DE102007000333A1

DE102007000333A1 - Abgasemissionsreinigungsvorrichtung mit einer Zusatzmittelzufuhreinheit und einer Drucklufteinführeinheit

Info

Publication number: DE102007000333A1
Application number: DE102007000333A
Authority: DE
Inventors: Akikazu Kariya Kojima; Syoichi Kariya Yokoyama
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-06-16
Filing date: 2007-06-14
Publication date: 2007-12-20
Anticipated expiration: 2027-06-15
Also published as: JP4280934B2; DE102007000333B4; US20070289289A1; JP2007332901A; FR2902456B1; FR2902456A1

Abstract

Eine Abgasemissionsreinigungsvorrichtung hat eine Reinigungseinheit (20), die in einem Abgassystem (60) einer Maschine (11) zum Reinigen von Abgasen vorgesehen ist. Die Abgasemissionsreinigungsvorrichtung hat eine Zusatzmittelzufuhreinheit (32), die mit dem Abgassystem (60) an einer Position zwischen der Brennkraftmaschine (11) und der Reinigungseinheit (20) zum Zugeben eines Zusatzmittels zu den Abgasen wirkend gekoppelt ist. Ferner hat die Abgasemissionsreinigungsvorrichtung eine Drucklufteinführeinheit (50) zum Empfangen von Luft, die durch eine Luftverdichtereinheit (40) verdichtet ist, die durch die Abgase angetrieben wird, die in dem Abgassystem (60) strömen, und Einlassluft verdichtet, die in einem Einlasssystem (70) der Brennkraftmaschine (11) strömt. Die Drucklufteinführeinheit (50) ist wirkend mit der Zusatzmittelzufuhreinheit (32) zum Zugeben der Luft, die durch die Luftverdichtereinheit (40) verdichtet ist, zu der Zusatzmittelzufuhreinheit (32) gekoppelt.

Description

Technisches Gebiet
Das Nachstehende bezieht sich im Allgemeinen auf eine Abgasemissionsreinigungsvorrichtung und insbesondere auf eine Abgasemissionsreinigungsvorrichtung mit einer Zusatzmittelzufuhreinheit und einer Drucklufteinführeinheit.
Stand der Technik
Es ist bekannt, eine Brennkraftmaschine, wie beispielsweise eine Dieselmaschine mit einer Reinigungseinheit, wie beispielsweise einem Dieselpartikelfilter (nachstehend als "DPF" bezeichnet) und einem NOx-Reduktionskatalysator, versehen. Zum Beispiel führt die Reinigungseinheit Kraftstoff, Harnstoff oder dergleichen als ein Zusatzmittel zu, um die Reinigungseinheit zu regenerieren oder eine katalytische Oxidationsreduktionsreaktion anzustoßen. Beispiele dieser Reinigungsvorrichtungen sind in JP-2004-011463A und JP-2004-308526A offenbart. Das Zusatzmittel wird in die Abgase, die in dem Abgassystem strömen, eingespritzt, um zu der Reinigungseinheit gefördert zu werden. Das Zusatzmittel wird in einer feinen Sprühnebelform zur Förderung der Regeneration und der Reaktion in der Reinigungseinheit zugeführt. Zu diesem Zweck wird das Zusatzmittel unter Verwendung von Druckluft von der Zusatzmittelzufuhreinheit zugeführt, so dass die Zerstäubung des Zusatzmittels begünstigt ist.
Typischerweise haben große Fahrzeuge, wie beispielsweise Lastkraftwagen eine Hochdruckluftversorgungsquelle, wie beispielsweise einen mechanischen Verdichter, der unabhängig von der Brennkraftmaschine aufgebaut ist. Für kleinere Fahrzeuge, wie beispielsweise ein Passagierfahrzeug, kann jedoch nicht ausreichend Platz vorhanden sein, um die Hochdruckluftversorgungsquelle unterzubringen.
Darstellung der Erfindung
Technische Aufgabe
Angesichts des Vorstehenden besteht ein Bedarf für eine Abgasemissionsreinigungsvorrichtung mit einer Zusatzmittelzufuhreinheit und einer Drucklufteinführeinheit für eine Brennkraftmaschine, um die vorstehend genannten Probleme in dem Stand der Technik zu überwinden. Das Nachstehende wendet sich an dieses Erfordernis ebenso wie andere Erfordernisse, wie dem Fachmann aus dieser Offenbarung in den Sinn kommen kann.
Technische Lösung
Eine Abgasemissionsreinigungsvorrichtung ist offenbart, die eine Reinigungseinheit hat, die in einem Abgassystem einer Brennkraftmaschine zum Reinigen von Abgasen vorgesehen ist, die in dem Abgassystem strömen. Die Abgasemissionsreinigungsvorrichtung hat ferner eine Zusatzmittelzufuhreinheit, die wirkend mit dem Abgassystem an einer Position zwischen der Brennkraftmaschine und der Reinigungseinheit zum Zugeben von Zusatzmittel zu den Abgasen, die in dem Abgassystem strömen, gekoppelt ist. Ferner hat die Abgasemissionsreinigungsvorrichtung eine Drucklufteinführeinheit zum Empfangen von Luft, die durch eine Luftverdichtereinheit verdichtet ist, die durch die Abgase angetrieben wird, die in dem Abgassystem strömen, und Einlassluft verdichtet, die in einem Einlasssystem der Brennkraftmaschine strömt. Die Drucklufteinführeinheit ist wirkend mit der Zusatzmittelzufuhreinheit zum Zugeben der Luft, die durch die Luftverdichtereinheit verdichtet ist, zu der Zusatzmittelzufuhreinheit gekoppelt.
