Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgas-Reinigungsgerät für ein Fahrzeug sowie auch ein Abgas-Reinigungssystem, welches ein solches Abgas-Reinigungsgerät aufweist. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Abgas-Reinigungsgeräts. Die vorliegende Erfindung gelangt bei einem Abgas-Reinigungsgerät zur Anwendung, welches eine Reinigungsvorrichtung (zum Beispiel einen Katalysator) aufweist, der in einem Abgasrohr einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist, um Stickstoffoxide, die in dem Abgas enthalten sind, aus diesem zu entfernen, und welches eine Zusetzvorrichtung enthält, um ein Reduktionsmittel dem Abgas hinzuzufügen, und zwar an einer stromaufwärtigen Seite der Reinigungsvorrichtung. Das Abgas-Reinigungsgerät (und das Reinigungssystem) steuert die hinzuzugebende Menge des Reduktionsmittels, indem die Zusetzvorrichtung in Betrieb gesetzt wird, um das Beseitigen der Stickstoffoxide durch die Reinigungsvorrichtung zu steuern.The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for a vehicle as well as an exhaust gas purifying system having such an exhaust gas purifying apparatus. Furthermore, the present invention relates to a method for operating such an exhaust gas purification device. The present invention is applied to an exhaust gas purifying apparatus having a purifying device (for example, a catalyst) provided in an exhaust pipe of an internal combustion engine to remove nitrogen oxides contained in the exhaust gas therefrom, and which has a Adding device includes, to add a reducing agent to the exhaust gas, on an upstream side of the cleaning device. The exhaust gas purifying apparatus (and the purifying system) controls the amount of the reducing agent to be added by operating the adding device to control the removal of nitrogen oxides by the purifying device.
Ein Beispiel für ein Abgas-Reinigungsgerät, welches dem Abgasstrom Diesel bzw. Leichtöl oder Kerosin als Reduktionsmittel zusetzt, ist aus der EP 1 291 498 A2 bekannt.An example of an exhaust gas purification device, which adds diesel or light oil or kerosene as a reducing agent to the exhaust gas stream is from the EP 1 291 498 A2 known.
Ein weiteres Abgas-Reinigungsgerät ist aus der US 2005/025 22 01 A1 bekannt, wobei bei diesem Gerät ein Reduktionsmittel-Behälter in thermischem Kontakt zu einem Heizer steht, so dass das Reduktionsmittel erwärmt werden kann.Another exhaust gas cleaning device is out of the US 2005/025 22 01 A1 In this device, a reducing agent container is in thermal contact with a heater, so that the reducing agent can be heated.
Kürzlich wurden Entwicklungen für ein Abgas-Reinigungssystem (d. h. für ein Harnstoff(Carbamid)-SCR-System, (SCR = Selective Catalytic Reduction = selektive katalytische Reduktion) durchgeführt, und einige solcher Systeme wurden auch praktisch verwendet. Gemäß einem solchen Carbamid-SCR-System wird ein Katalysator eines selektiven Reduktionstyps in einem Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine verwendet (insbesondere einem Dieselmotor), um selektiv Stickstoffoxide (NOx), die in dem Abgas enthalten sind, durch die Verwendung von Carbamid-Wasser als Reduktionsmittel zu entfernen.Recently, developments have been made for an exhaust gas purification system (ie, a urea (carbamide) selective catalytic reduction (SCR)) system, and some such systems have also been put to practical use. In the system, a selective reduction type catalyst is used in a vehicle having an internal combustion engine (specifically, a diesel engine) to selectively remove nitrogen oxides (NO x ) contained in the exhaust gas through the use of carbamide-water as a reducing agent.
Gemäß dem Carbamid(Harnstoff)-SCR-System wird ein NOx-Katalysator des selektiven Reduktionstyps in einem Abgasrohr vorgesehen, welches mit der Brennkraftmaschine verbunden ist, und es wird ein Carbamid-Wasser-Zusetzventil an einer stromaufwärtigen Seite des NOx-Katalysators vorgesehen, um die Carbamid-Wasserlösung (in Form des NOx-Reduktionsmittels) in das Abgasrohr einzuführen.According to the carbamide (urea) SCR system, a selective reduction type NO x catalyst is provided in an exhaust pipe connected to the internal combustion engine, and a carbamide water addition valve is provided on an upstream side of the NO x catalyst to introduce the carbamide water solution (in the form of the NO x reducing agent) into the exhaust pipe.
Gemäß dem zuvor erwähnten Carbamid-SCR-System wird Carbamid-Wasser mit Hilfe des Carbamid-Wasser-Zusetzventils in das Abgasrohr zugegeben, so dass das NOx, welches in dem Abgas enthalten ist, selektiv entoxidiert wird und mit Hilfe des NOx-Katalysators entfernt wird. Es wird nämlich das Carbamid-Wasser durch die Wärme des Abgases hydrolysiert, so dass dadurch Ammoniak (NH3) erzeugt wird, welches durch den NOx-Katalysator absorbiert wird. Auch wird eine Entoxidierungsreaktion (Reduktionsreaktion) durch das Ammoniak an dem NOx-Katalysator durchgeführt. Wie oben dargelegt ist, wird das NOx entoxidiert und gereinigt bzw. entfernt.According to the aforementioned carbamide-SCR system, carbamide water is added into the exhaust pipe by means of the carbamide-water addition valve, so that the NO x contained in the exhaust gas is selectively deoxidized and with the aid of the NO x catalyst Will get removed. Namely, the carbamide water is hydrolyzed by the heat of the exhaust gas, thereby generating ammonia (NH 3 ) which is absorbed by the NO x catalyst. Also, a deoxidizing reaction (reduction reaction) is performed by the ammonia on the NO x catalyst. As stated above, the NO x is deoxygenated and cleaned or removed.
In einem Fall, bei dem die Temperatur des Abgases von dem Motor bzw. der Maschine niedrig ist, wird der hydrolytische Wirkungsgrad des Carbamid-Wassers in Bezug auf den Ammoniak bzw. das Ammoniakgas reduziert. Als ein Ergebnis kann ein Produkt der thermischen Zersetzung für das Carbamid-Wasser, wie beispielsweise Cyanursäure in dem Abgasrohr abgeschieden werden.In a case where the temperature of the exhaust gas from the engine is low, the hydrolytic efficiency of the carbamide water is reduced with respect to the ammonia gas. As a result, a product of thermal decomposition for the carbamide water such as cyanuric acid may be deposited in the exhaust pipe.
Wie beispielsweise in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2007-327377 offenbart ist, wird ein Umgehungskanal zu dem Zweck vorgesehen, um den zuvor geschilderten Nachteil zu überwinden, so dass lediglich eine kleine Menge des Abgases durch das Abgasrohr strömt. Auch wird ein Hydrolyse-Katalysator für das Carbamid-Wasser und eine Heizvorrichtung in dem Umgehungskanal vorgesehen. Gemäß einem solchen herkömmlichen System wird Ammoniak aus dem Carbamid-Wasser extrahiert, welches durch den Umgehungskanal strömt, wenn die Temperatur des Abgases niedrig ist und das extrahierte Ammoniakgas wird einem NOx-Katalysator zugeführt, um dadurch ein Abtrennen des Produktes der thermischen Zersetzung zu unterdrücken oder zu vermeiden, und zwar für das Carbamid-Wasser in dem Abgasrohr.Such as in the Japanese Patent Publication No. 2007-327377 is disclosed, a bypass passage is provided for the purpose of overcoming the above-described disadvantage, so that only a small amount of the exhaust gas flows through the exhaust pipe. Also, a hydrolysis catalyst for the carbamide water and a heater are provided in the bypass passage. According to such a conventional system, ammonia is extracted from the carbamide water flowing through the bypass passage when the temperature of the exhaust gas is low, and the extracted ammonia gas is supplied to a NO x catalyst, thereby suppressing separation of the product of thermal decomposition or to avoid, for the carbamide water in the exhaust pipe.
Das oben erläuterte herkömmliche System ist mit einer Hardware ausgestattet, wie beispielsweise einem Umgehungskanal, einem Hydrolyse-Katalysator, der Heizvorrichtung usw. Es ist daher nicht zu vermeiden, das Kostenniveau abzusenken. Ferner wird auch der Energieverbrauch aufgrund der Heizvorrichtung erhöht.The conventional system explained above is provided with hardware such as a bypass passage, a hydrolysis catalyst, the heater, etc. Therefore, it is unavoidable to lower the cost level. Furthermore, the power consumption due to the heater is also increased.
Es wurde daher die vorliegende Erfindung im Hinblick auf das zuvor erläuterte Problem entwickelt, und es ist Aufgabe der Erfindung, ein Abgas-Reinigungsgerät für eine Brennkraftmaschine und ein Abgas-Reinigungssystem zu schaffen, welches dieses Abgas-Reinigungsgerät enthält. Das Abgas-Reinigungsgerät und/oder -system enthält ein elektronisch gesteuertes Zusetzventil zum Zusetzen des Reduktionsmittels in das Abgas an einer stromaufwärts gelegenen Seite der Reinigungsvorrichtung, so dass die Stickstoffoxide, die in dem Abgas enthalten sind, durch die Reinigungsvorrichtung beseitigt werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Erhöhung der Zahl der Teile unterdrückt, und es wird eine Ablagerung, die an einem Abgasrohr anhaftet, in geeigneter Weise vermieden bzw. unterdrückt.Therefore, the present invention has been developed in view of the above-described problem, and it is an object of the invention to provide an exhaust gas purification device for an internal combustion engine and an exhaust gas purification system including this exhaust gas purification device. The exhaust gas purifier and / or system includes an electronically controlled bleed valve for adding the reducing agent into the exhaust gas on an upstream side of the purifier, so that the nitrogen oxides contained in the exhaust gas are removed by the purifier. According to the present invention, a Increasing the number of parts suppressed, and it is a deposit adhering to an exhaust pipe, suitably avoided or suppressed.
Die vorliegende Erfindung weist die folgenden Merkmale und Vorteile auf, um die oben erläuterten Probleme zu lösen.The present invention has the following features and advantages to solve the problems discussed above.
Gemäß einem der Merkmale der vorliegenden Erfindung enthält ein Abgas-Reinigungsgerät für eine Brennkraftmaschine (10) eine Reinigungsvorrichtung (52), die in einem Abgasrohr (40) der Brennkraftmaschine (10) vorgesehen ist, um die Stickstoffoxide, die in dem Abgas enthalten sind, zu beseitigen, eine Zusetzvorrichtung (62), die in dem Abgasrohr (40) an einer stromaufwärtigen Seite der Reinigungs-vorrichtung (52) vorgesehen ist, um Carbamid-Wasser (Harnstoff-Wasser) als Reduktionsmittel dem Abgas hinzuzufügen, ferner eine elektronische Steuereinheit (80) zum Steuern des Betriebes der Zusetzvorrichtung (62), so dass die zugegebene Menge des Reduktionsmittels geregelt wird, und eine Detektorvorrichtung (58) zum Detektieren eines parametrischen Wertes (TIW), der zu der Temperatur (TEX) eines Abgas-Systems (40) der Brennkraftmaschine (10) in Korrelation steht.According to one of the features of the present invention, an exhaust gas purification device for an internal combustion engine ( 10 ) a cleaning device ( 52 ) located in an exhaust pipe ( 40 ) of the internal combustion engine ( 10 ) is provided to eliminate the nitrogen oxides contained in the exhaust gas, a clogging device ( 62 ) located in the exhaust pipe ( 40 ) on an upstream side of the cleaning device ( 52 ) is provided to add carbamide-water (urea-water) as a reducing agent to the exhaust gas, further an electronic control unit ( 80 ) for controlling the operation of the clogging device ( 62 ), so that the added amount of the reducing agent is controlled, and a detecting device ( 58 ) for detecting a parametric value (TIW) corresponding to the temperature (TEX) of an exhaust system ( 40 ) of the internal combustion engine ( 10 ) is correlated.
Die elektronische Steuereinheit (80) umfasst einen Änderungsabschnitt (S28, S30, S32, S28a, S30a, S32a) zum Ändern der Betriebsbedingungen der Zusetzvorrichtung (62) basierend auf dem parametrischen Wert (TIW), um die Menge des Reduktionsmittels, welches eine Oberfläche einer Innenwand des Abgasrohres (40) erreicht, zu reduzieren, wenn die Temperatur (TIW) der inneren Wand niedrig ist.The electronic control unit ( 80 ) includes a changing section (S28, S30, S32, S28a, S30a, S32a) for changing the operating conditions of the clogger (FIG. 62 ) based on the parametric value (TIW), the amount of the reducing agent, which is a surface of an inner wall of the exhaust pipe ( 40 ), when the temperature (TIW) of the inner wall is low.
Gemäß dem oben erläuterten Merkmal wird die Menge des Reduktionsmittels, welches die innere Wandoberfläche des Abgasrohres (40) erreicht, in einem Betriebszustand reduziert, bei dem das Anhaften an der Innenwand des Abgasrohres, welches durch das Reduktionsmittel verursacht wird, gern auftritt. Als ein Ergebnis wird eine Zunahme der Zahl der Teile unterdrückt, und es wird das Anhaften an dem Abgasrohr ebenfalls in geeigneter Weise unterdrückt.According to the above-described feature, the amount of the reducing agent which is the inner wall surface of the exhaust pipe ( 40 ) is reduced, in an operating state in which the adhesion to the inner wall of the exhaust pipe, which is caused by the reducing agent, occurs with pleasure. As a result, an increase in the number of parts is suppressed, and adhesion to the exhaust pipe is also appropriately suppressed.
