harnstofflösungsleitung 22 in das Harnstofflösungszugabeventil 15 gefördert. Zu dieser Zeit wird der Harnstofflösungsdurchgang von dem Auslassabschnitt des Harnstofflösungsbehälters 21 zu dem Harnstofflösungszugabeventil 15, der den oberen Leitungsabschnitt 53 und den unteren Leitungsabschnitt 54 beinhaltet, vollständig mit der Harnstofflösung gefüllt.
Wenn die Harnstofflösung zugegeben wird, strömt die Harnstofflösung durch zumindest entweder den oberen Leitungsabschnitt 53 oder den unteren Leitungsabschnitt 54, so dass die Harnstofflösung in das Harnstofflösungszugabeventil 15 gefördert wird. Zum Beispiel kann eine Strömungsdurchgangsumschaltvorrichtung an einem stromaufwärtigen Zweigabschnitt der Leitungsabschnitte 53, 54 vorgesehen sein, wobei die Harnstofflösung durch zumindest einen der Leitungsabschnitte 53, 54 mittels Umschalten der Strömungsdurchgangsumschaltvorrichtung strömt.
Im Gegensatz dazu wird nach dem Zurücksaugen der Harnstofflösung, wie in 7B gezeigt ist, die Harnstofflösungspumpe 23 in die umgekehrte Richtung drehend angetrieben und wird die Harnstofflösung in dem Harnstofflösungszugabeventil 15 und der Harnstofflösungsleitung 22 zu dem Harnstofflösungsbehälter 21 zurückgesaugt. Zu dieser Zeit verbleibt, wie in 5B gezeigt ist, die Harnstofflösung, die nicht zurückgesaugt werden kann und in der Harnstofflösungsleitung 22 oder dergleichen verbleibt, in dem unteren Leitungsabschnitt 54. In diesem Fall ist, da der untere Leitungsabschnitt 54 eine größere Kapazität als die abgeschätzte Menge der Restharnstofflösung hat, ein Leerraum S innerhalb des oberen Leitungsabschnitts 53, wie in 7B gezeigt ist, sichergestellt, sogar wenn die Restharnstofflösung in dem unteren Leitungsabschnitt 54 gespeichert ist. Hierdurch steht der Harnstofflösungsdurchgang auf der Seite des Harnstofflösungsbehälters 21 ab dem oberen Leitungsabschnitt 53 mit dem Harnstofflösungsdurchgang auf der Seite des Harnstofflösungszugabeventils 15 ab dem oberen Leitungsabschnitt 53 durch den Leerraum S innerhalb des des oberen Leitungsabschnitts 53 in Verbindung. Der Leerraum S kann sichergestellt werden, sogar wenn die Restharnstofflösung gefriert. Daher kann in dem Fall, in dem die Harnstofflösungspumpe 53 in Übereinstimmung mit dem Verbrennungsmaschinenstart gestartet wird, wenn die Restharnstofflösung gefroren ist, die Harnstofflösung von dem Harnstofflösungsbehälter 21 in das Harnstofflösungszugabeventil 15 gefördert werden und kann die Harnstofflösung bei dem Pumpenstart in die Abgasleitung 11 zugegeben werden.
Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel kann die Harnstofflösung bei dem Pumpenstart wirksam zu dem SCR-Katalysator 13 in der Abgasleitung 11 in Übereinstimmung mit dem Verbrennungsmotorstart ebenso wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel zugegeben werden.
In dem Fall, in dem die Leitung, die einen größeren Durchmesser des Durchgangsquerschnitts als die Leitung hat, die für den oberen Leitungsabschnitt 53 verwendet wird, für den unteren Leitungsabschnitt 54 verwendet wird, die Querschnittsfläche des Harnstofflösungsdurchgangs ab dem Harnstofflösungsbehälter 21 zu dem Harnstofflösungszugabeventil 15 minimiert werden, während der volle Raum zum Speichern der Restharnstofflösung sichergestellt ist. Daher ist, wenn der zweifache Harnstofflösungsdurchgang durch den oberen Leitungsabschnitt 53 und den unteren Leitungsabschnitt 54 ausgebildet ist, die Konfiguration dahingehend bevorzugt, dass die Harnstofflösung geeignet strömt.