Eine Zusatzmittelzufuhrvorrichtung ist zum Zugeben eines Zusatzmittels zu einer Reinigungseinheit eines Abgassystems einer Brennkraftmaschine offenbart. Die Zusatzmittelzufuhrvorrichtung hat ein Zusatzmitteleinspritzventil, das wirkend mit dem Abgassystem an einer Position zwischen der Brennkraftmaschine und der Reinigungseinheit gekoppelt ist. Das Zusatzmitteleinspritzventil spritzt das Zusatzmittel in Abgase ein, die in dem Abgassystem strömen. Eine Drucklufteinführeinheit ist ferner zum Empfangen von Luft beinhaltet, die durch die Luftverdichtereinheit verdichtet ist, die durch die Abgase angetrieben wird, die in dem Abgassystem strömen, und Einlassluft verdichtet, die in einem Einlasssystem der Brennkraftmaschine strömt. Die Drucklufteinführeinheit ist wirkend mit dem Zusatzmitteleinspritzventil zum Zugeben der Luft, die durch die Luftverdichtereinheit verdichtet ist, zu dem Zusatzmitteleinspritzventil gekoppelt.
Ein Abgasreinigungssystem ist für eine Brennkraftmaschine offenbart, die eine Reinigungseinheit hat, die in einem Abgassystem einer Brennkraftmaschine zum Reinigen von Abgasen vorgesehen ist, die in dem Abgassystem strömen. Das Abgasreinigungssystem hat ferner eine Zusatzmittelzufuhreinheit, die mit dem Abgassystem an einer Position zwischen der Brennkraftmaschine und der Reinigungseinheit zum Zugeben von Zusatzmittel zu den Abgasen, die in dem Abgassystem strömen, gekoppelt ist. Ferner ist eine Luftverdichtereinheit mit einer Turbine beinhaltet, die in dem Abgassystem vorgesehen ist und durch die Abgase angetrieben wird, die in dem Abgassystem strömen. Die Luftverdichtereinheit hat ferner einen Verdichter, der in einem Einlasssystem der Brennkraftmaschine vorgesehen ist und durch die Turbine angetrieben wird. Der Verdichter verdichtet Einlassluft, die in dem Einlasssystem strömt. Ferner hat das Abgasreinigungssystem eine Drucklufteinführeinheit zum Empfangen von Druckluft, die durch die Luftverdichtereinheit verdichtet wurde und ist mit der Zusatzmittelzufuhreinheit zum Zugeben von Luft, die durch die Luftverdichtereinheit verdichtet ist, zu der Zusatzmittelzufuhreinheit gekoppelt.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Kurze Beschreibung der Abbildungen der Zeichnungen
Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile sind aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung ersichtlich, die unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen erfolgt, in denen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. In den Zeichnungen:
1 ist ein schematisches Diagramm, das ein Abgasreinigungssystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;
2 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Druck von Luft, die zu einem Zusatzmitteleinspritzventil zugeführt wird, und dem Tropfendurchmesser eines Tröpfchens des eingespritzten Zusatzmittels zeigt;
3 ist ein schematisches Diagramm, das ein Abgasreinigungssystem gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel darstellt;
4 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Verstärkerdruck und der Maschinendrehzahl und einem Ausgangsdrehmoment darstellt;
5A ist ein Graph, der die Änderung einer Absorptionsmenge von NOx zeigt, das in dem NOx-Reduktionskatalysator während dem Maschinenbetriebszeitraum absorbiert wird;
5B ist ein Graph, der die Änderung eines Verstärkerdrucks während dem Maschinenbetriebszeitraum und der Änderung eines Zufuhrdrucks der Luft zeigt, die zu dem Zusatzmitteleinspritzventil zugeführt wird;
6 ist ein schematisches Diagramm, das ein Abgasreinigungssystem gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel darstellt; und
7 ist ein schematisches Diagramm, das ein Abgasreinigungssystem gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel darstellt.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
Weg(e) zur Ausführung der Erfindung
Verschiedene Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Offenbarung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. In diesen Ausführungsbeispielen sind strukturelle Bestandteile, die im Wesentlichen die gleichen sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und eine wiederholende Beschreibung ist weggelassen.
Erstes Ausführungsbeispiel
1 ist ein Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine, auf die eine Abgasemissionsreinigungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel angewandt wird. Wie in 1 dargestellt ist, reinigt das Abgasreinigungssystem 10 des ersten Ausführungsbeispiels die Abgase, die von einer Dieselmaschine 11 (nachstehend einfach als "Maschine" bezeichnet) emittiert werden, die als eine Brennkraftmaschine dient. Das Abgasreinigungssystem 10 ist mit einer Reinigungseinheit 20, einer Zusatzmittelzufuhreinheit 32, einer Luftverdichtereinheit (z. B. eine Turbolader 40) und einer Drucklufteinführeinheit 50 ausgestattet. Die Maschine hat ein Abgassystem 60 und ein Einlasssystem 70.
Das Abgassystem 60 führt Abgase von der Maschine 11 zu einem Bereich außerhalb der Maschine 11. Das Abgassystem 60 hat eine Abgasleitung 61, die einen Abgasdurchgang 62 ausbildet. Die Abgase, die von der Maschine 11 emittiert werden, strömen durch den Abgasdurchgang 62 zu der Außenseite. Der Abgasdurchgang 62, der durch die Abgasleitung 61 definiert ist, ist strömungsmechanisch mit der Maschine 11 und einem Abgasanschluss 63 gekoppelt. Die Reinigungseinheit 20, di ein dem Abgassystem vorgesehen ist, ist wirkend mit der Abgasleitung 61 gekoppelt. Insbesondere ist die Reinigungseinheit 20 zwischen der Maschine 11 und dem Abgasanschluss 63 in dem Abgassystem 60 angeordnet.