Gemäß einem anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung enthält ein Abgas-Reinigungsgerät für eine Brennkraftmaschine (10) eine Reinigungsvorrichtung (52), die in einem Abgasrohr (40) der Brennkraftmaschine (10) vorgesehen ist, um Stickstoffoxide, die in dem Abgas enthalten sind, zu beseitigen, eine Zusetz-Vorrichtung (62), die in dem Abgasrohr (40) an einer stromaufwärtigen Seite der Reinigungsvorrichtung (52) vorgesehen ist, um Carbamid-Wasser (Harnstoff-Wasser) als Reduktionsmittel dem Abgas zuzusetzen, eine elektronische Steuereinheit (80) zum Steuern des Betriebes der Zusetzvorrichtung (62), so dass die Zugabemenge des Reduktionsmittels geregelt wird, und eine Detektorvorrichtung (58) zum Detektieren eines parametrischen Wertes (TIW), der mit der Temperatur (TEX) eines Abgassystems (40) der Brennkraftmaschine (10) in Korrelation steht.According to another feature of the present invention, an exhaust gas purification device for an internal combustion engine ( 10 ) a cleaning device ( 52 ) located in an exhaust pipe ( 40 ) of the internal combustion engine ( 10 ) is provided to eliminate nitrogen oxides contained in the exhaust gas, a Zusetz device ( 62 ) located in the exhaust pipe ( 40 ) on an upstream side of the cleaning device ( 52 ) is provided to the exhaust gas to add carbamide-water (urea-water) as a reducing agent, an electronic control unit ( 80 ) for controlling the operation of the clogging device ( 62 ), so that the amount of addition of the reducing agent is controlled, and a detector device ( 58 ) for detecting a parametric value (TIW) associated with the temperature (TEX) of an exhaust system ( 40 ) of the internal combustion engine ( 10 ) is correlated.
Die elektronische Steuereinheit (80) umfasst einen Änderungsabschnitt (S28, S30, S32) zum Ändern der Betriebsbedingungen der Zusetzvorrichtung (62), basierend auf dem parametrischen Wert (TIW), wobei der Änderungsabschnitt (S28, S30, S32) die Ventil-Betätigungsperiode für einen Betriebszyklus der Zusetzvorrichtung (62) verkürzt, wenn die Temperatur (TIW) einer Innenwand des Abgasrohres (40) niedrig ist.The electronic control unit ( 80 ) includes a changing section (S28, S30, S32) for changing the operation conditions of the clogging device (FIG. 62 ), based on the parametric value (TIW), wherein the changing section (S28, S30, S32) sets the valve operating period for one operation cycle of the clogging device (FIG. 62 ) shortened when the temperature (TIW) of an inner wall of the exhaust pipe ( 40 ) is low.
Es wurde durch die Erfinder herausgefunden, dass das Reduktionsmittel, welches von der Zusetzvorrichtung aus injiziert wird (zugesetzt wird), weniger dazu neigt, sich an der Innenwand des Abgasrohres anzusetzen, wenn die Ventil-Öffnungsperiode für einen Betriebszyklus der Zusetzvorrichtung kürzer gestaltet wird. Gemäß dem zuvor erläuterten Merkmal wird daher die Ventil-Öffnungsperiode für einen Betriebszyklus der Zusetzvorrichtung in einem solchen Betriebszustand verkürzt, bei dem das Anhaften an der Innenwand des Abgasrohres durch das Reduktionsmittel bevorzugt auftritt, da die Temperatur der Innenwand des Abgasrohres niedrig ist. Als ein Ergebnis wird auch eine Erhöhung der Zahl der Teile in gleicher Weise unterdrückt und das Anhaften an dem Abgasrohr wird ebenfalls in geeigneter Weise unterdrückt.It has been found by the inventors that the reducing agent injected from the clogger tends to be less likely to stick to the inner wall of the exhaust pipe when the valve opening period is made shorter for one cider operation cycle. According to the feature explained above, therefore, the valve opening period for one operation cycle of the clogging apparatus is shortened in such an operating condition that adhesion to the inner wall of the exhaust pipe by the reducing agent preferably occurs because the temperature of the inner wall of the exhaust pipe is low. As a result, an increase in the number of parts is suppressed in the same way, and the adhesion to the exhaust pipe is also appropriately suppressed.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung erhöht der Änderungsabschnitt (S28, S30, S32) eine Frequenz des EIN-AUS Betriebes der Zusetzvorrichtung (62), wenn die Ventil-Öffnungsperiode für einen Betriebszyklus verkürzt wird, wobei die Frequenz als inverse Zahl für einen Zugabe- oder Zusetzintervall des Reduktionsmittels definiert ist.According to another feature of the invention, the changing section (S28, S30, S32) increases a frequency of ON-OFF operation of the clogger (FIG. 62 ) when the valve opening period is shortened for one operation cycle, the frequency being defined as an inverse number for an addition or addition interval of the reducing agent.
Gemäß dem zuvor erläuterten Merkmal wird die gesamte Zugabemenge des Reduktionsmittels für eine bestimmte Zugabeperiode auf einen gewünschten Betrag gesteuert oder geregelt (d. h., der erforderliche Betrag des Reduktionsmittels wird basierend auf den Betriebsbedingungen des Motors berechnet), selbst wenn die Ventil-Öffnungsperiode geändert wird. Die erforderliche Menge des Reduktionsmittels wird in bevorzugter Weise basierend auf der NOx-Dichte des Abgases berechnet.According to the feature explained above, the total amount of addition of the reducing agent for a given period of addition is controlled to a desired amount (ie, the required amount of the reducing agent is calculated based on the operating conditions of the engine) even if the valve opening period is changed. The required amount of the reducing agent is preferably calculated based on the NO x density of the exhaust gas.
Gemäß einem noch weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung enthält das Abgas-Reinigungsgerät für eine Brennkraftmaschine (10) eine Reinigungsvorrichtung (52), die in einem Abgasrohr (40) der Brennkraftmaschine (10) vorgesehen ist, um die Stickstoffoxide, die in dem Abgas enthalten sind, zu beseitigen, und enthält eine Zusetzvorrichtung (62), die in dem Abgasrohr (40) an einer stromaufwärtigen Seite der Reinigungsvorrichtung (52) vorgesehen ist, um Carbamid-Wasser (Harnstoff-Wasser) als Reduktionsmittel dem Abgas zuzusetzen, enthält eine elektronische Steuereinheit (80) zum Steuern des Betriebes der Zusetzvorrichtung (62), so dass die Zugabemenge des Reduktionsmittels geregelt wird, und eine Detektorvorrichtung (58) zum Detektieren eines parametrischen Wertes (TIW), der zu der Temperatur eines Abgas-Systems (40) der Brennkraftmaschine (10) in Korrelation steht.According to still another feature of the present invention, the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine includes ( 10 ) a cleaning device ( 52 ) located in an exhaust pipe ( 40 ) of the internal combustion engine ( 10 ) is provided to remove the nitrogen oxides contained in the exhaust gas, and includes a clogging device ( 62 ) located in the exhaust pipe ( 40 ) on an upstream side of the cleaning device ( 52 ) is provided to the exhaust gas to add carbamide-water (urea-water) as a reducing agent, contains an electronic control unit ( 80 ) for controlling the operation of the clogging device ( 62 ), so that the amount of addition of the reducing agent is controlled, and a detector device ( 58 ) for detecting a parametric value (TIW) corresponding to the temperature of an exhaust system ( 40 ) of the internal combustion engine ( 10 ) is correlated.
Die elektronische Steuereinheit (80) enthält einen Änderungsabschnitt (S28a, S30a, S32a) zum Ändern der Betriebsbedingungen der Zusetzvorrichtung (62), basierend auf dem parametrischen Wert (TIW), wobei der Änderungsabschnitt (S28a, S30a, S32a) den Injektionsdruck für das Reduktionsmittel, welches durch die Zusetzvorrichtung (62) injiziert werden soll, absenkt, wenn die Temperatur (TIW) einer Innenwand des Abgasrohres (40) niedrig ist.The electronic control unit ( 80 ) includes a changing section (S28a, S30a, S32a) for changing the operation conditions of the clogging device ( 62 ), based on the parametric value (TIW), wherein the changing section (S28a, S30a, S32a) determines the injection pressure for the reducing agent supplied by the adding device (FIG. 62 ) is lowered, when the temperature (TIW) of an inner wall of the exhaust pipe ( 40 ) is low.
Die Menge des Reduktionsmittels, welches die Innenwand des Abgasrohres erreicht, wird abgesenkt, wenn der Injektionsdruck für das Reduktionsmittel der Zusetzvorrichtung niedriger wird, da die Bewegungsenergie für das Reduktionsmittel, welches von der Zusetzvorrichtung injiziert wird, niedriger wird.The amount of the reducing agent which reaches the inner wall of the exhaust pipe is lowered as the injection pressure for the reducing agent of the adding device becomes lower because the kinetic energy for the reducing agent injected from the charging device becomes lower.
Gemäß dem oben erläuterten Merkmal wird der Injektionsdruck für das Reduktionsmittel, welches durch die Zugabe- oder Zusetzvorrichtung injiziert werden soll, in einem solchen Betriebszustand reduziert, bei dem das Anhaften an der Innnenwand des Abgasrohres, was durch das Reduktionsmittel verursacht wird, gerne auftritt, da die Temperatur der Innenwand des Abgasrohres niedrig ist. Als ein Ergebnis wird eine Erhöhung der Anzahl der Teile in gleicher Weise unterdrückt, und es wird das Anhaften an dem Abgasrohr in richtiger Weise unterdrückt.According to the above-mentioned feature, the injection pressure for the reducing agent to be injected by the adding or adding device is reduced in such an operating state that adhesion to the inner wall of the exhaust pipe caused by the reducing agent is liable to occur the temperature of the inner wall of the exhaust pipe is low. As a result, an increase in the number of parts is suppressed in the same way, and the adhesion to the exhaust pipe is properly suppressed.
Gemäß einem noch weiteren Merkmal der Erfindung berechnet die elektronische Steuereinheit (80, S24) die Temperatur (TIW) der Innenwand des Abgasrohres (40) basierend auf der Abgas-Temperatur (TEX) entsprechend dem parametrischen Wert und der Umgebungstemperatur, und der Änderungsabschnitt (S28, S30, S32, S28a, S30a, S32a) ändert die Betriebsbedingungen der Zusetzvorrichtung (62).According to yet another feature of the invention, the electronic control unit calculates ( 80 , S24) the temperature (TIW) of the inner wall of the exhaust pipe ( 40 ) based on the exhaust gas temperature (TEX) corresponding to the parametric value and the ambient temperature, and the changing section (S28, S30, S32, S28a, S30a, S32a) changes the operating conditions of the clogging device (FIG. 62 ).
Die Temperatur der Innenwand des Abgasrohres steht in Korrelation zur Temperatur des Abgases, da die Innenwand des Abgasrohres durch das Abgas erwärmt wird. Ferner steht die Temperatur der Innenwand des Abgasrohres in Korrelation zur Umgebungstemperatur, da das Ausmaß der Wärmestrahlung von der Innenwand des Abgasrohres zum Außenbereich hin von dem Temperaturgradienten zwischen dem Abgasrohr und dem Außenbereich abhängt. Gemäß dem oben erläuterten Merkmal kann daher die Temperatur der inneren Wand des Abgasrohres basierend auf dem parametrischen Wert (der Abgastemperatur) und der Umgebungstemperatur richtig berechnet werden.The temperature of the inner wall of the exhaust pipe is correlated to the temperature of the exhaust gas, since the inner wall of the exhaust pipe is heated by the exhaust gas. Further, the temperature of the inner wall of the exhaust pipe is correlated with the ambient temperature because the amount of heat radiation from the inner wall of the exhaust pipe to the outside depends on the temperature gradient between the exhaust pipe and the outer area. According to the feature explained above, therefore, the temperature of the inner wall of the exhaust pipe can be correctly calculated based on the parametric value (the exhaust gas temperature) and the ambient temperature.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht die Brennkraftmaschine (10) aus einer Fahrzeug-Brennkraftmaschine, und es ist die Fahrzeuggeschwindigkeit mit einer Änderungsoperation gekoppelt, die durch den Änderungsabschnitt (S28, S30, S32, S28a, S30a, S32a) ausgeführt wird, um die Betriebsbedingungen der Zusetzvorrichtung (62) zu ändern.According to a further feature of the invention, the internal combustion engine ( 10 ) from a vehicle internal combustion engine, and the vehicle speed is coupled with a change operation performed by the changing section (S28, S30, S32, S28a, S30a, S32a) to check the operation conditions of the clogging device (FIG. 62 ) to change.
Die von der Wand des Abgasrohres absorbierte Wärmemenge erhöht sich, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit höher wird, da die Menge an Luft pro Zeiteinheit, die gegen die Brennkraftmaschine geblasen wird, zunimmt. Daher bildet die Fahrzeuggeschwindigkeit einen der Parameter, der mit der Temperatur der Innenwand des Abgasrohres in Korrelation steht. Gemäß dem oben erläuterten Merkmal ist somit die Fahrzeuggeschwindigkeit in den Parameter enthalten, so dass die Temperatur der Innenwand des Abgasrohres noch präziser berechnet werden kann.The amount of heat absorbed by the wall of the exhaust pipe increases as the vehicle speed becomes higher because the amount of air per unit time blown against the engine increases. Therefore, the vehicle speed constitutes one of the parameters correlated with the temperature of the inner wall of the exhaust pipe. According to the above-explained feature, therefore, the vehicle speed is included in the parameter, so that the temperature of the inner wall of the exhaust pipe can be calculated more precisely.
