DE102008000549A1 - Exhaust gas post processing apparatus for internal combustion engine of vehicle, has stirring operation control part controlling stirring operation of aqueous solution based on freezing monitoring information from freezing monitoring part - Google Patents

Exhaust gas post processing apparatus for internal combustion engine of vehicle, has stirring operation control part controlling stirring operation of aqueous solution based on freezing monitoring information from freezing monitoring part Download PDF

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Abstract

The apparatus has a urea reduction catalyst (23) installed in an exhaust passage (11) of an internal combustion engine (1). A urea addition part (3) adds a urea aqueous solution to the upstream of the urea reduction catalyst. A urea water tank (4) is connected to the urea addition part. A freezing monitoring part monitors freezing of the urea aqueous solution inside the urea water tank. A stirring operation control part controls the stirring operation of the aqueous solution by a stirring part (5) based on the freezing monitoring information from the freezing monitoring part.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

1. Gebiet der Erfindung1. Field of the invention

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, und genauer gesagt auf eine derartige Vorrichtung, die einen Katalysator zum Reduzieren von Stickoxiden unter Verwendung von Harnstoff als ein Reduktionsmittel aufweist (als SCR-Katalysator bezeichnet).The The present invention relates to an exhaust gas purification device for an internal combustion engine, and more particularly to a Such device comprising a catalyst for reducing Nitrogen oxides using urea as a reducing agent (referred to as SCR catalyst).

2. Beschreibung des Stands der Technik2. Description of the stand of the technique

Bisher war eine Abgasreinigungsvorrichtung zum Reinigen von in Abgas enthaltenen Stickoxiden schon bekannt, bei der Harnstoff als ein Reduktionsmittel verwendet wird. Ein typisches Beispiel einer üblichen Vorrichtung ist in 5 gezeigt, die hier angefügt ist. Der SCR-Katalysator 102 zum Reduzieren von Stickoxiden im Abgas unter Verwendung von Harnstoff als ein Reduktionsmittel ist in einem Abgasrohr 101 angeordnet. Ein Injektor 103 zum Zuführen von Harnstoffwasser, das in einem Tank 104 enthalten ist, ist in dem Abgasrohr 101 stromaufwärts des SCR-Katalysators 102 angeordnet. Das Harnstoffwasser wird durch einen Harnstoffwasserdurchgang 105 und einen Filter 106 zu dem Injektor 103 befördert. Ammoniak entsteht durch Hydrolyse aus dem Harnstoffwasser unter Wärmeeinwirkung in dem Abgasrohr 101. In Abgas enthaltene Stickoxide werden durch Ammoniak an dem SCR-Katalysator 102 zu Stickstoff und Wasser reduziert.Heretofore, an exhaust gas purifying apparatus for purifying nitrogen oxides contained in exhaust gas has been known, in which urea is used as a reducing agent. A typical example of a conventional device is in 5 shown here attached. The SCR catalyst 102 for reducing nitrogen oxides in the exhaust gas using urea as a reducing agent is in an exhaust pipe 101 arranged. An injector 103 for feeding urea water into a tank 104 is contained in the exhaust pipe 101 upstream of the SCR catalyst 102 arranged. The urea water is passed through a urea water passage 105 and a filter 106 to the injector 103 promoted. Ammonia is formed by hydrolysis from the urea water under the action of heat in the exhaust pipe 101 , Nitrogen oxides contained in exhaust gas are produced by ammonia on the SCR catalyst 102 reduced to nitrogen and water.