Das Einlasssystem 70 führt Einlassluft von einem Bereich außerhalb der Maschine 11 zu der Maschine 11. Das Einlasssystem 70 hat eine Einlassleitung 71, die einen Einlassdurchgang 72 definiert. Die Einlassluft, die von einem Einlassanschluss 73 eingeführt wird, strömt durch einen Einlassdurchgang 72 in die Maschine 11. Der Einlassdurchgang 72, der durch die Einlassleitung 71 definiert ist, ist strömungsmechanisch mit dem Einlassanschluss 73 und der Maschine 11 gekoppelt. Eine Drossel 74 ist in dem Einlassdurchgang 72 zum Einstellen einer Durchflussrate der Einlassluft angeordnet.
Die Reinigungseinheit 20 ist in dem Abgassystem 60 angeordnet. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel hat die Reinigungseinheit 20 einen DPE 21, einen NOx-Reduktionskatalysator 22 und einen Oxidationskatalysator 23. Die DPE 21 sammelt Partikelmaterial (PM), das in den Abgasen enthalten ist. Der NOx-Reduktionskatalysator 22 reduziert NOx, das in den Abgasen enthalten ist, in Zusammenwirkung mit zum Beispiel Kraftstoff, wie beispielsweise leichtes Öl, und Harnstoff als das Zusatzmittel. Als ein Ergebnis wird das NOx, das in den Abgasen enthalten ist, zu N₂, CO₂ und H₂O reduziert, die weniger schädlich sind. Der Oxidationskatalysator 23 oxidiert PM, das in den Abgasen enthalten ist. Das erste Ausführungsbeispiel beschreibt ein Beispiel der Reinigungseinheit 20, das mit dem DPF 21, dem NOx-Reduktionskatalysator 22 und dem Oxidationskatalysator 23 versehen ist. Es ist jedoch willkommen, dass jegliche geeignete Reinigungseinheit 20 vorgesehen werden kann. Zum Beispiel ist in einem Ausführungsbeispiel der NOx-Reduktionskatalysator 22 und entweder der DPF 21 oder der Oxidationskatalysator 23 vorgesehen. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist die Reinigungseinheit 20 mit einem Filter und einem Katalysator anstelle des DPF 21, dem NOx-Reduktionskatalysator 22 oder dem Oxidationskatalysator 23, die vorstehend beispielhaft aufgeführt sind, versehen.
Die Zusatzmittelzufuhreinheit 32 ist wirkend mit dem Abgassystem 60 an einer Position zwischen der Maschine 11 und der Reinigungseinheit 20 zum Zugeben eines Zusatzmittels zu den Abgasen, die in dem Abgassystem 60 strömen, gekoppelt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel hat die Zusatzmittelzufuhreinheit 32 ein Zusatzmitteleinspritzventil 30, das in strömungsmechanischer Verbindung mit dem Abgassystem 60 ist, zwischen der Maschine 11 und der Reinigungseinheit 20. In anderen Worten ist das Einspritzventil 30 der Maschine 11 näher als der Abstand zwischen der Reinigungseinheit 20 und der Maschine 11.
Wie nachstehend beschrieben ist, erlaubt Luft von der Drucklufteinführeinheit 50 dem Einspritzventil 30, Zusatzmittel in das Abgassystem 60 zuzuführen. Das Zusatzmitteleinspritzventil 30 spritzt das Zusatzmittel in die Abgase ein, die in dem Abgasdurchgang 62 strömen. Das Zusatzmittel hat Substanzen, die die Funktionen des DPF 21, des NOx-Reduktionskatalysators 22 und des Oxidationskatalysators 23 der Reinigungseinheit 20 ausführen.
Zum Beispiel sammelt der DPF 21 das PM, das in den Abgasen enthalten ist. Daher kann, wenn der DPF 21 mehr als eine vorgegebene Menge an PM sammelt, der DPF 21 verstopft werden, was in einer Verringerung einer Funktion des DPF 21 resultiert. Um dies zu vermeiden, spritzt das Zusatzmitteleinspritzventil 30 zum Beispiel Kraftstoff, wie beispielsweise Leichtöl als das Zusatzmittel ein, um das PM zu verbrennen, das durch den DPF 21 gesammelt wird. Als ein Ergebnis ist das Verstopfen des DPF 21 reduziert, so dass der DPF 21 regeneriert wird.
Ferner absorbiert der NOx-Reduktionskatalysator 22 das NOx, das in den Abgasen enthalten ist. Daher ist, wenn der NOx-Reduktionskatalysator 22 mehr als eine vorgegebene Menge an NOx absorbiert, die Absorptionskapazität gesättigt, was in einer Reduktion in einer Funktion des NOx-Reduktionskatalysators 22 resultiert. Um dies zu vermeiden, spritzt das Zusatzmitteleinspritzventil 30 zum Beispiel Kraftstoff, wie beispielsweise Leichtöl oder Harnstoff, das ein Zusatzmittel ist, das als ein Reduktionsmittel dient, ein, um hierdurch das NOx, das in dem NOx-Reduktionskatalysator 22 absorbiert ist, zu reduzieren. Als ein Ergebnis wird der NOx-Reduktionskatalysator 22 regeneriert.