(Viertes Ausführungsbeispiel)
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Konfiguration verwendet, in der eine gefrorene Harnstofflösung, die in einem Harnstofflösungssammelabschnitt verbleibt, durch Erwärmen unter Verwendung eines Heizabschnitts getaut wird. 8 ist eine Schemazeichnung, die eine Konfiguration eines Harnstofflösungszufuhrsystems gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel darstellt. Ebenso wie 1 gibt ”X” in 8 die horizontale Richtung an und gibt ”Y” in 8 die vertikale Richtung an. Ein schraffierter Abschnitt in 8 macht die Harnstofflösung kenntlich.
Wie in 8 gezeigt ist, ist die Harnstofflösungsleitung 22 derart konfiguriert, dass ein Teil der Harnstofflösungsleitung 22 an der untersten Position in dem Harnstofflösungsdurchgang ab dem Auslassabschnitt des Harnstofflösungsbehälters 21 (einem Verbindungsabschnitt zwischen dem Behälter 21 und der Leitung 22) zu dem Harnstofflösungszugabeventil 15 angeordnet ist. Ein Abschnitt der an der untersten Position angeordnet ist, ist ein Harnstofflösungssammelabschnitt 61. Nach einem Durchführen des Rücksaugprozesses der Harnstofflösung, wird die Harnstofflösung, die in der Harnstofflösungsleitung 22 oder dergleichen verblieben ist, das heißt die Harnstofflösung, die nicht zurückgesaugt werden kann, durch die Schwerkraft in dem Harnstofflösungssammelabschnitt 61 gespeichert.
Die Konfiguration, dass ein Teil der Harnstofflösungsleitung 22 den Harnstofflösungssammelabschnitt 61 bildet, ist die gleiche, wie die in dem zweiten Ausführungsbeispiel beschriebene Konfiguration. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jedoch der Leerraum S nicht in dem Harnstofflösungssammelabschnitt 61 ausgebildet und der Harnstofflösungssammelabschnitt 61 ist mit der Restharnstofflösung gefüllt, wie durch den schraffierten Abschnitt in 8 gezeigt ist.
Eine Heizvorrichtung 62 ist vorgesehen, so dass sie den Harnstofflösungssammelabschnitt 61 umgibt. Die Heizvorrichtung 62 weist ein Frostschutzlösungsbehältnis 63 auf, das eine Frostschutzlösung enthält und um den Harnstofflösungssammelabschnitt 61 vorgesehen ist, wobei ein Magnetron 64 zum Bestrahlen der Frostschutzlösung in dem Frostschutzlösungsbehältnis 63 mit Mikrowellen und ein Temperatursensor 65 zum Erfassen einer Temperatur der Frostschutzlösung in dem Frostschutzlösungsbehältnis 63 vorgesehen ist. Ein durch den Temperatursensor 65 erfasstes Signal wird in die ECU 40 eingegeben, wobei die ECU 40 den Antrieb das Magnetrons 64 auf der Grundlage des Eingangs steuert.
9 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Heizprozess der Harnstofflösung bei dem Verbrennungsmaschinenstart darstellt. Der Heizprozess wird durch die ECU 40 in Übereinstimmung mit einem vorgegebenen Verbrennungsmaschinenstartbetrieb gestartet, wie beispielsweise einer EIN-Steuerung eines Zündschalters.
In 9 wird bei S11 bestimmt, ob eine Temperatur der Frostschutzlösung gleich oder geringer als ein vorgegebener Wert K1 ist. Der bestimmte Wert K1 wird auf der Grundlage einer Gefriertemperatur der Harnstofflösung bestimmt (–11°C). Zum Beispiel beträgt K1 –11°C oder –11°C ± α °C. Wenn die Temperatur der Frostschutzlösung gleich wie oder geringer als K1 ist (”JA” bei S11), schreitet der Prozess zu S12. Wenn die Temperatur der Frostschutzlösung nicht gleich wie oder geringer als K1 ist (”NEIN” bei S11), wird der Prozess beendet. Das Antriebssignal wird zu den Magnetron 64 der Heizvorrichtung 62 ausgegeben, um die Frostschutzlösung mit Mikrowellen bei S12 zu bestrahlen. Das heißt, dass die Temperatur der Frostschutzlösung durch die Mikrowellenbestrahlung erhöht wird, wobei der Harnstofflösungssammelabschnitt 61 von der Außenseite erwärmt wird, so dass die Restharnstofflösung aufgetaut wird.