Gemäß einem noch weiteren Merkmal der Erfindung ist eine einen Wirbel erzeugende Vorrichtung (72) in dem Abgasrohr (40) an einer stromaufwärtigen Seite der Reinigungsvorrichtung (52) vorgesehen, um in dem Abgas einen Wirbel zu erzeugen.According to yet a further feature of the invention is a vortex generating device ( 72 ) in the exhaust pipe ( 40 ) on an upstream side of the cleaning device ( 52 ) is provided to generate a vortex in the exhaust gas.
Gemäß dem zuvor erläuterten Merkmal kann das Reduktionsmittel mit Hilfe der einen Wirbel erzeugenden Vorrichtung weitreichend versprüht werden, und es kann dadurch das Anhaften an dem Abgasrohr, was durch das Reduktionsmittel hervorgerufen wird, in richtiger Weise unterdrückt werden. Auch kann das Anhaften an dem Ab gasrohr noch weiter in richtiger Weise unterdrückt werden, da der Wirbel, der in dem Abgas erzeugt wird, die Wärmemenge erhöht, die durch das Abgasrohr (40) aufgenommen wird.According to the feature explained above, the reducing agent can be widely sprayed by means of the vortex generating device, and thereby the adhesion to the exhaust pipe caused by the reducing agent can be properly suppressed. Also, the adhesion to the exhaust gas pipe can be further properly suppressed because the vortex generated in the exhaust gas increases the amount of heat passing through the exhaust pipe (FIG. 40 ) is recorded.
Das Reduktionsmittel besteht aus Carbarnid-Wasser (Harnstoff-Wasser oder Kohlensäurediamid-Wasser).The reducing agent consists of carbarnide water (urea-water or carbonic acid diamide-water).
Es ist bekannt, dass ein Produkt der thermischen Zersetzung für das Carbamid-Wasser (Harnstoff-Wasser) in dem Abgasrohr in einem Fall abgetrennt werden kann, wenn das Abgasrohr nicht in ausreichender Weise erhitzt wird. Demzufolge ist die Änderung der Frequenz für die Carbarnid-Zugabe oder Harnstoff-Zugabe oder die Änderung des Injektionsdruckes für das Carbarnid-Wasser oder Harnstoff-Wasser vorteilhaft, wenn das Carbarnid-Wasser (Harnstoff-Wasser) als Reduktionsmittel verwendet wird.It is known that a product of thermal decomposition for the carbamide-water (urea-water) in the exhaust pipe can be separated in a case where the exhaust pipe is not heated sufficiently. Accordingly, changing the frequency for the carbarnide addition or addition of urea or changing the injection pressure for the carbarnid water or urea-water is advantageous if the carbarnide Water (urea-water) is used as a reducing agent.
Gemäß einem noch weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung wird das Abgas-Reinigungsgerät mit den zuvor erläuterten Merkmalen bei einem Abgas-Reinigungssystem für eine Brennkraftmaschine zum Einsatz gebracht.According to still another feature of the present invention, the exhaust gas purifying apparatus having the above-mentioned features is applied to an exhaust gas purifying system for an internal combustion engine.
Da das Abgas-Reinigungsgerät den Änderungsabschnitt in der oben erläuterten Weise aufweist, wird das Abgas-Reinigungssystem auch zuverlässiger.Since the exhaust gas purifying apparatus has the changing portion in the above-explained manner, the exhaust gas purifying system also becomes more reliable.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb eines entsprechenden Abgas-ReinigungsgerätsAnother aspect of the present invention relates to a method of operating a corresponding exhaust gas purifier
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die oben erläuterten und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich klarer anhand der folgenden detaillierten Beschreibung unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:The above-described and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description made with reference to the accompanying drawings. In the drawings show:
1 eine schematische Ansicht, die einen Systemaufbau gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wiedergibt; 1 a schematic view showing a system structure according to a first embodiment of the present invention;
2 eine schematische Ansicht, welche eine einen Wirbel erzeugende Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht; 2 a schematic view illustrating a vortex generating device according to the first embodiment;
3 eine Ansicht zur Erläuterung eines Prinzips der ersten Ausführungsform; 3 a view for explaining a principle of the first embodiment;
4 ein Flussdiagramm, welches einen Prozess zum Steuern des NOx-Reinigungsbetriebes gemäß der ersten Ausführungsform zeigt; 4 FIG. 10 is a flowchart showing a process for controlling the NO x purifying operation according to the first embodiment; FIG.
5A und 5B Zeitdiagramme zur Darstellung der Betriebsbedingungen eines Carbamid-Wasser-Zusetzventils gemäß der ersten Ausführungsform; 5A and 5B Time charts showing the operating conditions of a carbamide-Wasser-Zusetzventils according to the first embodiment;
6A bis 6G Zeitdiagramme, welche die Betriebsbedingungen für die Steuerung des NOx-Reinigungsbetriebes wiedergeben; 6A to 6G Timing charts representing the operating conditions for the control of the NO x purge operation;
7 ein Flussdiagramm, welches einen Prozess zum Steuern des NOx-Reinigungsbetriebes gemäß einer zweiten Ausführungsform wiedergibt; 7 FIG. 10 is a flowchart showing a process of controlling the NO x purge operation according to a second embodiment; FIG.
8 eine schematische Ansicht, welche eine modifizierte Ausführungsform der einen Wirbel erzeugenden Vorrichtung gemäß der oben erläuterten Ausführungsformen zeigt; und 8th a schematic view showing a modified embodiment of the vortex generating device according to the embodiments explained above; and
9A und 9B schematische Ansichten, die eine weitere modifizierte Ausführungsform der einen Wirbel erzeugenden Vorrichtung gemäß der oben aufgeführten Ausführungsformen veranschaulichen. 9A and 9B schematic views illustrating another modified embodiment of the vortex generating device according to the above-mentioned embodiments.
(Erste Ausführungsform)First Embodiment
Ein Abgas-Reinigungsgerät für eine Brennkraftmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Hinweis auf die Zeichnungen erläutert.An exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention will now be explained with reference to the drawings.
Eine Dieselmaschine (10) ist eine Brennkraftmaschine, die eine Hubkolbenmaschinen-Konstruktion aufweist. Eine Luftreinigungsvorrichtung (Luftfilter) 14 ist an einer stromaufwärtigen Seite eines Ansaugrohres 12 der Dieselmaschine 10 vorgesehen. Ein Temperatursensor 16 zum Detektieren der Temperatur der Ansaugluft und ein Luftströmungs-Messgerät 18 zum Detektieren der Ansaugluftmenge sind an der Luftreinigungsvorrichtung 14 vorgesehen. Eine Turbo-Ladevorrichtung 20 ist an einer stromabwärtigen Seite der Luftreinigungsvorrichtung 14 angeordnet. Die Super-Ladeluft von dem Turbo-Lader 20 wird durch einen Zwischenkühler 22 abgekühlt und wird einer stromabwärtigen Seite des Ansaugrohres 12 zugeführt. Die Luft wird dann einer Verbrennungskammer 28 über eine Drosselklappe 24 zugeführt, um einen Betriebsbereich des Ansaugrohres 12 und eines Einlassventils 26 zu steuern, um einen Durchgang oder Kanal zu öffnen und zu schließen, und zwar zwischen der Verbrennungskammer 28 und dem Ansaugrohr 12.A diesel engine ( 10 ) is an internal combustion engine having a reciprocating engine construction. An air purifier (air filter) 14 is on an upstream side of an intake pipe 12 the diesel engine 10 intended. A temperature sensor 16 for detecting the temperature of the intake air and an air flow meter 18 for detecting the intake air amount are at the air purification device 14 intended. A turbo charger 20 is at a downstream side of the air purification device 14 arranged. The super charge air from the turbo charger 20 is through an intercooler 22 cooled and becomes a downstream side of the intake pipe 12 fed. The air is then a combustion chamber 28 over a throttle 24 supplied to an operating area of the intake manifold 12 and an intake valve 26 to open and close a passage or channel between the combustion chamber 28 and the intake pipe 12 ,
Die Luft, welche der Verbrennungskammer 28 zugeführt wird, wird komprimiert und wird zusammen mit Brennstoff (Dieselöl) bei hohem Druck (beispielsweise mehrere 10 bis 200 MPa) verbrannt, welcher durch ein Brennstoff-Einspritzventil 30 eingespritzt wird. Das Brennstoff-Einspritzventil 30 besitzt ein vorderes Ende, welches in die Verbrennungskammer 28 hineinragt. Die durch die Verbrennung erzeugte Energie wird in eine Drehenergie für eine Kurbelwelle 34 mit Hilfe eines Kolbens 32 umgewandelt. Ein Winkelsensor 36 für den Kurbelwellenwinkel ist benachbart der Kurbelwelle 34 vorgesehen, um die Drehwinkelposition derselben zu detektieren.The air, which is the combustion chamber 28 is compressed and is burned together with fuel (diesel oil) at high pressure (for example several 10 to 200 MPa), which through a fuel injection valve 30 is injected. The fuel injector 30 has a front end which enters the combustion chamber 28 protrudes. The energy generated by the combustion becomes a rotational energy for a crankshaft 34 with the help of a piston 32 transformed. An angle sensor 36 for the crankshaft angle is adjacent to the crankshaft 34 provided to detect the rotational angular position thereof.
Die Luft und der Brennstoff, die in der Brennkammer 28 verbrannt wurden, werden in Form von Abgas in ein Abgasrohr 40 in Einklang mit einer Öffnungsoperation eines Abgasventils 38 ausgestoßen. Das Abgasrohr 40 auf einer stromaufwärtigen Seite der Turbo-Ladevorrichtung 20 ist mit dem Ansaugrohr 12 über ein EGR(Abgas-Rezirkulations)-Rohr 42 verbunden. Ein Teil des Abgases, welches in das Abgasrohr 40 emittiert wird, wird zu dem Ansaugrohr 12 geführt (rezirkuliert), und zwar abhängig von dem Öffnungsgrad eines EGR-Ventils 46, welches einen Öffnungsbereich bzw. Öffnungsquerschnitt eines Strömungskanals des EGR-Rohres 42 steuert. Das Abgas, welches durch das EGR-Rohr erneut zirkuliert, wird bei einem EGR-Kühler 44 abgekühlt.The air and the fuel in the combustion chamber 28 are burned in the form of exhaust gas in an exhaust pipe 40 in accordance with an opening operation of an exhaust valve 38 pushed out. The exhaust pipe 40 on an upstream side of the turbo charger 20 is with the intake pipe 12 via an EGR (exhaust gas recirculation) pipe 42 connected. A part of the exhaust gas which enters the exhaust pipe 40 is emitted, becomes the intake pipe 12 guided (recirculated), depending on the degree of opening of an EGR valve 46 which one Opening area or opening cross-section of a flow channel of the EGR tube 42 controls. The exhaust gas recirculating through the EGR pipe becomes an EGR cooler 44 cooled.
Eine Nachbehandlungs-Vorrichtung ist in dem Abgasrohr 40 an einer stromabwärtigen Seite der Turbo-Ladevorrichtung 20 vorgesehen. Die Nachbehandlungs-Vorrichtung besteht aus einem Oxidationskatalysator 50, einem Carbamid(Harnstoff)-Katalysator 52 eines selektiven Reduktionstyps (im Folgenden als Carbamid-SCR 52 bezeichnet), und aus einem Ammoniak-Gleit- oder Schlupf-Katalysator 54, wobei solche Katalysatoren in dieser Reihenfolge von stromaufwärts nach stromabwärts des Abgasrohres 40 angeordnet sind. Der Ammoniak-Gleit- oder Schlupf-Katalysator 54 besteht aus einem Katalysator, um eine übermäßige Menge an Ammoniak zu entfernen, die nicht mit NOx an dem Carbamid-SCR 52 reagiert hat und in das Abgasrohr 40 auf der stromabwärtigen Seite des Carbamid-SCR 52 ausgestoßen wird. Beispielsweise besteht der Ammoniak-Gleit- oder Schlupf-Katalysator 54 aus einem Oxidations-Katalysator.An aftertreatment device is in the exhaust pipe 40 on a downstream side of the turbocharger 20 intended. The aftertreatment device consists of an oxidation catalyst 50 , a carbamide (urea) catalyst 52 of a selective reduction type (hereinafter referred to as carbamide SCR 52 and an ammonia slip or slip catalyst 54 Such catalysts being in this order from upstream to downstream of the exhaust pipe 40 are arranged. The ammonia slip or slip catalyst 54 consists of a catalyst to remove an excessive amount of ammonia that does not react with NO x on the carbamide SCR 52 has reacted and in the exhaust pipe 40 on the downstream side of the carbamide SCR 52 is ejected. For example, there is the ammonia slip or slip catalyst 54 from an oxidation catalyst.