Ferner verbrennt der Oxidationskatalysator 23 das PM, das in den Abgasen enthalten ist. Daher ist Kraftstoff erforderlich, um das PM zu verbrennen. Zu diesem Zweck spritzt das Zusatzmitteleinspritzventil 30 zum Beispiel Kraftstoff, wie beispielsweise Leichtöl, als das Zusatzmittel ein, so dass das PM in dem Oxidationskatalysator 23 verbrannt wird. Als ein Ergebnis verbrennt das PM, das in den Abgasen enthalten ist, was in einer Reduzierung in einer Abgasemission zur Außenseite resultiert.
Auf diese Weise führen durch das Zuführen des Zusatzmittels von dem Zusatzmitteleinspritzventil 30 zu der Reinigungseinheit 20, der DPF 21, der NOx-Reduktionskatalysator 22 und der Oxidationskatalysator 23, die die Reinigungseinheit 20 bilden, ihre Funktionen aus.
Das Zusatzmitteleinspritzventil 30 spritzt Leichtöl, das der Kraftstoff für die Maschine 11 ist, Harnstoff und/oder dergleichen als das Zusatzmittel wie vorstehend beschrieben in die Abgase, die in dem Abgasdurchgang 62 strömen, ein. Zu diesem Zweck ist das Zusatzmitteleinspritzventil 30 mit einem Zusatzmitteltank 31, wie beispielsweise einem Kraftstofftank, versehen. Das Zusatzmittel wird von dem Zusatzmitteltank 31 zu dem Zusatzmitteleinspritzventil 30 zugeführt.
Der Turbolader 40 hat eine Turbine 41, die in dem Abgassystem 60 angeordnet ist, und einen Verdichter 42, der in dem Einlasssystem 70 angeordnet ist. Die Turbine 41 ist in dem Abgasdurchgang 62 zwischen der Maschine 11 und dem zusätzlichen Einspritzventil 30 angeordnet. In anderen Worten ist die Turbine 41 der Maschine 11 näher als der Abstand zwischen dem Einspritzventil 30 und der Maschine 11. Der Verdichter 42 ist in dem Einlassdurchgang 72 zwischen dem Einlassanschluss 73 und der Drossel 74 angeordnet. In anderen Worten ist der Verdichter 42 dem Einlassanschluss 73 näher als der Abstand zwischen dem Einlassanschluss 73 und der Drossel 74.
Die Turbine 41 wird durch die Hochdruckabgase, die in dem Abgasdurchgang 62 strömen, drehend angetrieben. Die Turbine 41 und der Verdichter 42 sind miteinander durch eine Welle 43 drehend gekoppelt. Zu diesem Zweck wird, wenn die Turbine 41 durch den Strom des Abgases angetrieben wird, der Verdichter 42 zusammen mit der Turbine 41 gedreht. Dies erlaubt dem Verdichter 42, die Luft, die in dem Einlassdurchgang 72 strömt, zu verdichten und zu der Maschine 11 zu transportieren. Als ein Ergebnis wird die Einlassluft verdichtet und zu der Maschine 11 geschickt.
Die Drucklufteinführvorrichtung 50 ist strömungsmechanisch und wirkend mit dem Einlasssystem 70 und dem Zusatzmitteleinspritzventil 30 gekoppelt. Ein Ende der Drucklufteinführvorrichtung 50 ist strömungsmechanisch mit dem Einlasssystem 70 an einer Position zwischen der Maschine 11 und dem Verdichter 42 gekoppelt. In anderen Worten ist dieses Ende der Drucklufteinführvorrichtung 50 näher zu der Maschine 11 als der Abstand zwischen dem Verdichter 42 und der Maschine 11. Das andere Ende der Drucklufteinführvorrichtung 50 ist strömungsmechanisch mit dem Zusatzmitteleinspritzventil 30 gekoppelt, das das Zusatzmittel in dem Abgasdurchgang 62 einspritzt. So verdichtet der Verdichter 42 Luft in dem Einlassdurchgang 72, die Drucklufteinführvorrichtung 50 empfängt mindestens einen Teil der Luft, die durch den Verdichter 42 verdichtet worden ist, und die Drucklufteinführvorrichtung 50 liefert die Druckluft zu dem Zusatzmitteleinspritzventil 30. Dann spritzt das Zusatzmitteleinspritzventil 30 das Zusatzmittel zusammen mit der Hochdruckluft ein, die von der Drucklufteinführvorrichtung 50 eingeführt ist, in das Abgassystem 50 ein. Als ein Ergebnis wird das Zusatzmittel, das von dem Zusatzmitteleinspritzventil 30 eingespritzt wird, zumindest teilweise durch eine Einspritzung der Hochdruckluft, die von der Drucklufteinführvorrichtung 50 eingeführt wird, in einen feinen Sprühnebel ausgebildet.
Das Zusatzmittel, das von dem Zusatzmitteleinspritzventil 30 ausgestoßen wird, hat bevorzugt einen kleineren Tropfendurchmesser, um bei dem Zusatzmittel die Regeneration der Reinigungseinheit 20 und das Verbrennen in der Reinigungseinheit 20 zu fördern, so dass die Reinigungseinheit 20 ihre Funktion ausführen kann. Wie in 2 gezeigt ist, hat das Zusatzmittel, das von dem Zusatzmitteleinspritzventil 30 ausgestoßen wird, nachdem es in dem feinen Sprühnebel ausgebildet worden ist, Tröpfchen, die mit der Erhöhung des Drucks der Luft, die zusammen mit dem Zusatzmittel von dem Zusatzmitteleinspritzventil 30 eingespritzt wird, im Tropfendurchmesser kleiner werden. In anderen Worten senkt, wenn das Zusatzmittel von dem Zusatzmitteleinspritzventil 30 ausgestoßen wird, der Ausstoß des Zusatzmittels zusammen mit der Druckluft den Tropfendurchmesser der Tröpfchen des ausgestoßenen Zusatzmittels. Als ein Ergebnis wird die Regeneration der Reinigungseinheit 20 und das Verbrennen in der Reinigungseinheit 20 gefördert, um der Reinigungseinheit 20 zu ermöglichen, ihre Funktion wirksamer auszuführen.