Dann wird bestimmt, ob die Temperatur der Frostschutzlösung auf gleich wie oder größer als ein vorgegebener Wert K2 bei S13 erhöht ist. K2 ist gleich wie oder größer als K1, zum Beispiel ist K2 gleich K1. Wenn die Temperatur der Frostschutzlösung gleich wie oder größer als K2 ist (”JA” bei S13), schreitet der Prozess zu Schritt S14. Wenn die Temperatur der Frostschutzlösung nicht gleich wie oder größer als K2 ist (”NEIN” bei S13), kehrt der Prozess zu S12 zurück und die Mikrowellenbestrahlung wird fortgesetzt. Bei S14 wird die Mikrowellenbestrahlung gestoppt. Bei dem nachfolgenden Schritt S15 wird zugelassen, dass die Harnstofflösungspumpe 23 und das Harnstofflösungszugabeventil 15 arbeiten. Hierdurch wird die Zugabe der Harnstofflösung in die Abgasleitung 11 nach dem Verbrennungsmaschinenstart gestartet.
Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel wird die Harnstofflösung, die in dem Harnstofflösungssammelabschnitt 61 verblieben ist, bei dem Verbrennungsmaschinenstart erwärmt, so dass die gefrorene Harnstofflösung, die in dem Harnstofflösungssammelabschnitt 61 verblieben ist, aufgetaut wird. Daher kann sogar bei dem Pumpenstart in Übereinstimmung mit dem Verbrennungsmaschinenstart, nachdem die Harnstofflösung gefriert, ein Förderfehler der Harnstofflösung bei dem Pumpenstart unterdrückt werden. Insbesondere kann, da nur der Harnstofflösungssammelabschnitt 61 aufgeheizt wird, ein zu heizender Gegenstand minimiert werden.
Eine Heizvorrichtung, die eine Heizeinrichtung bzw. ein Heizelement verwendet, kann anstelle der Heizvorrichtung 62 verwendet werden, die die vorstehend beschriebene Mikrowellenabstrahlung verwendet. Insbesondere ist eine Heizeinrichtung in der Umgebung des Harnstofflösungssammelabschnitts 61 vorgesehen und die Energieversorgung der Heizeinrichtung wird auf der Grundlage der Temperatur der Harnstofflösung bei dem Verbrennungsmaschinenstart gesteuert. Zum Beispiel wird die Heizeinrichtung mit Energie versorgt, wenn die Temperatur der Restharnstofflösung gleich wie oder geringer als die Gefriertemperatur der Harnstofflösung (–11°C) ist, und die Energieversorgung wird fortgesetzt, bis die Temperatur der Harnstofflösung gleich wie oder größer als die Gefriertemperatur der Harnstofflösung wird.
(Fünftes Ausführungsbeispiel)
Ein fünftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist unter Bezugnahme auf 10 und 11 beschrieben. Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist ein modifiziertes Beispiel des ersten Ausführungsbeispiels. In dem ersten Ausführungsbeispiel sind der Harnstofflösungssammelabschnitt 31, der Strömungsdurchgangsumschaltabschnitt 32, der Förderleitungsabschnitt 33 und der Rücksaugleitungsabschnitt 34 in der Strömungssteuervorrichtung 30 getrennt voneinander vorgesehen. Im Gegensatz dazu sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Harnstofflösungssammelabschnitt 71, ein Umschaltabschnitt 72, ein Förderleitungsabschnitt 73 und ein Rücksaugleitungsabschnitt 74 integral vorgesehen, wie in 10 gezeigt ist. Ferner sind ein Filter 75, ein Drucksensor 76, ein Temperatursensor 77 und eine Heizeinrichtung 78 integral in dem Harnstofflösungssammelabschnitt 71 vorgesehen. Obwohl 10 nur den Harnstofflösungssammelabschnitt 71 zeigt, sind andere Bestandteile als der Harnstofflösungssammelabschnitt 71 gleich zu jenen, die in 1 gezeigt sind.