Harnstoffwasser wird in dem SCR-System als ein Reduktionsmittel verwendet, da Harnstoffwasser einfacher als Ammoniak zu handhaben ist und ungiftig ist. Gewöhnlich wird Harnstoffwasser verwendet, das 32,5% Harnstoff enthält, da es die niedrigste Gefriertemperatur aufweist, nämlich –11°C. In einem sehr kalten Winter besteht jedoch die Möglichkeit, dass eine Temperatur unter –11°C sinkt. Das bedeutet, dass eine Möglichkeit besteht, dass das Harnstoffwasser teilweise oder vollständig gefriert, falls eine Temperatur unter eine Erstarrungstemperatur des Harnstoffwassers sinkt. Ein Volumen des Harnstoffwassers, das in dem Tank enthalten ist, nimmt zu, wenn es gefriert, und der Tank kann durch das gefrorene Harnstoffwasser beschädigt werden.urea water is used in the SCR system as a reducing agent since urea water easier to handle than ammonia is and is non-toxic. Usually urea water containing 32.5% urea is used since it has the lowest freezing temperature, namely -11 ° C. However, in a very cold winter, there is a possibility that a temperature falls below -11 ° C. That means, that there is a possibility that the urea water partly or completely freezes, if a temperature falls below a solidification temperature of the urea water. One Volume of urea water contained in the tank decreases too, when it freezes, and the tank can through the frozen urea water to be damaged.

Um dieses Problem zu bewältigen, schlägt das Dokument JP-A-2004-324651 einen Tank zum Aufnehmen des Harnstoffwassers vor, in dem ein bestimmter Bereich zum Absorbieren einer Volumenzunahme des Harnstoffwassers vorgesehen ist. Des Weiteren wird vorgeschlagen, eine Heizeinrichtung in dem Tank oder außerhalb des Tanks vorzusehen, um zu verhindern, dass das Harnstoffwasser gefriert. Wenn die Volumenzunahme des Harnstoffwassers in dem Tank ein bestimmtes Niveau erreicht, wird eine Heizeinrichtung betrieben, um das gefrorene Harnstoffwasser zu schmelzen. Mehrere Schläuche, durch die ein Kühlmittel einer Maschine strömt, können als die Heizeinrichtung verwendet werden. Alternativ kann eine elektrische Heizeinrichtung als die Heizeinrichtung verwendet werden.To overcome this problem, the document fails JP-A-2004-324651 a tank for receiving the urea water, in which a certain area for absorbing an increase in volume of the urea water is provided. Furthermore, it is proposed to provide a heater in the tank or outside the tank to prevent the urea water from freezing. When the volume increase of the urea water in the tank reaches a certain level, a heater is operated to melt the frozen urea water. Multiple hoses through which a coolant of a machine flows can be used as the heater. Alternatively, an electric heater may be used as the heater.

Das nachfolgende Problem tritt jedoch bei dem vorhergehend beschriebenen herkömmlichen System auf. Sowie das Harnstoffwasser in dem Tank einmal teilweise gefroren ist, weist ein Teil des Harnstoffwassers, der nicht gefroren ist, eine hohe Harnstoffdichte auf. In diesem Fall wird nur der nicht gefrorene Teil des Harnstoffwassers mit einer hohen Dichte zu dem Abgasrohr zugeführt. Mit einem Voranschreiten des Gefrierens des Harnstoffwassers wird die Harnstoffdichte in dem nicht gefrorenen Teil höher. Wenn die Harnstoffdichte in dem nicht gefrorenen Teil höher als eine Sättigungsdichte (beispielsweise höher als 50%) wird, wird kristallförmiger Harnstoff ausgefällt. Sowie das Ausfällen einmal auftritt, wird es schwierig, das ausgefällte Harnstoffkristall durch Erwärmen wieder zu Harnstoffwasser zu schmelzen. Demnach enthält das Harnstoffwasser, das teilweise gefroren und wieder geschmolzen wird, den Harnstoff in einer Dichte, die niedriger ist als ein Ursprungsniveau. In diesem Fall wird das Harnstoffwasser mit einer niedrigeren Dichte zu dem Abgasrohr zugeführt. Das bedeutet, dass die Harnstoffdichte in dem Harnstoffwasser, das zu dem Abgasrohr zugeführt wird, unbeständig wird.The However, the following problem occurs in the previously described conventional system. As well as the urea water in Once partially frozen in the tank, part of the urea water, which is not frozen, has a high urea density. In this Case is only the non-frozen part of the urea water with fed to the exhaust pipe of a high density. With a Progress of the freezing of the urea water becomes the urea density higher in the unfrozen part. When the urea density in the non-frozen part higher than a saturation density (for example, higher than 50%) becomes more crystalline Urea precipitated. As well as the failures once occurs, it is difficult to pass through the precipitated urea crystal Warm again to melt urea water. Therefore contains the urea water, which is partially frozen and is melted again, the urea in a density lower is as a source level. In this case, the urea water supplied at a lower density to the exhaust pipe. This means that the urea density in the urea water, the is supplied to the exhaust pipe is unstable.