Ein auf der stromaufwärtigen Seite befindlicher NOx-Sensor 56 zum Detektieren der NOx-Dichte des Abgases und ein Temperatursensor 58 zum Detektieren der Temperatur des Abgases sind in dem Abgasrohr 40 zwischen dem Oxidations-Katalysator 50 und dem Carbamid-SCR 52 vorgesehen. Ein auf der stromabwärtigen Seite vorhandener NOx-Sensor 60 detektiert die NOx-Dichte und ist in dem Abgasrohr 40 zwischen dem Carbamid-SCR 52 und dem Ammoniak-Gleit- oder Schlupf-Katalysator 54 vorgesehen. Die Nachbehandlungs-Vorrichtung umfasst auch ein DPF (Diesel-Teilchen-Filter) (nicht gezeigt) zum Einfangen von Teilchenmaterialien (PM), die in dem Abgas enthalten sind. Das DPF kann auch zusammenhängend oder einstückig mit dem Oxidations-Katalysator 50 ausgebildet sein oder kann auch in dem Abgasrohr 40 auf einer stromabwärtigen Seite des Oxidations-Katalysators 50 vorgesehen sein.An on-the upstream side NOx sensor 56 for detecting the NO x density of the exhaust gas and a temperature sensor 58 for detecting the temperature of the exhaust gas are in the exhaust pipe 40 between the oxidation catalyst 50 and the carbamide SCR 52 intended. An on-downstream NO x sensor 60 detects the NO x density and is in the exhaust pipe 40 between the carbamide SCR 52 and the ammonia slip or slip catalyst 54 intended. The aftertreatment device also includes a DPF (Diesel Particulate Filter) (not shown) for trapping particulate matter (PM) contained in the exhaust gas. The DPF may also be contiguous or integral with the oxidation catalyst 50 be formed or can also be in the exhaust pipe 40 on a downstream side of the oxidation catalyst 50 be provided.
Ein Carbamid-Wasser-Zusetzventil 62 ist in dem Abgasrohr 40 zwischen dem Oxidations-Katalysator 50 und dem Carbamid-SCR 52 vorgesehen. Das Carbamid-Wasser-Zusetzventil 62 besteht aus einer elektronisch gesteuerten Ventilvorrichtung, welche Carbamid-Wasser (Harnstoff-Wasser), welches von einem Carbamid-Wassertank 64 aus in das Abgasrohr 40 zugeführt wird, injiziert, um das Carbamid-Wasser (Harnstoff-Wasser) dem Abgas zuzusetzen. Der Carbamid-Wassertank 64 besteht aus einem hermetisch verschlossenen Behälter mit einer Haube oder einem Verschlussdeckel. Es ist Carbamid-Wasser mit einer vorbestimmten Dichte (beispielsweise 32,5%) in dem Carbamid-Wassertank 64 gespeichert. Der Carbamid-Wassertank 64 ist mit dem Carbamid-Wasser-Zusetzventil 62 über ein Carbamid-Wasser-Versorgungsrohr 66 verbunden. Eine Carbamid-Wasserpumpe 68, die elektronisch gesteuert ist, ist in dem Carbamid-Wasser-Versorgungsrohr 66 vorgesehen, um das Carbamid-Wasser aus dem Carbamid-Wassertank 64 abzuziehen und um dieses unter Druck gesetzte Carbamid-Wasser dem Carbamid-Wasser-Zusetzventil 62 zuzuführen. Ein Drucksensor 70 ist in dem Carbamid-Wasser-Versorgungsrohr 66 auf einer stromabwärtigen Seite der Carbamid-Wasserpumpe 68 vorgesehen, um den Druck des unter Druck gesetzten Carbamid-Wassers zu detektieren.A carbamide water addition valve 62 is in the exhaust pipe 40 between the oxidation catalyst 50 and the carbamide SCR 52 intended. The carbamide water addition valve 62 consists of an electronically controlled valve device, which contains carbamide-water (urea-water), which comes from a carbamide-water tank 64 out into the exhaust pipe 40 is injected to add the carbamide water (urea-water) to the exhaust gas. The carbamide water tank 64 consists of a hermetically sealed container with a hood or a closure lid. It is carbamide water having a predetermined density (for example, 32.5%) in the carbamide water tank 64 saved. The carbamide water tank 64 is with the carbamide water addition valve 62 via a carbamide water supply pipe 66 connected. A carbamide water pump 68 which is electronically controlled is in the carbamide water supply pipe 66 provided the carbamide water from the carbamide water tank 64 and remove this pressurized carbamide water from the carbamide water addition valve 62 supply. A pressure sensor 70 is in the carbamide water supply pipe 66 on a downstream side of the carbamide water pump 68 provided to detect the pressure of the pressurized carbamide water.
Die einen Wirbel erzeugende Vorrichtung 72 ist in dem Abgasrohr 40 auf einer stromaufwärtigen Seite des Carbamid-Wasser-Zusetzventils 62 vorgesehen, um eine Wirbelströmung in dem Abgas zu erzeugen, welches in dem Abgasrohr 40 strömt. Die einen Wirbel erzeugende Vorrichtung 72 erzeugt eine Wirbelströmung in dem Abgas, indem sie eine Querschnittstruktur eines Strömungskanals des Abgasrohres 40 transformiert. Eine Konstruktion der einen Wirbel erzeugenden Vorrichtung 72 ist in 2 gezeigt. Wie aus 2 hervorgeht, besitzt die einen Wirbel erzeugende Vorrichtung 72 einen Schaufel- oder Flügel-Abschnitt 72a, der aus vielen Schaufeln oder Flügeln (bei der Ausführungsform acht Flügel) zusammengesetzt ist. Die Gestalt des Schaufel- oder Flügelabschnitts 72a kann eine solche Konfiguration aufweisen, durch die ein Teil der Strömungsenergie des Abgases in eine Strömung umgesetzt wird, welche eine Strömungskomponente in einer Umfangsrichtung des Abgasrohres 40 aufweist. In der Zeichnung ist eine elliptische Gestalt als Konfiguration des Schaufel- oder Flügelabschnitts 72a gezeigt, wobei ein konkaver Abschnitt an einem Zwischenabschnitt von jedem Flügel oder jeder Schaufel ausgebildet ist.The vortex generating device 72 is in the exhaust pipe 40 on an upstream side of the carbamide water clogging valve 62 provided to generate a turbulent flow in the exhaust gas, which in the exhaust pipe 40 flows. The vortex generating device 72 generates a swirling flow in the exhaust gas by forming a cross-sectional structure of a flow channel of the exhaust pipe 40 transformed. A construction of the vortex generating device 72 is in 2 shown. How out 2 shows that has a vortex generating device 72 a blade or wing section 72a composed of many blades or vanes (in the embodiment, eight wings). The shape of the blade or wing section 72a may have such a configuration by which a part of the flow energy of the exhaust gas is converted into a flow having a flow component in a circumferential direction of the exhaust pipe 40 having. In the drawing, an elliptical shape is a configuration of the blade or wing portion 72a shown, wherein a concave portion is formed at an intermediate portion of each wing or each blade.
Bei dem Carbamid-SCR-System, welches aus dem Carbamid-SCR 52, dem Carbamid-Wasser-Zusetzventil 62 und so weiter zusammengesetzt ist, wird das Carbamid-Wasser (Harnstoff-Wasser) dem Abgasrohr 40 durch das Carbamid-Wasser-Zusetzventil 62 zugeführt (zugesetzt), so dass das Carbamid-Wasser zusammen mit dem Abgas zu der Carbamid-SCR 52 zugeführt wird. Als ein Ergebnis wird eine Entoxidierungs-Reaktion für das NOx in dem Carbamid-SCR 52 ausgeführt, um das Abgas zu reinigen.In the carbamide SCR system, which consists of the carbamide SCR 52 , the carbamide water addition valve 62 and so forth, the carbamide water (urea-water) becomes the exhaust pipe 40 through the carbamide water addition valve 62 supplied (added), so that the carbamide water together with the exhaust gas to the carbamide SCR 52 is supplied. As a result, a deoxidation reaction for the NO x in the carbamide SCR 52 performed to clean the exhaust gas.
Um mehr in Einzelheiten zu gehen, so wird das Carbamid-Wasser, welches über das Carbamid-Wasser-Zusetzventil 62 injiziert wird, durch die Wärme des Abgases hydrolysiert, und es wird Ammoniak (NH3) als Reduktionsmittel in Einklang mit chemischen Reaktionen der folgenden Formel (c1) erzeugt: (NH2)2CO + H2O → 2NH3 + CO2 (c1) To go into more detail, so is the carbamide water, which passes through the carbamide water addition valve 62 is hydrolyzed by the heat of the exhaust gas, and ammonia (NH3) is generated as a reducing agent in accordance with chemical reactions of the following formula (c1): (NH 2 ) 2 CO + H 2 O → 2NH 3 + CO 2 (c1)
Wenn das Abgas durch die Carbamid-SCR 52 strömt, wird NOx, welches in dem Abgas enthalten ist, selektiv durch den Ammoniak entoxidiert, um das Abgas zu reinigen. 4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O (c2) 6NO2 + 8NH3 → 7N2 + 12H2O (c3) NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2O (c4) When the exhaust gas through the carbamide SCR 52 flows, NOx, which is contained in the exhaust gas is selectively deoxidized by the ammonia to purify the exhaust gas. 4NO + 4NH 3 + O 2 → 4N 2 + 6H 2 O (c2) 6NO 2 + 8NH 3 → 7N 2 + 12H 2 O (c3) NO + NO 2 + 2NH 3 → 2N 2 + 3H 2 O (c4)
Die elektronische Steuereinheit (ECU) 80 ist eine Steuereinheit zum Steuern verschiedener Arten von Stellgliedern, wie beispielsweise zum Steuern des Brennstoff-Einspritzventils 30 für die Dieselmaschine 10. Die ECU 80 empfängt detektierte Signale von den oben erläuterten verschiedenen Sensoren, um die Betriebsbedingungen der Dieselmaschine 10 zu detektieren, empfängt ein detektiertes Signal von einem Beschleunigungssensor 82 eines Betätigungshubes durch einen Fahrzeugfahrer in Bezug auf ein Gaspedal, ein detektiertes Signal von einem Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 84 zum Detektieren der Fahrzeuggeschwindigkeit usw., so dass die ECU 80 die Steuerbeträge (Drehmoment, Abgascharakteristik usw.) für die Dieselmaschine 10 basierend auf den oben genannten eingespeisten Signalen steuert.The electronic control unit (ECU) 80 is a control unit for controlling various types of actuators, such as for controlling the fuel injection valve 30 for the diesel engine 10 , The ECU 80 receives detected signals from the above-described various sensors to the operating conditions of the diesel engine 10 to detect receives a detected signal from an acceleration sensor 82 an actuation stroke by a vehicle driver with respect to an accelerator pedal, a detected signal from a vehicle speed sensor 84 for detecting the vehicle speed, etc., so that the ECU 80 the tax amounts (torque, exhaust gas, etc.) for the diesel engine 10 controls based on the above input signals.
Die ECU 80 steuert die NOx-Reinigungsoperation mit der Carbamid-SCR 52 durch Steuern des Carbamid-Wasser-Zusetzventils 62 und der Carbamid-Wasserpumpe 68, um die Charakteristik (als eine der oben genannten Steuerbeträge) für das Abgas zu steuern, welches von dem Abgasrohr 40 ausgestoßen wird. Die Steuerung hinsichtlich des Carbamid-Wasser-Zusetzventils 62 wird durch die Ausgabe eines Ventil-Öffnen-Befehlsimpulses zu dem Carbamid-Wasser-Zusetzventil 62 bei einem vorbestimmten Zyklus ausgeführt. Es wird nämlich ein Antriebsstrom einem Antriebsabschnitt (einem Solenoid-Abschnitt) des Carbamid-Wasser-Zusetzventils 62 in Einklang mit den ausgegebenen Impulsen zugeführt, so dass das Carbamid-Wasser-Zusetzventil 62 geöffnet wird, um Carbamid-Wasser zu injizieren (zuzusetzen). Wie oben dargelegt ist, steuert die ECU 80 einen EIN-AUS-Betrieb des Carbamid-Wasser-Zusetzventils 62.The ECU 80 controls the NO x purification operation with the carbamide SCR 52 by controlling the carbamide-water addition valve 62 and the carbamide water pump 68 to control the characteristic (as one of the above-mentioned control amounts) for the exhaust gas discharged from the exhaust pipe 40 is ejected. The control with regard to the carbamide-water addition valve 62 becomes the carbamide water addition valve by issuing a valve open command pulse 62 executed at a predetermined cycle. Namely, a driving current becomes a driving portion (a solenoid portion) of the carbamide-water adding valve 62 supplied in accordance with the output pulses, so that the carbamide water addition valve 62 is opened to inject (add) carbamide water. As stated above, the ECU controls 80 an on-off operation of the carbamide water addition valve 62 ,
Wenn die Temperatur eines Abgassystems (welches das Abgasrohr 40 enthält) der Dieselmaschine 10 niedrig liegt, wird der hydrolytische Wirkungsgrad von dem Carbamid-Wasser (Harnstoff-Wasser) zu dem Ammoniak reduziert. Als ein Ergebnis kann ein Produkt der thermischen Zersetzung des Carbamid-Wassers, wie beispielsweise Cyanursäure an der inneren Wandoberfläche des Abgasrohres 40 abgeschieden werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der Betriebsmodus des Carbamid-Wasser-Zusetzventils 62 so geändert, dass dabei unterdrückt wird, dass das Carbamid-Wasser, welches von dem Carbamid-Wasser-Zusetzventil 62 injiziert wird, die innere Wandoberfläche des Abgasrohres 40 nicht erreicht, wenn die Temperatur der inneren Wandoberfläche des Abgasrohres 40 niedrig ist.When the temperature of an exhaust system (which the exhaust pipe 40 contains) the diesel engine 10 is low, the hydrolytic efficiency is reduced from the carbamide-water (urea-water) to the ammonia. As a result, a product may undergo thermal decomposition of the carbamide water such as cyanuric acid on the inner wall surface of the exhaust pipe 40 be deposited. According to the present embodiment, the operation mode of the carbamide-water addition valve becomes 62 changed so that it is suppressed that the carbamide water, which of the carbamide water Zusetzventil 62 is injected, the inner wall surface of the exhaust pipe 40 not reached when the temperature of the inner wall surface of the exhaust pipe 40 is low.