Der Drucksensor 76 wird zum Steuern der Zugabemenge der Harnstofflösung verwendet. Der Temperatursensor 77 wird zum Steuern des Auftauens der Harnstofflösung verwendet. Die Heizeinrichtung 78 wird zum Auftauen eines Abschnitts in der Umgebung eines Endes des Rücksaugleitungsabschnitts 74 verwendet, wenn die Harnstofflösung gefriert. Das Ende des Rücksaugleitungsabschnitts 74 ist nahe der Bodenfläche des Harnstofflösungssammelabschnitts 71 geöffnet und die Harnstofflösung wird von dem offenen Ende des Rücksaugleitungsabschnitts 74 angesaugt. Der Temperatursensor 77 und die Heizeinrichtung 78 sind benachbart zu dem offenen Ende des Rücksaugleitungsabschnitts 74 vorgesehen.
Als Nächstes sind ein Prozess zum Betätigen des Harnstofflösungszugabeventils 15 und ein Prozess zum Auftauen der Harnstofflösung in dem Harnstofflösungssammelabschnitt 71 unter Bezugnahme auf 11 beschrieben.
Zunächst ist der Prozess zum Betätigen des Harnstofflösungszugabeventils 15 beschrieben. Bei S21 wird bestimmt, ob eine Temperatur in dem Harnstofflösungsbehälter 21 gleich wie oder geringer als ein Schwellwert T1 ist. Wenn die Temperatur in dem Harnstofflösungsbehälter 21 gleich wie oder geringer als der Schwellwert T1 ist (”JA” bei S21), wird eine Heizeinrichtung in dem Harnstofflösungsbehälter 21 bei S22 eingeschaltet. Wenn die Temperatur in dem Harnstofflösungsbehälter 21 nicht gleich wie oder geringer als der Schwellwert T1 ist (”NEIN” bei S21), schreitet der Prozess zu S24. Bei S23 wird bestimmt, ob die Temperatur in dem Harnstofflösungsbehälter 21 größer als der Schwellwert T1 ist. Wenn die Temperatur in dem Harnstofflösungsbehälter 21 größer als der Schwellwert T1 ist (”JA” bei S23), wird die Harnstofflösungspumpe 23 bei S24 gestartet. Wenn die Temperatur in dem Harnstofflösungsbehälter 21 nicht größer als der Schwellwert T1 ist (”NEIN” bei S23), kehrt der Prozess zu S22 zurück. Bei S25 wird bestimmt, ob ein Druck in dem Harnstofflösungssammelabschnitt 71, der durch den Drucksensor 76 bestimmt ist, gleich wie oder größer als ein festgelegter Druck ist. Wenn der Druck in dem Harnstofflösungssammelabschnitt 71 gleich wie oder größer als der festgelegte Druck ist (”JA” bei S25), wird die Einspritzung von dem Harnstofflösungszugabeventil 15 gestartet. Zu dieser Zeit strömt die Harnstofflösung durch den Filter 75 zu dem Harnstofflösungszugabeventil 15.
Nachstehend ist der Prozess zum Auftauen der gefrorenen Harnstofflösung in dem Harnstofflösungssammelabschnitt 71 beschrieben. Bei S31 wird bestimmt, ob eine Temperatur in dem Harnstofflösungssammelabschnitt 71 gleich wie oder geringer als ein Schwellwert T2 ist. Wenn die Temperatur in dem Harnstofflösungssammelabschnitt 71 gleich wie oder geringer als der Schwellwert T2 ist (”JA” bei S31), wird die Heizeinrichtung 78 in dem Harnstofflösungssammelabschnitt 71 bei S32 eingeschaltet. Wenn die Temperatur in dem Harnstofflösungssammelabschnitt 71 gleich wie oder geringer als der Schwellwert T2 ist (”NEIN” bei S31), wird der Prozess beendet. Bei S33 wird bestimmt, ob die Temperatur in dem Harnstofflösungssammelabschnitt 71 größer als der Schwellwert T2 ist. Wenn die Temperatur in dem Harnstofflösungssammelabschnitt 71 größer als der Schwellwert T2 ist (”JA” bei S33), wird die Heizeinrichtung 78 in dem Harnstofflösungssammelabschnitt 71 ausgeschaltet und der Prozess wird beendet.