Auf diese Weise wird in dem ersten Ausführungsbeispiel Hochdruckluft von einer Position zwischen dem Verdichter 42 des Turboladers 40 zu dem Zusatzmitteleinspritzventil 30 eingeführt. Hierdurch wird, wenn das Zusatzmittel von dem Zusatzmitteleinspritzventil 30 ausgestoßen wird, die Hochdruckluft zusammen mit dem Zusatzmittel ausgestoßen. Dies senkt den Tropfendurchmesser der Tröpfchen des Zusatzmittels, das von dem Zusatzmitteleinspritzventil 30 ausgestoßen wird, um die Ausbildung in einem feinen Sprühnebel und die Reduktion des Tropfendurchmessers des Zusatzmittels zu begünstigen. Als Konsequenz ist es möglich, die Funktion der Reinigungseinheit 20 mit höherer Wirksamkeit und Präzision auszuüben, und daher die Substanzen, wie beispielsweise PM und NOx, die in den Abgasen enthalten sind, zu reduzieren.
Ferner kann in dem Fall der Maschine 11, die mit dem Turbolader 40 ausgestattet ist, die Hochdruckluft zu dem Einspritzventil 30 sogar ohne eine zusätzliche Hochdruckluftzufuhrquelle, wie beispielsweise einem mechanischen Verdichter, geliefert werden. Somit ist eine große Hochdruckluftzufuhrquelle nicht erforderlich, was in einer Reduktion der räumlichen Beschränkungen des Systems resultiert.
Zweites Ausführungsbeispiel
3 stellt ein Abgasreinigungssystem gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dar. In dem zweiten Ausführungsbeispiel, das in 3 gezeigt ist, hat die Drucklufteinführvorrichtung 50 des Abgasreinigungssystems 10 ein Rückschlagventil 51. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Rückschlagventil 51 an dem Ende der Drucklufteinführvorrichtung 50 benachbart zu dem Einlasssystem 70 angeordnet. Das Rückschlagventil 51 erlaubt die Strömung der Luft durch die Drucklufteinführvorrichtung 50 von dem Einlassdurchgang 72 zu dem Zusatzmitteleinspritzventil 30. Ferner blockiert das Rückschlagventil 51 die Strömung der Luft von dem Zusatzmitteleinspritzventil 30 durch die Drucklufteinführvorrichtung 50 im Allgemeinen zu dem Einlassdurchgang 72. Das heißt, dass das Rückschlagventil 51 öffnet, wenn der Druck in dem Einlassdurchgang 72 den Druck in der Drucklufteinführvorrichtung 50 benachbart zu dem Zusatzmitteleinspritzventil 30 überschreitet, und schließt, wenn der Druck in dem Einlassdurchgang 72 niedriger als der Druck in der Drucklufteinführvorrichtung 50 benachbart zu dem Zusatzmitteleinspritzventil 30 ist. Durch Vorsehen des Rückschlagventils 51 wird die Luft mit dem höchsten Druck, die in dem Einlassdurchgang 72 erzeugt ist, in der Drucklufteinführvorrichtung 50 von einem Punkt, wenn das Rückschlagventil 51 schließt, bis zu einem Punkt, wenn das Zusatzmitteleinspritzventil 30 das Zusatzmittel einspritzt, gespeichert. Das Rückschlagventil 51 ist bevorzugt näher zu einem Verstärkerdruckeinlassanschluss der Verrohrung, die zwischen dem Zusatzmitteleinspritzventil 30 und dem Einlassdurchgang 72 verbindet, angeordnet. In anderen Worten ist das Rückschlagventil 51 in einer Position so nahe wie möglich dem Einlassdurchgang 72 vorgesehen, um das Volumen zum Speichern der Hochdruckluft so viel wie möglich zu erhöhen.
Wie in 4 dargestellt ist, wird der Verstärkerdruck, der durch den Turbolader 40 erzeugt wird, durch die Drehzahl und das Ausgangsdrehmoment der Maschine 11 variiert. Insbesondere ist je höher die Drehzahl der Maschine 11 und je größer das Ausgangsdrehmoment desto höher der Verstärkerdruck, der durch den Turbolader 40 erzeugt wird. Die Betriebsbedingungen der Maschine 11, das heißt die Drehzahl und das Ausgangsdrehmoment, variieren jedoch jeden Moment. Deshalb variiert, wie in 5B gezeigt ist, der Verstärkerdruck ebenso jeden Moment in Übereinstimmung mit den Betriebsbedingungen der Maschine 11.
Andererseits wird zum Beispiel die Regeneration des NOx-Reduktionskatalysators 22 zum Zeitpunkt gestartet, wenn die Menge des gespeicherten NOx, die mit einer erhöhten Betriebszeit der Maschine 11 steigt, einen vorgegebenen oberen Grenzwert M erreicht, wie in 5A gezeigt ist. Bei diesem Punkt kann, wenn der Verstärkerdruck durch die Betriebsbedingungen der Maschine 11 reduziert ist, wie in 5B durch die gestrichelte Linie gezeigt ist, der Druck der Luft, die zusammen mit dem Zusatzmittel von dem Zusatzmitteleinspritzventil 30 auszustoßen ist, möglicherweise reduziert werden.