3 zeigt ein Experiment-Ergebnis hinsichtlich einer Beziehung zwischen einer Injektionsstrecke (Eindringung) des Harnstoffes und einer Ventil-Öffnungsperiode für jede Harnstoff-Injektion durch das Carbamid-Wasser-Zusetzventil 62. Wie in der Zeichnung gezeigt ist, erhöht sich die Eindringung bzw. Eindringtiefe, wenn die Ventil-Öffnungsperiode länger wird. Es wird daher eine Menge des Harnstoffes bzw. des Carbamid-Wassers, welches eine innere Wandoberfläche des Abgasrohres 40 erreicht, erhöht, wenn die Ventil-Öffnungsperiode länger ist. In einem solchen Fall kann sich der Harnstoff an der inneren Wandoberfläche des Abgasrohres 40 ablagern, wenn die Temperatur der inneren Wandoberfläche des Abgasrohres 40 niedrig ist. 3 FIG. 12 shows an experiment result regarding a relationship between an injection route (penetration) of the urea and a valve opening period for each urea injection by the carbamide water addition valve. FIG 62 , As shown in the drawing, when the valve opening period becomes longer, the penetration increases. It is therefore an amount of urea or carbamide water, which is an inner wall surface of the exhaust pipe 40 reached, increases when the valve opening period is longer. In such a case, the urea may be on the inner wall surface of the exhaust pipe 40 deposit when the temperature of the inner wall surface of the exhaust pipe 40 is low.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird daher die Ventil-Öffnungsperiode für jede Einspritzung durch das Carbamid-Wasser-Zusetzventil 62 kürzer ausgelegt, wenn die Temperatur der inneren Wandoberfläche des Abgasrohres 40 niedrig ist. 4 zeigt einen Prozess zur Steuerung der NOx-Reinigungsoperation gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Der Prozess wird wiederholt durch die ECU 80 bei einem vorbestimmten Steuerzyklus ausgeführt.Therefore, according to the present embodiment, the valve opening period for each injection by the carbamide water adding valve becomes 62 designed shorter when the temperature of the inner wall surface of the exhaust pipe 40 is low. 4 FIG. 15 shows a process for controlling the NO x purifying operation according to the present embodiment. The process is repeated by the ECU 80 executed at a predetermined control cycle.
Zuerst bestimmt die ECU 80 bei einem Schritt S10, ob die Drehgeschwindigkeit der Dieselmaschine 10 höher ist als eine vorbestimmte Geschwindigkeit „α”. Der Prozess des Schrittes S10 wird ausgeführt, um zu bestimmen, ob die Dieselmaschine 10 in Betrieb ist oder nicht. Wenn die Bestimmung bei dem Schritt S10 JA lautet, bestimmt die ECU 80 bei einem Schritt S12, ob ein Flag zum Zulassen der Zugabe von Carbamid-Wasser (ein Carbamid-Zugabe-Zulassungs-Flag) EIN geschaltet ist oder nicht. Wenn die Bestimmung bei dem Schritt S12 NEIN lautet, bestimmt die ECU 80 bei einem Schritt S14, ob die Temperatur des Abgases (Abgastemperatur „TEX”), die durch den Temperatursensor 58 für das Abgas detektiert wird, höher liegt als eine vorbestimmte Temperatur „β”, um einen Betrieb der Zugabe des Carbamid-Wassers zu starten (Carbamid-Zugabe-Starttemperatur „β”). Der Prozess bei dem Schritt S14 wird ausgeführt, um zu bestimmen, ob sich dieser in einer Zeitlage befindet, bei welcher die Zugabe des Carbamid-Wassers zugelassen ist oder nicht. Die Carbamid-Zugabe-Starttemperatur „β” wird auf einen Wert (beispielsweise 180°C) eingestellt, und zwar so niedrig wie möglich. Jedoch liegt die Carbamid-Zugabe-Starttemperatur „β” höher als eine untere Grenz-Temperatur, oberhalb welcher die Carbamid-SCR 52 die Fähigkeit für die NOx-Reinigung besitzt. Wenn die Abgastemperatur „TEX” höher liegt als die Carbamid-Zugabe-Starttemperatur „β”, wird das Carbamid-Zugabe-Zulassungs-Flag bei einem Schritt S16 EIN geschaltet.First, the ECU determines 80 at a step S10, whether the rotational speed of the diesel engine 10 is higher than a predetermined speed "α". The process of step S10 is performed to determine if the diesel engine 10 in operation or not. If the determination in the step S10 is YES, the ECU determines 80 at step S12, whether or not a carbamide water addition allowance flag (a carbamide addition permission flag) is ON. When the determination in step S12 is NO, the ECU determines 80 at a step S14, whether the temperature of the exhaust gas (exhaust gas temperature "TEX") detected by the temperature sensor 58 for the exhaust gas is detected, is higher than a predetermined temperature "β" to start an operation of adding the carbamide water (carbamide addition start temperature "β"). The process at step S14 is carried out to determine if it is at a timing at which the addition of the carbamide water is allowed or not. The carbamide addition start temperature "β" is set to a value (for example, 180 ° C) as low as possible. However, the carbamide addition start temperature "β" is higher than a lower limit temperature above which the carbamide SCR 52 possesses the ability for NO x purification. If the exhaust gas temperature "TEX" is higher than the carbamide Addition start temperature "β", the carbamide addition permission flag is turned ON at a step S16.
Wenn die Bestimmung bei dem Schritt S12 JA lautet, bestimmt die ECU 80 bei einem Schritt S18, ob die Abgastemperatur „TEX” niedriger liegt als eine Schwellenwerttemperatur. Der Prozess des Schrittes S18 wird zu dem Zweck ausgeführt, um zu bestimmen, ob dieser in einer Zeitlage liegt, bei welcher die Zugabe von Carbamid-Wasser verhindert wird oder nicht. Die Schwellenwerttemperatur wird auf einen Wert eingestellt, der niedriger ist als die Carbamid-Zugabe-Starttemperatur „β”, und zwar um einen vorbestimmten Wert „ΔT”. Der vorbestimmte Wert „ΔT” entspricht einem maximalen Hysterese-Fehler, um ein Nachlauf-Phänomen zu vermeiden, bei dem die Zulassung und die Verhinderung für die Carbamid-Wasser-Zugabe häufig wiederholt werden. Wenn die Bestimmung bei dem Schritt S18 JA lautet, wird das Carbamid-Zugabe-Zulassungs-Flag bei einem Schritt S20 AUS geschaltet.If the determination in the step S12 is YES, the ECU determines 80 at a step S18, if the exhaust gas temperature "TEX" is lower than a threshold temperature. The process of the step S18 is carried out for the purpose of determining whether or not it is in a timing at which the addition of carbamide water is prevented or not. The threshold temperature is set to a value lower than the carbamide addition start temperature "β" by a predetermined value "ΔT". The predetermined value "ΔT" corresponds to a maximum hysteresis error to avoid a lagging phenomenon in which the carbamide-water addition permission and prevention are frequently repeated. When the determination in the step S18 is YES, the carbamide addition permission flag is turned OFF at a step S20.
Wenn die Bestimmung bei dem Schritt S18 NEIN lautet oder wenn der Prozess des Schrittes S16 beendet worden ist, berechnet die ECU 80 bei einem Schritt S22 die erforderliche Carbamid(Harnstoff)-Menge basierend auf der Emissions-NOx Dichte der Verbrennungskammer 28. Der detektierte Wert des stromaufwärtigen NOx-Sensors 56 wird als Emissions-NOx-Dichte verwendet. Um mehr in Einzelheiten zu gehen, so wird die erforderliche Carbamid-Menge (Harnstoff-Menge) basierend auf der Emissions-NOx-Dichte und der absorbierten Ammoniakmenge bei dem Carbamid-SCR 52 berechnet, wobei die absorbierte Ammoniakmenge in einer gut bekannten Weise geschätzt wird. Wenn der Prozess des Schrittes S22 beendet wird, verläuft der Prozess zu einem Schritt S24.If the determination at the step S18 is NO or when the process of the step S16 has ended, the ECU calculates 80 at a step S22, the required amount of carbamide (urea) based on the emission NO x density of the combustion chamber 28 , The detected value of the upstream NOx sensor 56 is used as emission NO x density. To go into more detail, the amount of carbamide required (urea amount) will be based on the emission NO x density and the amount of ammonia absorbed in the carbamide SCR 52 calculated, the amount of ammonia absorbed being estimated in a well-known manner. When the process of the step S22 is ended, the process proceeds to a step S24.
Bei dem Schritt S24 schätzt die ECU 80 die Temperatur an einer inneren Wandoberfläche des Abgasrohres 40 (im Folgenden als Innenwand-Temperatur „TIW” bezeichnet) basierend auf der Abgastemperatur „TEX”, der Umgebungstemperatur und der Fahrzeuggeschwindigkeit. Die Innenwand-Temperatur „TIW” wird als ein höherer Wert geschätzt, da die Wärmemenge, die von dem Abgas auf die Innenwand des Abgasrohres 40 übertragen wird, so betrachtet wird, dass sie größer wird, wenn die Abgastemperatur „TEX” höher wird. Auf der anderen Seite wird die Innenwand-Temperatur „TIW” als ein niedrigerer Wert geschätzt, da die Wärmemenge, die von der Innenwand des Abgasrohres 40 zum Außenbereich verläuft, so betrachtet wird, dass sie zunimmt, wenn die Umgebungstemperatur niedriger wird. Ferner wird die Innenwand-Temperatur „TIW” als ein niedrigerer Wert geschätzt, da die Strömungsmenge der Umgebungsluft, welche gegen die Wandoberfläche des Abgasrohres 40 geblasen wird, so betrachtet wird, dass diese zunimmt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit höher wird. Die zuvor erläuterte Schätzung kann unter Verwendung eines Thermal-Modells für die „Abgabe-und-Aufnahme” von Wärme ausgeführt werden, und zwar basierend auf der spezifischen Wärme der Wandoberfläche des Abgasrohres 40 usw. Die Temperatur der Ansaugluft, die durch den Ansaugluft-Temperatursensor 16 detektiert wird, wird als die oben erläuterte Umgebungstemperatur gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet.At step S24, the ECU estimates 80 the temperature at an inner wall surface of the exhaust pipe 40 (hereinafter referred to as inner wall temperature "TIW") based on the exhaust gas temperature "TEX", the ambient temperature and the vehicle speed. The inner wall temperature "TIW" is estimated to be a higher value because the amount of heat flowing from the exhaust gas to the inner wall of the exhaust pipe 40 is considered to increase as the exhaust gas temperature "TEX" becomes higher. On the other hand, the inner wall temperature "TIW" is estimated as a lower value, since the amount of heat flowing from the inner wall of the exhaust pipe 40 extends to the outside area, so it is considered that it increases as the ambient temperature gets lower. Further, the inner wall temperature "TIW" is estimated as a lower value because the flow amount of the ambient air flowing against the wall surface of the exhaust pipe 40 is considered to increase as the vehicle speed becomes higher. The above-explained estimation may be carried out by using a thermal model for the "delivery and absorption" of heat, based on the specific heat of the wall surface of the exhaust pipe 40 etc. The temperature of the intake air passing through the intake air temperature sensor 16 is detected is used as the above-described ambient temperature according to the present embodiment.