(Andere Ausführungsbeispiele)
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele begrenzt und kann verschiedentlich wie nachstehend modifiziert werden.
In den vorstehenden Ausführungsbeispielen wird, wenn der Rücksaugprozess der Harnstofflösung durchgeführt wird, das Lufteinlassventil 37 mechanisch oder elektrisch geöffnet, um Luft von außerhalb in die Leitung einzuführen. Wenn der Rücksaugprozess der Harnstofflösung durchgeführt wird, kann jedoch Luft von außerhalb durch eine Öffnung des Harnstofflösungszugabeventils 15 eingeführt werden.
In dem vorstehenden Ausführungsbeispielen wird der Rücksaugprozess, in dem die Harnstofflösung von dem Harnstofflösungszugabeventil 15 zu dem Harnstofflösungsbehälter 21 zurückgesaugt wird, als ein Reduktionsmittelabgabebetrieb nach dem Verbrennungsmaschinenstopp durchgeführt. Ein Harnstofflösungsgabebetrieb, in dem die Harnstofflösung von dem Harnstofflösungszugabeventil 15 in die Abgasleitung 11 abgegeben wird, kann jedoch durchgeführt werden. In diesem Fall wird die Harnstofflösungspumpe 23 in die normale Richtung drehend angetrieben, wobei das Harnstofflösungszugabeventil 15 nach dem Verbrennungsmaschinenstopp geöffnet ist, so dass die Harnstofflösung in der Harnstofflösungsleitung 22 oder dergleichen von dem Endeinspritzabschnitt 15a des Harnstofflösungszugabeventils 15 abgegeben wird. Obwohl eine kleine Menge der Harnstofflösung verblieben ist, sogar nachdem der Harnstofflösungsabgabebetrieb durchgeführt wurde, kann die Zugabe der Harnstofflösung bei dem nächsten Pumpenstart in Übereinstimmung mit dem Verbrennungsmaschinenstart durch Vorsehen des Harnstofflösungssammelabschnitts 31 oder dergleichen in der Harnstofflösungsleitung 22 zwischen dem Harnstofflösungsbehälter 21 und dem Harnstofflösungszugabeventil 15 wie vorstehend beschrieben ist wirksam durchgeführt werden. Insbesondere kann irgendeine von der Konfiguration, die den Harnstofflösungssammelabschnitt 31 aufweist, der in 1 gezeigt ist, der Konfiguration, die den Harnstofflösungssammelabschnitt 51 aufweist, der in 4 gezeigt ist, der Konfiguration, die den oberen Leitungsabschnitt 53 und den unteren Leitungsabschnitt 54 aufweist, die in 6 gezeigt sind, und der Konfiguration, die den Harnstofflösungssammelabschnitt 61und die Heizvorrichtung 62 aufweist, die in 8 gezeigt sind, verwendet werden.
Die Harnstofflösungssammelabschnitte 31, 51, 61 und der untere Leitungsabschnitt 54, die als der Reduktionsmittelsammelabschnitt verwendet werden, können aus einer elastisch verformbaren Leitung bzw. einem elastisch verformbaren Rohr gefertigt sein. Zum Beispiel kann der Reduktionsmittelsammelabschnitt aus einem elastisch verformbaren Material, wie beispielsweise einem synthetischen Harzmaterial, oder einer elastisch verformbaren Konfiguration, wie beispielsweise einer Faltenbalgform, gefertigt sein. In diesem Fall kann, sogar wenn das Reduktionsmittel, wie beispielsweise die Harnstofflösung, die in dem Reduktionsmittelsammelabschnitt verbleibt, gefriert, so dass sie sich ausdehnt, die Volumenerhöhung durch die Ausdehnung durch die Verformung der Leitung abgedeckt werden.