Um dies zu vermeiden, ist das Rückschlagventil 51 vorgesehen. Als ein Ergebnis ist, sogar wenn der Verstärkerdruck wie durch die gestrichelte Linie in 5B gezeigt, variiert, der Druck in der Drucklufteinführvorrichtung 50, das heißt, der Druck, der zu dem Zusatzmitteleinspritzventil 30 zugeführt wird, bei dem maximalen Wert des Verstärkerdrucks wie durch die durchgezogene Linie in 5B gezeigt ist. In anderen Worten wird der maximale Verstärkerdruck, der zum Zeitpunkt der letzten Einspritzung des Zusatzmittels bis zu dem Zeitpunkt der gegenwärtigen Einspritzung des Zusatzmittels erzeugt wird, als der Zufuhrdruck der Druckluft in der Drucklufteinführvorrichtung 50 aufrechterhalten. Aus diesem Grund begünstigt, wenn die Regeneration des NOx-Reduktionskatalysators 22 erforderlich ist, sogar falls ein niedriger Verstärkerdruck durch den Turbolader 40 in Übereinstimmung mit den Betriebsbedingungen der Maschine 11 erzeugt wird, die Luft, die bei dem hohen Druck in der Drucklufteinführvorrichtung 50 aufrechterhalten worden ist, die Sprühnebelausbildung des Zusatzmittels, das von dem Zusatzmitteleinspritzventil 30 ausgestoßen wird.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel wird durch Vorsehen des Rückschlagventils 51 der Druck der Luft, die von der Drucklufteinführvorrichtung 50 zu dem Zusatzmitteleinspritzventil 30 zugeführt wird, bei dem maximalen Wert aufrechterhalten, der in dem Einlassdurchgang 72 erzeugt wird, bis zu der Einspritzung des Zusatzmittels aufrechterhalten. Dies macht die konstante Zufuhr der Hochdruckluft zu dem Zusatzmitteleinspritzventil 30 unabhängig von den Betriebsbedingungen der Maschine 11 möglich, womit die Sprühnebelausbildung des eingespritzten Zusatzmittels begünstigt wird. Das Rückschlagventil 51 kann in jeglicher Position in der Druckluft zwischen dem Einlassdurchgang 72 und dem Zusatzmitteleinspritzventil 30 platziert sein. Falls das Rückschlagventil 51 an dem Ende der Drucklufteinführvorrichtung 50 angeordnet wird, das mit dem Einlassdurchgang 72 verbunden ist, ist jedoch das Volumen der Drucklufteinführvorrichtung 50 erhöht, womit die Kapazität der Hochdruckluft steigt. Zusätzlich hat das zweite Ausführungsbeispiel als ein Beispiel den Fall beschrieben, wenn der NOx-Reduktionskatalysator 22 regeneriert wird, aber gleichermaßen wird der DPF 21 regeneriert, wenn die Menge an gesammelten PM eine vorgegebene Menge erreicht.
Drittes Ausführungsbeispiel
6 stellt ein Abgasreinigungssystem gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel dar. In dem Fall des dritten Ausführungsbeispiels, das in 6 gezeigt ist, hat die Drucklufteinführvorrichtung 50 des Reinigungssystems 10 einen Speicher 52. Der Speicher 52 ist zwischen dem Einlasssystem 70 und dem Zusatzmitteleinspritzventil 30 angeordnet. Insbesondere ist der Speicher 52 zwischen dem Rückschlagventil 51 und dem Zusatzmitteleinspritzventil 30 angeordnet. Der Speicher 52 hat einen größeren axialen Querschnitt als die anderen Abschnitte der Drucklufteinführvorrichtung 50. Somit ist der Speicher 52 ein Luftkapazitätsabschnitt zum Speichern der Luft, die in die Drucklufteinführvorrichtung 50 eingeführt wird. Das heißt, dass der Speicher 52 die Hochdruckluft speichert, die in die Drucklufteinführvorrichtung 50 eingeführt wird.
Wenn die Hochdruckluft zusammen mit dem Zusatzmittel von dem Zusatzmitteleinspritzventil 30 zum Ausüben der Funktion der Reinigungseinheit 20 ausgestoßen wird, ist es bevorzugt, dass die Hochdruckluft kontinuierlich in Übereinstimmung mit dem Zusatzmitteleinspritzzeitraum zugeführt wird. Zu diesem Zweck ist in dem dritten Ausführungsbeispiel der Speicher 52 zum Erhöhen des Volumens der Drucklufteinführvorrichtung 50 vorgesehen. Somit ist die Hochdruckluft, die von dem Einlassdurchgang 72 eingeführt wird, zusätzlich zu der Drucklufteinführvorrichtung 50 in dem Speicher 52 gespeichert. Dementsprechend wird in dem dritten Ausführungsbeispiel die Hochdruckluft, die in dem Speicher 52 gespeichert ist, zugeführt, wenn das Zusatzmittel ausgestoßen wird, um hierdurch die Zerstäubung des Zusatzmittels unabhängig von den Betriebsbedingungen der Maschine 11 kontinuierlich zu begünstigen.
Viertes Ausführungsbeispiel
7 stellt ein Abgasreinigungssystem gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel dar.