Wenn die Innenwand-Temperatur „TIW” geschätzt wird, bestimmt die ECU 80 bei einem Schritt S26, ob die geschätzte Innenwand-Temperatur „TIW” höher ist als eine vorbestimmte Temperatur „γ”. Der Prozess des Schrittes S26 wird zu dem Zweck ausgeführt, um zu bestimmen, ob sich dieser in einem Betriebszustand befindet, bei welchem Ablagerungen, die durch den Harnstoff verursacht werden, an der Innenwand des Abgasrohres 40 gerne auftreten. Die oben genannte vorbestimmte Temperatur „γ” wird auf einen Wert entsprechend einer oberen Grenze der Temperatur eingestellt, bei welcher der Harnstoff abgeschieden wird. Dann wählt die ECU 80 bei einem Schritt S28 oder bei einem Schritt S30, was von der Bestimmung bei dem Schritt S26 abhängig ist, eine Frequenz der Carbamid-Zugabe (eine Frequenz des EIN-AUS-Betriebes des Carbamid-Wasser-Zusetzventils 62), die eine inverse Zahl eines Intervalls zum Hinzugeben des Carbamid-Wassers durch das Carbamid-Wasser-Zusetzventil 62 ist.When the inside wall temperature "TIW" is estimated, the ECU determines 80 at a step S26, if the estimated inside wall temperature "TIW" is higher than a predetermined temperature "γ". The process of step S26 is performed for the purpose of determining whether it is in an operating state in which deposits caused by the urea on the inner wall of the exhaust pipe 40 like to perform. The above-mentioned predetermined temperature "γ" is set to a value corresponding to an upper limit of the temperature at which the urea is precipitated. Then select the ECU 80 at a step S28 or at a step S30, which depends on the determination at the step S26, a carbamide addition frequency (a frequency of the carbamide-water clogging valve ON-OFF operation 62 ), which is an inverse number of an interval for adding the carbamide water through the carbamide water addition valve 62 is.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird eine erste Frequenz „f1” für die Carbamid-Zugabe ausgewählt, wenn die Innenwand-Temperatur „TIW” höher ist als die vorbestimmte Temperatur „γ”, während eine zweite Frequenz „f2” für die Carbamid-Zugabe ausgewählt wird, wenn die Innenwand-Temperatur „TIW” niedriger liegt als die vorbestimmte Temperatur „γ”, und wobei die zweite Frequenz „f2” für die Carbamid-Zugabe auf einen höheren Wert als die erste Frequenz „f1” für die Carbamid-Zugabe eingestellt wird. Dies ist deshalb der Fall, da die erforderliche Carbamid- bzw. Harnstoff-Menge, die bei dem Schritt S22 berechnet wird, beibehalten wird, und zwar selbst dann, wenn die Ventil-Betriebsperiode für einen Betriebszyklus des Carbamid-Wasser-Zusetzventils 62 abgesenkt wird. Mit anderen Worten wird die Carbamid-Zugabemenge für einen Betriebszyklus (Ventil-Öffnungsoperation) abgesenkt, wenn die Ventil-Öffnungsperiode kürzer wird. Es ist daher erforderlich, den Intervall für die Zugabe des Harnstoffes zu verkürzen, wenn die Ventil-Öffnungsperiode kürzer wird, um die Carbamid-Zugabemenge für eine bestimmte Carbamid-Zugabeperiode auf dem gleichen Wert zu halte.According to the present embodiment, a first frequency "f1" for the carbamide addition is selected when the inside wall temperature "TIW" is higher than the predetermined temperature "γ", while a second frequency "f2" is selected for the carbamide addition when the inner wall temperature "TIW" is lower than the predetermined temperature "γ", and wherein the second carbamide addition frequency "f2" is set to a higher value than the carbamide addition first frequency "f1" , This is because the required amount of carbamide, which is calculated in step S22, is maintained even if the valve operating period is one cycle of duty of the carbamide-water clogging valve 62 is lowered. In other words, the carbamide addition amount for one operation cycle (valve opening operation) is lowered as the valve opening period becomes shorter. It is therefore necessary to shorten the urea addition interval as the valve opening period becomes shorter in order to maintain the carbamide addition amount at the same level for a given carbamide addition period.
Wenn der Prozess bei dem Schritt S28 oder bei dem Schritt S30 beendet worden ist, berechnet die ECU 80 die Ventil-Öffnungsperiode für einen Betriebszyklus des Carbamid-Wasser-Zusetzventils 62, was bei einem Schritt S32 erfolgt, basierend auf der erforderlichen Carbamid- bzw. Harnstoff-Menge und der ausgewählten Frequenz für Carbamid-Zugabe. Die 5A und 5B zeigen jeweils die Ventil-Öffnungsperioden bei der ersten und der zweiten Frequenz „f1” und „f2” für die Harnstoff-Zugabe, wobei die erforderliche Harnstoff-Menge für jeden Fall zueinander gleich groß ist. Eine Summe der Ventil-Öffnungsperioden für die bestimmte Carbamid-Zugabeperiode im Betrieb der Carbamid-Zugabe bei der zweiten Frequenz „f2” wird in bevorzugter Weise größer eingestellt als eine Summe der Ventil-Öffnungsperioden für die bestimmte Carbamid-Zugabeperiode im Betrieb der Carbamid-Zugabe bei der ersten Frequenz „f1”, damit die Carbamid-Zugabemenge für die bestimmte Carbamid-Zugabeperiode einander gleich gemacht wird bei den Frequenzen „f1” und „f2”. Die Summen der Ventil-Öffnungsperioden (in den Betrieben mit den Frequenzen von „f1” und „f2”) sind zueinander nicht gleich, wie oben beschrieben worden ist. Dies ist deshalb der Fall, da dann, wenn ein Einspritzverhältnis (ein vorangehendes Einspritzverhältnis) zu einer Zeitlage einer Ventilöffnung an dem Carbamid-Wasser-Zusetzventil 62 verglichen wird mit einem Einspritzverhältnis (einem nachfolgenden Einspritzverhältnis) bei einer Zeitlage, die auf die Ventilöffnung folgt, das nachfolgende Einspritzverhältnis sehr leicht größer sein kann als das vorhergehende Einspritzverhältnis.When the process has ended in step S28 or step S30, calculated the ECU 80 the valve opening period for one cycle of operation of the carbamide-water addition valve 62 which occurs at step S32 based on the amount of carbamide or urea required and the selected carbamide addition frequency. The 5A and 5B In each case, the valve opening periods at the first and the second frequency "f1" and "f2" for the urea addition, wherein the required amount of urea for each case equal to each other. A sum of the valve open periods for the particular carbamide addition period in the carbamide addition operation at the second frequency "f2" is preferably set greater than a sum of the valve open periods for the particular carbamide addition period in the carbamide addition operation at the first frequency "f1", so that the carbamide addition amount for the particular carbamide addition period is made equal to each other at the frequencies "f1" and "f2". The sums of the valve opening periods (in the operations having the frequencies of "f1" and "f2") are not equal to each other as described above. This is the case, therefore, when an injection ratio (a previous injection ratio) at a timing of valve opening on the carbamide-water addition valve 62 is compared with an injection ratio (a subsequent injection ratio) at a timing following the valve opening, the subsequent injection ratio may be very slightly larger than the previous injection ratio.
Wenn der Prozess des Schrittes S32, der in 4 gezeigt ist, beendet worden ist, wird eine Operation für die Carbamid-Zugabe durch Betätigen des Carbamid-Wasser-Zusetzventils 62 bei einem Schritt S34 ausgeführt. Wenn die Bestimmung bei dem Schritt S10 oder S14 NEIN lautet oder wenn der Prozess bei dem Schritt S20 oder S34 beendet worden ist, wird der gesamte Prozess von 4 beendet.If the process of step S32, in 4 has been completed, a carbamide addition operation is performed by operating the carbamide-water addition valve 62 executed at a step S34. If the determination at step S10 or S14 is NO, or when the process at step S20 or S34 has ended, the entire process of FIG 4 completed.
Die 6A bis 6G zeigen jeweils die Betriebsbedingungen für die Carbamid-Zugabe, die in Einklang mit dem oben erläuterten Prozess, der in 4 gezeigt ist, ausgeführt wird. Um mehr ins Detail zu gehen, so zeigt 6A den Übergang der Fahrzeuggeschwindigkeit, 6B zeigt den Übergang einer Umgebungstemperatur, 6C zeigt den Übergang der Abgastemperatur „TEX”, 6D zeigt den Übergang der Innenwand-Temperatur „TIW” des Abgasrohres, 6I zeigt den Übergang der NOx-Emissionsdichte, 6F zeigt den Übergang der Carbamid-Zugabemenge und 6G zeigt den Übergang der Frequenz für die Carbamid-Zugabe.The 6A to 6G respectively show the operating conditions for the carbamide addition, which, in accordance with the process described above, which in 4 is shown executed. To go into more detail, so shows 6A the transition of vehicle speed, 6B shows the transition of an ambient temperature, 6C shows the transition of the exhaust gas temperature "TEX", 6D shows the transition of the inner wall temperature "TIW" of the exhaust pipe, 6I shows the transition of NO x emission density, 6F shows the transition of the carbamide addition amount and 6G shows the transition of the carbamide addition frequency.
Wie in den 6A bis 6G gezeigt ist, gibt es einen Zustand oder eine Bedingung (während einer Periode nach einem Zeitpunkt t4), bei dem die Innenwand-Temperatur „TIW” des Abgasrohres niedriger wird als die vorbestimmte Temperatur „γ”, und zwar selbst wenn die Abgastemperatur höher liegt als die Carbamid-Zugabe-Starttemperatur „β” und dadurch die Carbamid-SCR 52 bereit ist, NOx zu reinigen bzw. zu beseitigen. In einem solchen Betriebszustand kann sehr leicht eine Ablagerung in dem Abgasrohr 40 auftreten, verursacht durch den Harnstoff. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird daher die zweite Frequenz „f2” für die Carbamid-Zugabe zu dem Zeitpunkt t4 ausgewählt, so dass die Ablagerung, die durch den Harnstoff verursacht wird, in geeigneter Weise unterdrückt werden kann.As in the 6A to 6G is shown, there is a condition or condition (during a period after time t4) when the inner wall temperature "TIW" of the exhaust pipe becomes lower than the predetermined temperature "γ" even if the exhaust gas temperature is higher than the carbamide addition start temperature "β" and thereby the carbamide SCR 52 is willing to clean or eliminate NO x . In such an operating state, a deposit in the exhaust pipe can very easily 40 occur, caused by the urea. Therefore, according to the present embodiment, the second frequency "f2" is selected for the carbamide addition at the time point t4, so that the deposit caused by the urea can be appropriately suppressed.
Die Ablagerung an der Innenwandfläche des Abgasrohres 40, die aus einem Harnstoff-Polymer besteht, wird verdampft, wenn diese auf eine Temperatur höher als 300°C gebracht wird, so dass dabei Ammoniak erzeugt wird. Wenn demzufolge die Ablagerung an dem Abgasrohr 40 anhaftet, kann die Genauigkeit eines geschätzten Wertes hinsichtlich des Ammoniak-Absorptionsbetrages oder der Ammoniak-Absorptionsmenge bei dem Carbamid-SCR 52 absinken, oder es kann ein Ammoniak-Gleitphänomen auftreten, bei welchem Ammoniak zur stromabwärtigen Seite von dem Carbamid-SCR 52 leckt. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform können jedoch solche ungünstigen Fälle in einer geeigneten Weise vermieden werden, indem die Aufmerksamkeit auf die Innenwand-Temperatur „TIW” des Abgasrohres gelenkt wird.The deposit on the inner wall surface of the exhaust pipe 40 , which consists of a urea polymer, is vaporized when it is brought to a temperature higher than 300 ° C, thereby generating ammonia. As a result, if the deposit on the exhaust pipe 40 The accuracy of an estimated value with respect to the ammonia absorption amount or the ammonia absorption amount in the carbamide-SCR 52 or an ammonia slip phenomenon may occur in which ammonia flows to the downstream side of the carbamide SCR 52 licks. However, according to the present embodiment, such adverse cases can be avoided in a suitable manner by focusing attention on the inner wall temperature "TIW" of the exhaust pipe.
Es ist auch möglich, die zweite Frequenz „f2” unabhängig von der Innenwand-Temperatur „TIW” des Abgasrohres zu wählen, um das Ablagern an dem Abgasrohr 40 zu unterdrücken. Es wird jedoch die Zahl der Injektionen durch das Carbamid-Wasser-Zusetzventil 62 in dem oben erläuterten Fall erhöht. Daher kann die Verschleißgeschwindigkeit in Verbindung mit dem Carbamid-Wasser-Zusetzventil 62 erhöht werden, so dass dann die Zuverlässigkeit des Produktes absinkt.It is also possible to choose the second frequency "f2" independently of the inner wall temperature "TIW" of the exhaust pipe to deposit on the exhaust pipe 40 to suppress. However, it becomes the number of injections by the carbamide-water addition valve 62 increased in the case explained above. Therefore, the wear rate in conjunction with the carbamide water addition valve 62 be increased so that then the reliability of the product decreases.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden die folgenden Vorteile erreicht.
- (1) Wenn die Innenwand-Temperatur des Abgasrohres 40 niedrig ist, wird die Ventil-Öffnungsperiode für das Carbamid-Wasser-Zusetzventil 62 für jeden Betriebszyklus verkürzt. Als ein Ergebnis kann eine Erhöhung in der Zahl der Teile unterdrückt werden, und auch das durch den Harnstoff verursachte Ablagern an der Innenwand des Abgasrohres 40 kann in geeigneter Weise verhindert werden.
- (2) Die Frequenz bzw. Häufigkeit für die Harnstoff-Zugabe, die als eine inverse Zahl des Intervalls der Harnstoff-Zugabe definiert ist, wird erhöht, während jedoch die Ventil-Öffnungsperiode des Carbamid-Wasser-Zusetzventils 62 für jeden Betriebszyklus verkürzt wird. Als ein Ergebnis kann die Harnstoff-Zugabemenge für die bestimmte Zugabeperiode auf einem Wert gemäß der erforderlichen Harnstoffmenge beibehalten werden.
- (3) Die Innenwand-Temperatur „TIW” des Abgasrohres 40 wird basierend auf der Abgastemperatur „TEX” und der Umgebungstemperatur geschätzt. Als ein Ergebnis kann die Innenwand-Temperatur „TIW” richtig oder genau geschätzt werden.
- (4) Die Fahrzeuggeschwindigkeit ist mit der Schätzung der Innenwand-Temperatur „TIW” des Abgasrohres 40 gekoppelt. Als ein Ergebnis kann die Innenwand-Temperatur „TIW” mit höherer Präzision geschätzt werden.