Mehrere Reduktionsmittelsammelabschnitt können in dem Reduktionsmitteldurchgang zwischen dem Auslassabschnitt des Harnstofflösungsbehälters und einem Reduktionsmittelzugabeabschnitt, wie beispielsweise dem Harnstofflösungszugabeventil 15, vorgesehen werden.
In den vorstehenden Ausführungsbeispielen ist die Abgasleitung 11 durch die gekrümmte Leitung konfiguriert, die in die vertikale Richtung gekrümmt ist, und das Harnstofflösungszugabeventil 15 ist an dem äußeren Abschnitt der gekrümmten Leitung vorgesehen, so dass in eine horizontale Richtung eingespritzt wird. Das Harnstofflösungszugabeventil 15 kann jedoch in einem horizontalen Abschnitt der Abgasleitung 11 vorgesehen sein, so dass in eine abwärtige Richtung oder eine aufwärtige Richtung eingespritzt wird.
In den vorstehenden Ausführungsbeispielen ist eine in der Leitung eingebaute Elektropumpe für die Harnstofflösungspumpe 23 verwendet. Es kann jedoch eine in dem Behälter eingebaute Elektropumpe verwendet werden. In diesem Fall ist die Harnstofflösungspumpe 23 in dem Harnstofflösungsbehälter 21 vorgesehen.
Eine andere Konfiguration als das Harnstofflösungszugabeventil 15 kann als der Reduktionsmittelzugabeabschnitt verwendet werden. Zum Beispiel ist eine kleine Schlauchdüse zum Zugeben an einem stromaufwärtigen Abschnitt des SCR-Katalysators in der Abgasleitung der Verbrennungsmaschine vorgesehen, wobei das Reduktionsmittel, wie beispielsweise die Harnstofflösung, von der kleinen Düse zugegeben werden kann.
Das Reduktionsmittelzufuhrsystem kann als das Harnstoff-SCR-System für eine Benzinverbrennungsmaschine, insbesondere eine Magerverbrennungsmaschine, anstelle des Harnstoff-SCR-Systems für die Dieselmaschine verwendet werden. Ferner können die vorstehenden Ausführungsbeispiele auf das Abgasreinigungssystem angewandt werden, das ein anderes Reduktionsmittel als die Harnstofflösung verwendet. Zum Beispiel kann eine Ammoniak enthaltende Lösung verwendet werden.
Eine andere Förderanordnung als jene, die in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, kann verwendet werden. In dem ersten Ausführungsbeispiel weist die Förderanordnung 30 den Harnstofflösungssammelabschnitt 31, den Strömungsdurchgangsumschaltabschnitt 32, den Förderleitungsabschnitt 33 und den Rücksaugleitungsabschnitt 34 auf. Es können jedoch Konfigurationen, die in dem zweiten bis fünften Ausführungsbeispiel beschrieben sind, verwendet werden.
Während die Erfindung unter Bezugnahme auf ihre begleitenden Ausführungsbeispiele beschrieben ist, ist es zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele und Konstruktionen begrenzt ist. Es ist beabsichtigt, dass die Erfindung verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abdeckt. Zusätzlich befinden sich auch, während die verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen, die bevorzugt sind, andere Kombinationen und Konfigurationen, einschließlich mehr, weniger oder nur einem einzigen Element, innerhalb des Umfangs der Erfindung.