Es ist möglich, die Heizeinrichtung zu betreiben, bevor das Harnstoffwasser teilweise gefriert. In diesem Fall ist es jedoch schwierig, das Harnstoffwasser in dem Tank gleichmäßig zu erwärmen. Ein Teil des Harnstoffwassers, der der Heizeinrichtung nahe ist, wird mit einer höheren Temperatur als ein Teil des Harnstoffwassers erwärmt, der sich weg von der Heizeinrichtung und nahe an den Wänden des Tanks befindet. Das bedeutet, dass die Harnstoffdichte in dem Harnstoffwasser in dem Tank ungleichmäßig wird. Wenn das Harnstoffwasser auf einer sehr niedrigen Temperatur gehalten wird, ohne gerührt zu werden, kann das Harnstoffwasser ferner vollständig gefrieren, und es braucht eine lange Zeit, um das Harnstoffwasser wieder zu schmelzen und um es zu dem Abgasrohr zuzuführen. Zudem wird die Harnstoffdichte im Zuge des Schmelzens unbeständig, wie es vorhergehend angemerkt worden ist.It is possible to operate the heater before the Urea water partially freezes. In this case, it is difficult, the urea water in the tank evenly to warm up. Part of the urea water near the heater is, with a higher temperature than a part of the Urea water heats up, moving away from the heater and is located near the walls of the tank. That means, the urea density in the urea water in the tank is uneven becomes. When the urea water is at a very low temperature can be kept without being stirred, the urea water Furthermore, completely freeze, and it takes a long time Time to melt the urea water again and bring it to the Supply exhaust pipe. In addition, the urea density in the Course of melting inconsistent, as previously noted has been.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung wurde anbetrachts des vorhergehend genannten Problems gemacht, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Abgasreinigungsvorrichtung bereitzustellen, bei der ein Gefrieren oder ein Erstarren des Harnstoffwassers bei einer niedrigen Temperatur verhindert wird und bei der eine Temperatur des Harnstoffwassers in einem Tank gleichmäßig gehalten wird.The present invention has been made in consideration of the above-mentioned problem, and an object of the present invention is to provide an exhaust gas purification apparatus in which freezing or solidification of the gas Urea water is prevented at a low temperature and in which a temperature of the urea water is kept uniform in a tank.

Die Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird in einer Brennkraftmaschine verwendet, wie zum Beispiel einer Dieselmaschine, um im Abgas enthaltene Stickoxide zu reduzieren. Die Abgasreinigungsvorrichtung hat einen in einem Abgasrohr angeordneten Katalysator, einen in dem Abgasrohr stromaufwärts des Katalysators angeordneten Injektor und einen Tank, der Harnstoffwasser enthält, das durch einen Harnstoffwasserdurchgang zu dem Injektor zugeführt wird. Die Stickoxide werden an dem Katalysator unter Verwendung von aus dem Harnstoffwasser gebildetem Ammoniak, das in das Abgasrohr eingespritzt wird, zu harmlosen Komponenten reduziert.The Exhaust gas purification device according to the present invention Invention is used in an internal combustion engine, such as a diesel engine to reduce nitrogen oxides contained in the exhaust gas. The exhaust gas purification device has one arranged in an exhaust pipe Catalyst, one in the exhaust pipe upstream of the catalyst arranged injector and a tank containing urea water, fed through a urea water passage to the injector becomes. The nitrogen oxides are attached to the catalyst using from the urea water formed ammonia, which in the exhaust pipe is injected, reduced to harmless components.