- (5) Die einen Wirbel erzeugende Vorrichtung 72 zum Verwirbeln des Abgases ist in dem Abgasrohr 40 auf der stromaufwärtigen Seite der Carbamid-SCR 52 vorgesehen. Als ein Ergebnis wird das Carbamid-Wasser weitreichend verteilt, so dass eine Ablagerung an der Innenwand des Abgasrohres 40, die durch den Harnstoff verursacht wird, in geeigneter und richtiger Weise unterdrückt wird.
According to the present embodiment, the following advantages are achieved. - (1) When the inner wall temperature of the exhaust pipe 40 is low, the valve opening period for the carbamide water addition valve 62 shortened for each operating cycle. As a result, an increase in the number of parts can be suppressed, and also the deposition caused by the urea on the inner wall of the exhaust pipe 40 can be prevented in a suitable manner.
- (2) The frequency of the urea addition, which is defined as an inverse number of the urea addition interval, is increased while the valve opening period of the carbamide-water adding valve is increased 62 is shortened for each operating cycle. As a result, the urea addition amount for the particular Addition period be maintained at a value according to the required amount of urea.
- (3) The inside wall temperature "TIW" of the exhaust pipe 40 is estimated based on the exhaust temperature "TEX" and the ambient temperature. As a result, the inner wall temperature "TIW" can be correctly or accurately estimated.
- (4) The vehicle speed is with the estimation of the inner wall temperature "TIW" of the exhaust pipe 40 coupled. As a result, the inner wall temperature "TIW" can be estimated with higher precision.
- (5) The vortex generating device 72 for swirling the exhaust gas is in the exhaust pipe 40 on the upstream side of the carbamide SCR 52 intended. As a result, the carbamide water is widely distributed, so that a deposit on the inner wall of the exhaust pipe 40 which is caused by the urea, is suitably and properly suppressed.
(Zweite Ausführungsform)Second Embodiment
Es wird nun eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnung unter Hervorhebung der unterschiedlichen Punkte gegenüber der ersten Ausführungsform erläutert.A second embodiment of the present invention will now be explained with reference to the drawings, highlighting the different points from the first embodiment.
7 zeigt einen Prozess zum Steuern der NOx-Reinigungsoperation gemäß der zweiten Ausführungsform. Der Prozess wird durch die ECU 80 bei einem vorbestimmten Steuerzyklus wiederholt ausgeführt. In 7 sind die gleichen Bezugszeichen für solche Schritte verwendet, die den Schritten in 4 entsprechen. 7 FIG. 15 shows a process for controlling the NO x purifying operation according to the second embodiment. FIG. The process is done by the ECU 80 repeatedly executed at a predetermined control cycle. In 7 the same reference numerals are used for such steps, which follow the steps in 4 correspond.
Gemäß dem in 7 gezeigten Prozess wird der Injektionsdruck des Carbamid-Wassers, welches durch das Carbamid-Wasser-Zusetzventil 62 injiziert (hinzugegeben) wird, abhängig von der Bestimmung bei dem Schritt S26 geändert, ob nämlich die Innenwand-Temperatur „TIW” des Abgasrohres höher liegt als die vorbestimmte Temperatur „γ”. Um mehr ins Detail zu gehen, wird ein erster Injektionsdruck „p1” für die Harnstoff-Zugabe ausgewählt (bei einem Schritt S28a), wenn die Innenwand-Temperatur „TIW” höher ist als die vorbestimmte Temperatur „γ”, während jedoch ein zweiter Injektionsdruck „p2” für die Harnstoff-Zugabe ausgewählt wird (bei einem Schritt S30a), wenn die Innenwand-Temperatur „TIW” niedriger liegt als die vorbestimmte Temperatur „γ”, und es wird der zweite Injektionsdruck „p2” auf einen niedrigeren Wert als der erste Injektionsdruck „p1” eingestellt. Dies dient dem Zweck, die anfängliche Rate der Einspritzung für das Carbamid-Wasser, welches durch das Carbamid-Wasser-Zusetzventil 62 injiziert wird, zu reduzieren, und zwar bei einem solchen Zustand oder einer Bedingung, bei dem/der die Ablagerung, die durch den Harnstoff verursacht wird, sehr leicht an der Innenwand des Abgasrohres 40 auftreten kann.According to the in 7 The process shown is the injection pressure of the carbamide water passing through the carbamide water addition valve 62 is injected (added), depending on the determination in step S26 changed, namely, that the inner wall temperature "TIW" of the exhaust pipe is higher than the predetermined temperature "γ". To elaborate, a first injection pressure "p1" for the urea addition is selected (at a step S28a) when the inside wall temperature "TIW" is higher than the predetermined temperature "γ", but a second injection pressure "P2" is selected for the urea addition (at a step S30a) when the inside wall temperature "TIW" is lower than the predetermined temperature "γ", and the second injection pressure "p2" becomes lower than that first injection pressure "p1" set. This serves the purpose of the initial rate of injection for the carbamide water passing through the carbamide-water addition valve 62 in such a condition or condition that the deposit caused by the urea is very easily reduced on the inner wall of the exhaust pipe 40 can occur.
Wenn der Prozess bei dem Schritt S28a oder S30a beendet worden ist, berechnet die ECU 80 die Ventil-Öffnungsperiode basierend auf der erforderlichen Harnstoffmenge und dem ausgewählten Einspritzdruck. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Ventil-Öffnungsperiode im Falle des höheren Einspritzdruckes („p1”) auf einen kürzeren Intervall eingestellt als derjenige in einem Fall gemäß dem niedrigeren Einspritzdruck („p2”), so dass die Harnstoff-Zugabemenge auf dem gleichen Wert während der bestimmten Zugabe-Periode gehalten wird.When the process has ended at step S28a or S30a, the ECU calculates 80 the valve opening period based on the required amount of urea and the selected injection pressure. According to the present embodiment, in the case of the higher injection pressure ("p1"), the valve opening period is set to a shorter interval than that in the case of the lower injection pressure ("p2"), so that the urea addition amount becomes the same value during of the particular addition period.
Es ist auch möglich, den zweiten Einspritzdruck „p2” unabhängig von der Innenwand-Temperatur „TIW” des Abgasrohres auszuwählen, um das Ablagern an dem Abgasrohr 40 zu unterdrücken. Es wird jedoch die Teilchengröße des injizierten Harnstoff-Sprühstrahls größer, wenn der Injektionsdruck niedriger wird. Als ein Ergebnis kann der Effekt hinsichtlich der NOx-Reinigung abnehmen. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden daher der ersten Einspritzdruck „p1” und der zweite Einspritzdruck „p2” in geeigneter Weise abhängig von den Betriebsbedingungen oder Betriebszuständen ausgewählt, um die Wirkung der NOx-Reinigung bzw. -Beseitigung zu erhöhen, während jedoch die Ablagerung an der Innenwand des Abgasrohres 40, die durch den Harnstoff verursacht wird, unterdrückt wird.It is also possible to select the second injection pressure "p2" independently of the inner wall temperature "TIW" of the exhaust pipe to be deposited on the exhaust pipe 40 to suppress. However, the particle size of the injected urea spray becomes larger as the injection pressure becomes lower. As a result, the effect of NO x purification may decrease. According to the present embodiment, therefore, the first injection pressure "p1" and the second injection pressure "p2" are appropriately selected depending on the operating conditions to increase the effect of NO x purification, but the deposition on the inner wall of the exhaust pipe 40 , which is caused by the urea, is suppressed.
Gemäß der zweiten Ausführungsform wird der folgende Vorteil (6) zusätzlich zu den Vorteilen (2) bis (5), die bereits für die erste Ausführungsform erläutert wurden, erzielt.
- (6) Der Einspritzdruck für das Carbamid-Wasser bzw. Harnstoff-Wasser, welches durch das Carbamid-Wasser-Zusetzventil 62 eingespritzt (hinzugegeben) wird, wird niedriger eingestellt, wenn die Innenwand-Temperatur „TIW” niedrig ist. Als ein Ergebnis wird eine Ablagerung an der Innenwand des Abgasrohres 40, verursacht durch den Harnstoff, in geeigneter Weise unterdrückt, während auch gleichzeitig eine Zunahme der Zahl der Teile vermieden wird.
According to the second embodiment, the following advantage ( 6 ) in addition to the advantages (2) to (5) already explained for the first embodiment. - (6) The injection pressure for the carbamide-water or urea-water, which through the carbamide-water-Zusetzventil 62 is injected (added) is set lower when the inner wall temperature "TIW" is low. As a result, a deposit on the inner wall of the exhaust pipe becomes 40 caused by the urea, suitably suppressed, while at the same time an increase in the number of parts is avoided.
(Modifizierte Ausführungsformen)(Modified Embodiments)
Die oben erläuterten Ausführungsformen können auf die folgenden Arten modifiziert werden.The above-explained embodiments may be modified in the following ways.
Bei der oben erläuterten ersten Ausführungsform wird eine von zwei unterschiedlichen Frequenzen für die Harnstoff-Zugabe abhängig von der Bestimmung ausgewählt, ob die Innenwand-Temperatur „TIW” des Abgasrohres höher liegt als die vorbestimmte Temperatur „γ” oder nicht. Jedoch sollten die Frequenzen für die Harnstoff-Zugabe nicht auf zwei unterschiedliche Frequenzen beschränkt sein. Beispielsweise können die Frequenzen für die Harnstoff-Zugabe in einer schrittweisen Art mit mehr als zwei Schritten erhöht werden oder können kontinuierlich erhöht werden, wenn die Innenwand-Temperatur „TIW” des Abgasrohres niedriger wird.In the first embodiment explained above, one of two different urea addition frequencies is selected depending on whether or not the inner wall temperature "TIW" of the exhaust pipe is higher than the predetermined temperature "γ". However, the frequencies for urea addition should not increase be limited to two different frequencies. For example, the frequencies for the urea addition may be increased in a stepwise manner with more than two steps or may be increased continuously as the inner wall temperature "TIW" of the exhaust pipe becomes lower.
Bei der oben erläuterten zweiten Ausführungsform wird einer von zwei unterschiedlichen Einspritz-Druckwerten für die Harnstoff-Zugabe abhängig von der Bestimmung ausgewählt, ob die Innenwand-Temperatur „TIW” des Abgasrohres höher liegt als die vorbestimmte Temperatur „γ” oder nicht. Jedoch müssen die Einspritz-Druckwerte für die Harnstoff-Zugabe nicht auf zwei unterschiedliche Einspritz-Druckwerte beschränkt sein. Beispielsweise können die Einspritz-Druckwerte für die Harnstoff-Zugabe in einer schrittweisen Art mit mehr als zwei Schritten abgesenkt werden oder können kontinuierlich abgesenkt werden, wenn die Innenwand-Temperatur „TIW” des Abgasrohres niedriger wird.In the second embodiment explained above, one of two different injection pressures for urea addition is selected depending on whether or not the inner wall temperature "TIW" of the exhaust pipe is higher than the predetermined temperature "γ". However, the urea addition injection pressures need not be limited to two different injection pressures. For example, the urea addition injection pressure values may be lowered in a stepwise manner by more than two steps, or may be lowered continuously as the inner wall temperature "TIW" of the exhaust pipe becomes lower.
Bei der oben erläuterten ersten Ausführungsform wird nicht nur die Frequenz bzw. Häufigkeit für die Harnstoff-Zugabe erhöht, sondern es wird auch der Einspritzdruck für die Harnstoff-Zugabe erhöht, um dadurch die Teilchengrößen des injizierten Harnstoff-Sprühstrahls von dem Carbamid-Wasser-Zusetzventil 62 zu reduzieren, wenn die Innenwand-Temperatur des Abgasrohres niedriger liegt als die vorbestimmte Temperatur „γ”. Die Erzeugung von Ammoniak bzw. Ammoniakgas wird durch das Absenken der Teilchengrößen des injizierten Harnstoff-Sprühstrahls vereinfacht. Es wird demzufolge möglich, eine hohe Qualität hinsichtlich der Beseitigung von NOx selbst bei einer niedrigen Temperatur der Innenwand des Abgasrohres aufrecht zu erhalten, bei der die Qualität hinsichtlich der Beseitigung von NOx dazu neigt, geringer zu werden.In the first embodiment explained above, not only is the urea addition frequency increased, but also the injection pressure for the urea addition is increased, thereby increasing the particle sizes of the injected urea spray from the carbamide-water addition valve 62 reduce when the inner wall temperature of the exhaust pipe is lower than the predetermined temperature "γ". The production of ammonia or ammonia gas is simplified by lowering the particle sizes of the injected urea spray. As a result, it becomes possible to maintain a high quality in eliminating NO x even at a low temperature of the inner wall of the exhaust pipe, in which the quality of NO x removal tends to become lower.
Wenn jedoch der Einspritzdruck für das Carbamid-Wasser erhöht wird, ergibt sich ein Risiko dahingehend, dass die Harnstoffmenge, die an der Innenwand-Oberfläche des Abgasrohres 40 ankommt, erhöht werden kann. Um daher eine solche ungünstige Situation zu vermeiden, kann die Häufigkeit der Harnstoff-Zugabe in bevorzugter Weise erhöht werden, so dass sie höher ist als die zweite Frequenz „f2”, so dass die Ventil-Öffnungsperiode für einen Zyklus kürzer gestaltet wird.However, if the injection pressure for the carbamide water is increased, there is a risk that the amount of urea that is on the inner wall surface of the exhaust pipe 40 arrives, can be increased. Therefore, in order to avoid such an adverse situation, the frequency of urea addition may be preferably increased to be higher than the second frequency "f2", so that the valve opening period for one cycle is made shorter.