Ein Harnstofflösungszugabeventil (15) ist durch eine Harnstofflösungsleitung (22) mit einem Harnstofflösungsbehälter (21) gekoppelt. Eine Harnstofflösungspumpe (23) ist in der Harnstofflösungsleitung vorgesehen. Ein Rücksaugprozess, der eine Harnstofflösung in die Harnstofflösungsleitung zurück zu dem Harnstofflösungsbehälter saugt, wird durchgeführt, nachdem die Zufuhr der Harnstofflösung in das Harnstofflösungszugabeventil gestoppt wurde. Ein Harnstofflösungssammelabschnitt (31) ist an der untersten Position in einem Harnstofflösungsdurchgang ab einem Auslassabschnitt des Harnstofflösungsbehälters zu dem Harnstofflösungszugabeventil vorgesehen. Der Harnstofflösungsdurchgang auf der Seite des Harnstofflösungsbehälters steht mit dem Harnstofflösungsdurchgang auf der Seite des Harnstofflösungszugabeventils durch eine Leerraum innerhalb des Harnstofflösungssammelabschnitts mit der Harnstofflösung, die in der Harnstofflösungsleitung gefroren verblieben ist, in Verbindung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2008-101564 A [0003]

Claims

Reduktionsmittelzufuhrsystem mit: einem Reduktionsmittelbehälter (21), der flüssiges Reduktionsmittel enthält; einem Reduktionsmittelzugabeabschnitt (15), der mit dem Reduktionsmittelbehälter (21) durch eine Reduktionsmittelleitung (22) gekoppelt ist, die einen Teil eines Reduktionsmitteldurchgangs definiert, wobei der Reduktionsmittelzugabeabschnitt (15) derart ausgebildet ist, um das Reduktionsmittel in dem Reduktionsmittelbehälter (21) zu einer Reduktionsreaktionsvorrichtung (13) zuzugeben; einer Pumpe (23), die ausgebildet ist, um das Reduktionsmittel zu dem Reduktionsmittelzugabeabschnitt (15) zu fördern; und einer Förderanordnung (30), die in dem Reduktionsmitteldurchgang ab einem Auslassabschnitt des Reduktionsmittelbehälters (21) zu dem Reduktionsmittelzugabeabschnitt (15) vorgesehen ist, wobei die Pumpe (23) ausgebildet ist, um das Reduktionsmittel in der Reduktionsmittelleitung (22) zu dem Reduktionsmittelbehälter (21) abzugeben, nachdem das zu dem Reduktionsmittelzugabeabschnitt (15) zugeführte Reduktionsmittel in einem Reduktionsmittelabgabebetrieb gestoppt wurde, Restreduktionsmittel in der Reduktionsmittelleitung (22) nach dem Reduktionsmittelabgabebetrieb an einer vorgegebenen Position in dem Reduktionsmitteldurchgang gespeichert ist und die Förderanordnung (30) ermöglicht, dass das Reduktionsmittel von dem Reduktionsmittelbehälter (21) in den Reduktionsmittelzugabeabschnitt (15) bei einem nächsten Pumpenstart gefördert wird, sogar wenn das Restreduktionsmittel gefriert.
Reduktionsmittelzufuhrsystem nach Anspruch 1, wobei die Förderanordnung (30) einen Reduktionsmittelsammelabschnitt (31, 51) aufweist, der ausgebildet ist, um Restreduktionsmittel zu speichern, und der an der niedrigsten Position in dem Reduktionsmitteldurchgang ab dem Auslassabschnitt des Reduktionsmittelbehälters (21) zu dem Reduktionsmittelzugabeabschnitt (15) vorgesehen ist und der Reduktionsmitteldurchgang auf einer Seite des Reduktionsmittelbehälters (21) ab dem Reduktionsmittelsammelabschnitt (31, 51) mit dem Reduktionsmitteldurchgang auf einer Seite des Reduktionsmittelzugabeabschnitts (15) ab dem Reduktionsmittelsammelabschnitt (31, 51) durch einen Leerraum innerhalb des Reduktionsmittelsammelabschnitts (31, 51) in Verbindung steht, sogar wenn das Restreduktionsmittel gefriert.
Reduktionsmittelzufuhrsystem nach Anspruch 2, wobei eine Abmessung einer Höhe eines Querschnittsdurchgangs des Reduktionsmittelsammelabschnitts (31, 51) größer als ein Durchmesser eines anderen Durchgangsquerschnittes der Reduktionsmittelleitung (22) als dem Reduktionsmittelsammelabschnitt (31, 51) ist.
Reduktionsmittelzufuhrsystem nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Reduktionsmittelsammelabschnitt (31) derart ausgebildet ist, dass ein oberer Abschnitt eines Durchgangsquerschnitts des Reduktionsmittelsammelabschnitts (31) kleiner als eine vorgegebene Länge ist und ein unterer Abschnitt eines Durchgangsquerschnitts des Reduktionsmittelsammelabschnitts (31) größer als die vorgegebene Länge ist.