In dem Fall des vierten Ausführungsbeispiels, das in 7 gezeigt ist, hat die Drucklufteinführvorrichtung 50 des Abgasreinigungssystems 10 eine Durchflussratensteuereinheit 53. Die Durchflussratensteuereinheit 53 blockiert eine Strömung von dem Einlasssystem 70 zu dem Zusatzmitteleinspritzventil 30, wenn die Durchflussrate in der Drucklufteinführvorrichtung 50 einen vorgegebenen Wert überschreitet. In anderen Worten blockiert die Durchflussratensteuereinheit 53 eine Einführung der Hochdruckluft in die Drucklufteinführvorrichtung 50, wenn die Durchflussrate an Luft, die von dem Einlassdurchgang 72 zu der Drucklufteinführvorrichtung 50 zugeführt wird, einen vorgegebenen Wert überschreitet. Somit ist die Durchflussratensteuereinheit 53 ein Durchflussbegrenzer zum Steuern der Durchflussrate an Einlassluft von dem Einlassdurchgang 72 zu der Drucklufteinführvorrichtung 50.
Zum Beispiel wird, falls die Drucklufteinführvorrichtung 50 beschädigt ist und ein Luftleck in der Drucklufteinführvorrichtung 50 auftritt, die Luft, die von dem Einlassdurchgang 72 eingeführt wird, von der Drucklufteinführvorrichtung 50 zu der Außenseite emittiert. Aus diesem Grund wird die Einlassluft, die durch den Turbolader 40 verdichtet wird, nicht zu der Maschine 11 zugeführt, was in einer Reduktion eines Verstärkerdrucks des Turboladers 40 resultiert. Als ein Ergebnis ist es unwahrscheinlich, dass die Maschine 11 eine vorgegebene Leistung erzielt.
Um diesen Zustand zu vermeiden, wird in dem vierten Ausführungsbeispiel, wenn die Durchflussrate der Einlassluft, die von dem Einlassdurchgang 72 zu der Drucklufteinführvorrichtung 50 eingeführt wird, außerordentlich hoch wird, die Lufteinführung blockiert. Somit ist eine Reduktion in einem Verstärkerdruck, die durch den Turbolader 40 erzeugt wird, weniger wahrscheinlich und die Leistung der Maschine 11 kann stabil erhalten werden.
Während nur die ausgewählten Ausführungsbeispiele ausgewählt wurden, um die vorliegende Offenbarung zu veranschaulichen, ist es dem Fachmann aus dieser Offenbarung ersichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen hierin erfolgen können, ohne von dem Umfang der Offenbarung, wie in den anhängigen Ansprüchen definiert, abzuweichen. Ferner ist die vorstehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Offenbarung nur zur Veranschaulichung und nicht zum Zwecke eines Begrenzens der Offenbarung vorgesehen, wie in den anhängenden Ansprüchen und ihren Äquivalenten definiert ist.
Eine Abgasemissionsreinigungsvorrichtung hat eine Reinigungseinheit (20), die in einem Abgassystem (60) einer Maschine (11) zum Reinigen von Abgasen vorgesehen ist. Die Abgasemissionsreinigungsvorrichtung hat eine Zusatzmittelzufuhreinheit (32), die mit dem Abgassystem (60) an einer Position zwischen der Brennkraftmaschine (11) und der Reinigungseinheit (20) zum Zugeben eines Zusatzmittels zu den Abgasen wirkend gekoppelt ist. Ferner hat die Abgasemissionsreinigungsvorrichtung eine Drucklufteinführeinheit (50) zum Empfangen von Luft, die durch eine Luftverdichtereinheit (40) verdichtet ist, die durch die Abgase angetrieben wird, die in dem Abgassystem (60) strömen, und Einlassluft verdichtet, die in einem Einlasssystem (70) der Brennkraftmaschine (11) strömt. Die Drucklufteinführeinheit (50) ist wirkend mit der Zusatzmittelzufuhreinheit (32) zum Zugeben der Luft, die durch die Luftverdichtereinheit (40) verdichtet ist, zu der Zusatzmittelzufuhreinheit (32) gekoppelt.

Claims

Abgasreinigungsvorrichtung mit: einer Reinigungseinheit (20), die in einem Abgassystem (60) einer Brennkraftmaschine (11) zum Reinigen von Abgasen vorgesehen ist, die in dem Abgassystem (60) strömen; einer Zusatzmittelzuführeinheit (32), die wirkend mit dem Abgassystem (60) an einer Position zwischen der Brennkraftmaschine (11) und der Reinigungseinheit (20) zum Zugeben eines Zusatzmittels zu den Abgasen, die in dem Abgassystem (60) strömen, gekoppelt ist; und einer Drucklufteinführeinheit (50) zum Empfangen von Luft, die durch eine Luftverdichtereinheit (40) verdichtet ist, die durch die Abgase angetrieben wird, die in dem Abgassystem (60) strömen, und Einlassluft verdichtet, die in einem Einlasssystem (70) der Brennkraftmaschine (11) strömt, wobei die Drucklufteinführeinheit (50) wirkend mit der Zusatzmittelzufuhreinheit (32) zum Zugeben der Luft, die durch die Luftverdichtereinheit (40) verdichtet ist, zu der Zusatzmittelzufuhreinheit (32) gekoppelt ist.
Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einem Rückschlagventil (51), das eine Strömung von dem Einlasssystem (70) durch die Drucklufteinführeinheit (50) erlaubt und eine Strömung von der Zusatzmitteleinheit (32) durch die Drucklufteinführeinheit (50) zu dem Einlasssystem (70) hin im Allgemeinen blockiert.
Abgasemissionsreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Drucklufteinführeinheit (50) einen Speicher (52) hat, der zwischen dem Einlasssystem (70) und der Zusatzmittelzufuhreinheit (32) zum Speichern der Luft, die durch die Luftverdichtereinheit (40) verdichtet ist, vorgesehen ist.
Abgasemissionsreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Drucklufteinführeinheit (50) eine Durchflussratensteuereinheit (53) hat, die eine Strömung von dem Einlasssystem (70) zu der Zusatzmittelzufuhreinheit (32) blockiert, wenn eine Durchflussrate in der Drucklufteinführeinheit (50) einen vorgegebenen Wert überschreitet.
Abgasemissionsreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Luftverdichtereinheit ein Turbolader (40) ist.
Zusatzmittelzufuhrvorrichtung (32) zum Zugeben eines Zusatzmittels zu einer Reinigungseinheit (20) eines Abgassystems (60) einer Brennkraftmaschine (11), wobei die Zusatzmittelzufuhrvorrichtung (32): ein Zusatzmitteleinspritzventil (30), das mit dem Abgassystem (60) an einer Position zwischen der Brennkraftmaschine (11) und der Reinigungseinheit (20) wirkend gekoppelt ist, wobei das Zusatzmitteleinspritzventil (30) das Zusatzmittel in Abgase einspritzt, die in dem Abgassystem (60) strömen; und eine Drucklufteinführeinheit (50) zum Empfangen von Luft hat, die durch eine Luftverdichtereinheit (40) verdichtet ist, die durch die Abgase angetrieben wird, die in dem Abgassystem (60) strömen, und Einlassluft verdichtet, die in einem Einlasssystem (70) der Brennkraftmaschine (11) strömt, wobei die Drucklufteinführeinheit (50) wirkend mit dem Zusatzmitteleinspritzventil (30) zum Zugeben der Luft, die durch die Luftverdichtereinheit (40) verdichtet ist, zu dem Zusatzmitteleinspritzventil (30) gekoppelt ist.
Zusatzmittelzufuhrvorrichtung nach Anspruch 6, ferner mit einem Rückschlagventil (51), das eine Strömung von dem Einlasssystem (70) durch die Drucklufteinführeinheit (50) erlaubt und eine Strömung von dem Zusatzmittelzufuhrventil (30) durch die Drucklufteinführeinheit (50) zu dem Einlasssystem (70) hin im Allgemeinen blockiert.
Zusatzmittelzufuhrvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Drucklufteinführeinheit (50) einen Speicher (52) hat, der zwischen dem Einlasssystem (70) und dem Zusatzmitteleinspritzventil (30) zum Speichern der Luft, die durch die Luftverdichtereinheit (40) verdichtet ist, vorgesehen ist.
Zusatzmittelzufuhrvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Drucklufteinführeinheit (50) eine Durchflussratensteuereinrichtung (53) hat, die eine Strömung von dem Einlasssystem (70) zu dem Zusatzmitteleinspritzventil (30) blockiert, wenn eine Durchflussrate in der Drucklufteinführvorrichtung (50) einen vorgegebenen Wert überschreitet.
Zusatzmittelzufuhrvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Luftverdichtereinheit ein Turbolader (40) ist.
Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine (11) mit: einer Reinigungseinheit (20), die in einem Abgassystem (60) einer Brennkraftmaschine (11) zum Reinigen von Abgasen, die in dem Abgassystem (60) strömen, vorgesehen ist; einer Zusatzmittelzufuhreinheit (32), die wirkend mit dem Abgassystem (60) an einer Position zwischen der Brennkraftmaschine (11) und der Reinigungseinheit (20) zum Zugeben eines Zusatzmittels zu den Abgasen, die in dem Abgassystem (60) strömen, gekoppelt ist; und einer Luftverdichtereinheit (40), die eine Turbine (41) hat, die in dem Abgassystem (60) vorgesehen ist und durch die Abgase angetrieben wird, die in dem Abgassystem (60) strömen, wobei die Luftverdichtereinheit (40) ferner einen Verdichter (42) hat, der in einem Einlasssystem (70) der Brennkraftmaschine (11) vorgesehen ist und durch die Turbine (41) angetrieben wird, wobei der Verdichter (42) Einlassluft verdichtet, die in dem Einlasssystem (70) strömt; und einer Drucklufteinführeinheit (50) zum Empfangen von Luft, die durch die Luftverdichtereinheit (40) verdichtet ist, und wirkend mit der Zusatzmittelzufuhreinheit (32) zum Zugeben der Luft, die durch die Luftverdichtereinheit (40) verdichtet ist, zu der Zusatzmittelzufuhreinheit (32) gekoppelt ist.
Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine (11) nach Anspruch 11, ferner mit einem Rückschlagventil (51), das eine Strömung von dem Einlasssystem (70) durch die Drucklufteinführeinheit (50) erlaubt und eine Strömung von der Zusatzmittelzufuhreinheit (32) durch die Drucklufteinführeinheit (50) zu dem Einlasssystem (70) hin im Allgemeinen blockiert.
Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine (11) nach Anspruch 11, wobei die Drucklufteinführeinheit (50) einen Speicher (52) hat, der zwischen dem Einlasssystem (70) und der Zusatzmittelzufuhreinheit (32) vorgesehen ist, zum Speichern der Luft, die durch die Luftverdichtereinheit (40) verdichtet ist.
Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine (11) nach Anspruch 11, wobei die Drucklufteinführeinheit (50) eine Durchflussratensteuereinheit (53) hat, die eine Strömung von dem Einlasssystem (70) zu der Zusatzmittelzufuhreinheit (32) blockiert, wenn eine Durchflussrate in der Drucklufteinführeinheit (50) einen vorgegebenen Wert überschreitet.
Abgasreinigungssystem nach Anspruch 11, wobei die Luftverdichtereinheit ein Turbolader (40) ist.