Bei den oben erläuterten Ausführungsformen wird die Innenwand-Temperatur „TIW” des Abgasrohres 40 basierend auf Parameter (wie beispielsweise der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Abgastemperatur „TEX” und so weiter) geschätzt, welche die Betriebsbedingungen der Dieselmaschine 10 anzeigen. Die Innenwand-Temperatur „TIW” des Abgasrohres 40 kann mit Hilfe einer Hardware-Vorrichtung detektiert werden, die spezifisch zum Detektieren der Innenwand-Temperatur „TIW” ausgelegt ist.In the embodiments explained above, the inner wall temperature becomes "TIW" of the exhaust pipe 40 based on parameters (such as the vehicle speed, the exhaust gas temperature "TEX" and so on) which estimates the operating conditions of the diesel engine 10 Show. The inner wall temperature "TIW" of the exhaust pipe 40 can be detected by means of a hardware device specifically designed to detect the inner wall temperature "TIW".
Bei den oben erläuterten Ausführungsformen wird die Innenwand-Temperatur „TIW” des Abgasrohres 40 detektiert (geschätzt), um die Carbamid-Zusetzvorrichtung zu steuern (die aus dem Carbamid-Wasser-Zusetzventil 62 und der Carbamid-Wasser-Pumpe 68 zusammengesetzt ist). Jedoch ist die Erfindung nicht auf ein derartiges Verfahren beschränkt, bei dem die Carbamid-Zusetzvorrichtung basierend auf der Innenwand-Temperatur „TIW” des Abgasrohres 40 gesteuert wird. Beispielsweise kann die Carbamid-Zusetzvorrichtung auch basierend auf einem Vergleich zwischen der Abgastemperatur „TEX” und einem Schwellenwert gesteuert werden, und der Schwellenwert kann abhängig von der Umgebungstemperatur geändert werden. Selbst bei einer solchen Modifikation ist es möglich, in korrekter Weise zu bestimmen, ob die Innenwand-Temperatur des Abgasrohres 40 niedriger ist als ein vorbestimmter Wert oder nicht. Auch kann die Carbamid-Zusetzvorrichtung basierend auf einer Bestimmung gesteuert werden, ob nämlich die Innenwand-Temperatur des Abgasrohres niedriger ist als der vorbestimmte Wert oder nicht. Bei der zuvor erläuterten modifizierten Ausführungsform kann die Bestimmung, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit mit einem Prozess zum Ändern des Schwellenwertes gekoppelt ist (ob die Innenwand-Temperatur des Abgasrohres niedriger liegt als der vorbestimmte Wert oder nicht), ferner in präziser Weise ausgeführt werden.In the embodiments explained above, the inner wall temperature becomes "TIW" of the exhaust pipe 40 detected (estimated) to control the carbamide clogging device (resulting from the carbamide water clogging valve 62 and the carbamide water pump 68 is composed). However, the invention is not limited to such a method in which the carbamide clogging device is based on the inner wall temperature "TIW" of the exhaust pipe 40 is controlled. For example, the carbamide clogging device may also be controlled based on a comparison between the exhaust gas temperature "TEX" and a threshold, and the threshold value may be changed depending on the ambient temperature. Even with such a modification, it is possible to correctly determine whether the inner wall temperature of the exhaust pipe 40 is lower than a predetermined value or not. Also, the carbamide adding device may be controlled based on a determination as to whether or not the inner wall temperature of the exhaust pipe is lower than the predetermined value. In the above-described modified embodiment, when the vehicle speed is coupled with a process for changing the threshold value (whether the inner wall temperature of the exhaust pipe is lower than the predetermined value or not), the determination may be further made in a precise manner.
Bei den oben erläuterten Ausführungsformen wird die erforderliche Harnstoffmenge basierend auf der absorbierten Ammoniakmenge bei der Carbamid-SCR 52 berechnet. Jedoch kann die erforderliche Harnstoffmenge auch beispielsweise basierend auf dem NOx-Reinigungsverhältnis bzw. NOx-Beseitigungsverhältnis berechnet werden. Das NOx-Reinigungsverhältnis wird in der folgenden Weise definiert und berechnet. Die NOx-Emissionsdichte auf der stromabwärtigen Seite der Carbamid-SCR 52 (basierend auf dem NOx-Sensor 60 auf der stromabwärtigen Seite) wird von der NOx-Emissionsdichte an der stromaufwärtigen Seite von dem Carbamid-SCR 52 subtrahiert (basierend auf dem NOx-Sensor 56 auf der stromaufwärtigen Seite), um dadurch eine subtrahierte NOx-Dichte zu erhalten. Es wird dann die subtrahierte NOx-Dichte durch die NOx-Emissionsdichte auf der stromaufwärtigen Seite von dem Carbamid-SCR 52 geteilt, und dadurch das NOx-Reinigungsverhältnis bzw. NOx-Beseitigungsverhältnis zu erhalten.In the embodiments discussed above, the amount of urea required is based on the amount of ammonia absorbed in the carbamide SCR 52 calculated. However, the required amount of urea can also be calculated, for example, based on the NOx purification ratio and NO x -Beseitigungsverhältnis. The NO x purification ratio is defined and calculated in the following manner. The NO x emission density on the downstream side of the carbamide SCR 52 (based on the NO x sensor 60 on the downstream side) is determined by the NO x emission density on the upstream side of the carbamide SCR 52 subtracted (based on the NO x sensor 56 on the upstream side) to thereby obtain a subtracted NO x density. It then becomes the subtracted NO x density by the NO x emission density on the upstream side of the carbamide SCR 52 divided, and thus x to obtain the NO x purification or NO -Beseitigungsverhältnis.
Bei den oben erläuterten Ausführungsformen wird die NOx-Emissionsdichte von der Verbrennungskammer 28 durch den NOx-Sensor 56 auf der stromaufwärtigen Seite detektiert. Es kann jedoch die NOx-Emissionsdichte aus der Verbrennungskammer 28 auch basierend auf Parameter (beispielsweise der Brennstoff-Einspritzmenge und der Maschinendrehzahl) geschätzt werden, welche die Betriebsbedingungen der Dieselmaschine 10 anzeigen.In the embodiments discussed above, the NO x emission density from the combustion chamber becomes 28 through the NO x sensor 56 detected on the upstream side. However, it may be the NO x emission density from the combustion chamber 28 Also, based on parameters (for example, the fuel injection quantity and the engine speed) are estimated, which are the operating conditions of the diesel engine 10 Show.
Bei den oben erläuterten Ausführungsformen wird der detektierte Wert des Ansaugluft-Temperatursensors 16 als Umgebungstemperatur verwendet. Ein anderer Temperatursensor kann ebenfalls vorgesehen sein, um in direkter Weise die Umgebungstemperatur zu detektieren.In the embodiments explained above, the detected value of the intake air temperature sensor becomes 16 used as ambient temperature. Another temperature sensor may also be provided to directly detect the ambient temperature.
Bei den oben erläuterten Ausführungsformen wird die Abgastemperatur „TEX” mit Hilfe des Abgas-Temperatursensors 60 detektiert. Es kann jedoch die Abgastemperatur „TEX” auch basierend auf Parameter (beispielsweise der Brennstoff-Einspritzmenge, der Maschinendrehzahl, der Ansaugluftmenge und der Ansaugluft-Temperatur) geschätzt werden, welche die Betriebsbedingungen der Dieselmaschine 10 anzeigen.In the embodiments explained above, the exhaust gas temperature "TEX" with the aid of the exhaust gas temperature sensor 60 detected. However, exhaust temperature "TEX" may also be estimated based on parameters (eg, fuel injection amount, engine speed, intake air amount, and intake air temperature) that govern the operating conditions of the diesel engine 10 Show.
Die Erfindung ist nicht auf die einen Wirbel erzeugende Vorrichtung 72 beschränkt, die in 2 gezeigt ist, um einen Wirbel in dem Abgas zu erzeugen. Beispielsweise kann die einen Wirbel erzeugende Vorrichtung in Form einer Vorrichtung 90 ausgebildet sein, die in 8 gezeigt ist, bei welcher jeder Rotorflügel für einen Rotorflügelabschnitt 90a aus einem dünnen Plattenteil mit einer gleichschenkligen Dreiecksgestalt geformt ist.The invention is not on the vortex generating device 72 limited in 2 is shown to generate a vortex in the exhaust gas. For example, the vortex generating device in the form of a device 90 be trained in 8th is shown, in which each rotor blade for a rotor blade section 90a is formed from a thin plate part with an isosceles triangular shape.
Ferner kann die einen Wirbel erzeugende Vorrichtung in Form einer Vorrichtung 92 ausgebildet sein, die in 9A gezeigt ist. Wie in 9A dargestellt ist, besitzt die einen Wirbel erzeugende Vorrichtung 92 vielfach partitionierte Wandteile 92c zum Aufteilen eines Abgaskanals für das Abgasrohr 40, und zwar Aufteilen in viele kleine Durchgangsabschnitte 92d. In jedem der kleinen Durchgangsabschnitte 92d ist ein Ablenkteil 92a oder 92b in einer solchen Weise vorgesehen, dass das Ablenkteil zu einer Richtung senkrecht zu einer Richtung einer Abgasströmung abgelenkt wird. Wie in 9B gezeigt ist, ist ein Ablenkwinkel „θ2” für das Ablenkteil 92b (welches an der peripheren Seite des Abgasrohres 40 angeordnet ist) größer ausgebildet als ein Ablenkwinkel „θ1” für das Ablenkteil 92a (welches am Zentrum des Abgasrohres 40 angeordnet ist). Gemäß einer solchen Konstruktion erhöht der Wirbel, der in dem Abgas erzeugt wird, die Wärmemenge, die durch das Abgasrohr 40 aufgenommen wird, da die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases an der peripheren Seite des Abgasrohres 40 niedriger ist als diejenige an dem zentralen Abschnitt. Als ein Ergebnis wird eine Ablagerung an der Innenwand des Abgasrohres 40, verursacht durch den Harnstoff, noch besser unterdrückt.Furthermore, the vortex generating device in the form of a device 92 be trained in 9A is shown. As in 9A is shown having the vortex generating device 92 often partitioned wall parts 92c for splitting an exhaust duct for the exhaust pipe 40 , namely dividing into many small passage sections 92d , In each of the small passage sections 92d is a baffle 92a or 92b provided in such a manner that the deflecting member is deflected toward a direction perpendicular to a direction of exhaust gas flow. As in 9B is shown, a deflection angle "θ2" for the deflection member 92b (which on the peripheral side of the exhaust pipe 40 is arranged) formed larger than a deflection angle "θ1" for the deflection 92a (which at the center of the exhaust pipe 40 is arranged). According to such a construction, the vortex generated in the exhaust gas increases the amount of heat passing through the exhaust pipe 40 is absorbed, since the flow velocity of the exhaust gas on the peripheral side of the exhaust pipe 40 lower than that at the central portion. As a result, a deposit on the inner wall of the exhaust pipe becomes 40 , caused by the urea, even better suppressed.
Die Erfindung ist nicht auf die einen Wirbel erzeugende Vorrichtung beschränkt, die aus einer ortsfesten Vorrichtung besteht, die in statischer Weise den Querschnitt des Abgasrohres 40 ändert. Die einen Wirbel erzeugende Vorrichtung kann aus einem mit Flügeln versehenen Rad gebildet sein, welches sich dreht, wenn das Abgas gegen das Rad geblasen wird.The invention is not limited to the one vortex generating device consisting of a fixed device, which statically the cross section of the exhaust pipe 40 changes. The vortex generating device may be formed of a winged wheel which rotates when the exhaust gas is blown against the wheel.
Die Erfindung ist auch nicht auf die Carbamid-SCR 52 zum Beseitigen von Stickstoffoxiden beschränkt, die in dem Abgas enthalten sind. Beispielsweise kann ein Katalysator eines Selektiv-Reduktionstyps als Reinigungsvorrichtung verwendet werden, bei welchem das Reduktionsmittel anders als Carbamid-Wasser (Harnstoff-Wasser) dem Abgas zugesetzt wird. Die vorliegende Erfindung kann in effizienter Weise mit dem zuvor angesprochenen Katalysator zur Anwendung gebracht werden, wenn ein Risiko darin besteht, dass eine Ablagerung, die durch das Reduktionsmittel verursacht wird, bei einer niedrigen Temperatur der Innenwand des Abgasrohres 40 auftreten kann.The invention is not limited to the carbamide SCR 52 limited to eliminating nitrogen oxides contained in the exhaust gas. For example, a selective reduction type catalyst may be used as the purifier in which the reducing agent other than carbamide-water (urea-water) is added to the exhaust gas. The present invention can be efficiently applied to the above-mentioned catalyst when there is a risk that a deposit caused by the reducing agent may occur at a low temperature of the inner wall of the exhaust pipe 40 can occur.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf eine Brennstoffmaschine vom Kompressions-Zündungstyp, wie eine Dieselmaschine beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann auch bei einer Brennkraftmaschine vom Funken-Zündtyp angewendet werden, beispielsweise bei einem Benzinmotor mit direkter Einspritzung, wenn ein Katalysator vom Selektiv-Reduktionstyp für das Beseitigen von NOx verwendet wird.The present invention is not limited to a compression ignition type fuel machine such as a diesel engine. The present invention can also be applied to a spark ignition type internal combustion engine, for example, a direct injection gasoline engine, when a selective reduction type catalyst is used for removing NO x .