Reduktionsmittelzufuhrsysteme nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Förderanordnung (30) einen Strömungsdurchgang (33), der mit einer oberen Seite des Reduktionsmittelsammelabschnitt (31) verbunden ist, zum Fördern des Reduktionsmittels von dem Reduktionsmittelbehälter (21) in den Reduktionsmittelzugabeabschnitt (15) und einen Strömungsdurchgang (34), der mit einer unteren Seite des Reduktionsmittelsammelabschnitts (31) verbunden ist, zum Abgeben des Reduktionsmittels von dem Reduktionsmittelsammelabschnitt (31) hat, wenn der Reduktionsmittelabgabebetrieb durchgeführt wird.
Reduktionsmittelzufuhrsystem nach Anspruch 1, wobei die Förderanordnung (30) einen oberen Leitungsabschnitt (53) und einen unteren Leitungsabschnitt (54) aufweist, der durch Aufteilen eines Teils der Reduktionsmittelleitung (22) von dem Auslassabschnitt des Reduktionsmittelbehälters (21) zu dem Reduktionsmittelzugabeabschnitt (15) in zwei Leitungsabschnitte, die übereinander angeordnet sind, ausgebildet ist, der untere Leitungsabschnitt (54) an der untersten Position in dem Reduktionsmitteldurchgang von dem Auslassabschnitt des Reduktionsmittelbehälters (21) zu dem Reduktionsmittelzugabeabschnitt (15) vorgesehen ist und als ein Reduktionsmittelsammelabschnitt (54) dient, der ausgebildet ist, um das Restreduktionsmittel zu speichern, der obere Leitungsabschnitt (53) nach einem Durchführen des Reduktionsmittelabgabebetriebs zu einem Leerraum wird und als ein Durchgangsverbindungsabschnitt (53) dient, und der Reduktionsmitteldurchgang auf einer Seite des Reduktionsmittelbehälters (21) ab dem Reduktionsmittelsammelabschnitt (54) eine Verbindung durch den oberen Leitungsabschnitt (53) mit dem Reduktionsmittel auf einer Seite des Reduktionsmittelzugabeabschnitts (15) ab dem Reduktionsmittelsammelabschnitt (54) herstellt.
Reduktionsmittelzufuhrsystem nach Anspruch 6, wobei ein Durchmesser eines Durchgangsquerschnitts des unteren Leitungsabschnitts (54) größer als ein Durchmesser eines Durchgangsquerschnitts des oberen Leitungsabschnitts (53) ist.
Reduktionsmittelzufuhrsystem nach Anspruch 1, wobei Die Förderanordnung (30) einen Reduktionsmittelsammelabschnitt (61), der ausgebildet ist, um das Restreduktionsmittel zu speichern, und einen Heizabschnitt (62) aufweist, der Reduktionsmittelsammelabschnitt (61) an der untersten Position in dem Reduktionsmitteldurchgang ab dem Auslassabschnitt des Reduktionsmittelbehälters (21) zu dem Reduktionsmittelzugabeabschnitt (15) vorgesehen ist, und der Heizabschnitt (62) ausgebildet ist, um das Restreduktionsmittel in dem Reduktionsmittelsammelabschnitt (61) bei einem Start eines Zugebens des Reduktionsmittels in Übereinstimmung mit einem Pumpenstart aufzuwärmen.
Reduktionsmittelzufuhrsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei der Reduktionsmittelsammelabschnitt eine größere Kapazität als eine abgeschätzte Menge des Restreduktionsmittels nach einem Durchführen des Reduktionsmittelabgabebetriebs hat.
Reduktionsmittelzufuhrsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, das in einem Abgasdurchgang einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist, das für eine Abgasreinigungsvorrichtung einschließlich einem NO_x-Katalysator verwendet wird, der NO_x in Abgas unter Verwendung des Reduktionsmittel abreinigt, und ausgebildet ist, um das Reduktionsmittel zu einer stromaufwärtigen Seite des NO_x-Katalysators in dem Abgasdurchgang zuzugeben, wobei der NO_x-Katalysator die Reduktionsreaktionsvorrichtung (13) ist.