Das in dem Tank enthaltene Harnstoffwasser wird durch eine Vorrichtung gerührt, die beispielsweise aus Flügeln und einem Motor zum Antreiben der Flügel besteht, um die Temperatur und die Dichte des Harnstoffwassers in dem Tank gleichmäßig zu machen, wodurch das Harnstoffwasser daran gehindert wird, bei einer niedrigen Temperatur teilweise zu gefrieren. Ein Betrieb der Rührvorrichtung wird durch eine elektronische Steuerungseinheit basierend auf der Temperatur gesteuert, die durch eine Sensorvorrichtung erfasst wird, wie zum Beispiel einen Temperatursensor. Wenn die Harnstoffwassertemperatur auf eine Temperatur fällt, bei der das Harnstoffwasser teilweise gefriert, wird das Harnstoffwasser durch die Flügel gerührt, um das teilweise Gefrieren des Harnstoffwassers zu unterdrücken. Durch Rühren des Harnstoffwassers wird die Harnstoffdichte in dem Harnstoffwasser gleichmäßig gemacht.The Urea water contained in the tank is passed through a device stirred, for example, from wings and a Motor for driving the wings insists to the temperature and the density of urea water in the tank evenly to prevent the urea water is prevented from partially freezing at a low temperature. An operation of Stirring device is controlled by an electronic control unit controlled by the temperature controlled by a sensor device is detected, such as a temperature sensor. If the Urea water temperature drops to a temperature at the urea water partially freezes, becomes the urea water stirred through the wings to freeze the partial urea water to suppress. By stirring urea water becomes urea density in urea water made evenly.

Zusätzlich zu der Rührvorrichtung kann eine Heizvorrichtung in dem Tank eingebaut sein. Sowohl die Rührvorrichtung als auch die Heizeinrichtung werden angeschaltet, wenn die Harnstoffwassertemperatur auf eine Temperatur fällt, bei der das Harnstoffwasser teilweise gefriert. Wenn die Harnstoffwassertemperatur auf eine Temperatur steigt, bei der keine Möglichkeit des teilweisen Gefrierens besteht, wird der Betrieb der Rührvorrichtung und der Heizvorrichtung beendet. Wenn die Rührvorrichtung und die Heizvorrichtung betrieben werden, wenn die Maschine nicht in Betrieb ist, werden sie umsichtig betrieben, um nicht die Batterie aufzubrauchen, während die Bedingungen der Batterie kontrolliert werden.additionally to the stirring device, a heating device in the Tank be installed. Both the stirrer and the heater is turned on when the urea water temperature falls to a temperature at which the urea water partially frozen. When the urea water temperature on a Temperature rises, with no possibility of partial Freezing is the operation of the stirring device and the heater stops. When the stirring device and the heater can be operated when the machine is not In operation, they are operated prudently so as not to damage the battery while the conditions of the battery are controlled become.

Durch Rühren des in dem Tank enthaltenen Harnstoffwassers kann dessen Temperatur und Dichte in dem Tank gleichmäßig gemacht werden, wodurch ein teilweises Gefrieren des Harnstoffwassers verhindert wird. Andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind durch ein besseres Verständnis des bevorzugten Ausführungsbeispiels ersichtlich, das nachfolgend in Bezug auf die nachfolgenden Zeichnungen beschrieben ist.By Stirring of the urea water contained in the tank can its temperature and density in the tank evenly be made, whereby a partial freezing of the urea water prevented becomes. Other objects and features of the present invention are through a better understanding of the preferred embodiment it can be seen below with reference to the following drawings is described.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1 zeigt ein gesamtes System inklusive einer Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; 1 shows an entire system including an exhaust gas purification device according to the present invention;

2 ist ein Flussdiagramm, das einen Vorgang des Steuerns einer Rührvorrichtung und einer Heizvorrichtung zeigt, die in einem Tank eingebaut sind, der Harnstoffwasser enthält; 2 Fig. 10 is a flowchart showing an operation of controlling a stirring device and a heater installed in a tank containing urea water;

3 ist ein Flussdiagramm, das einen Vorgang des Steuerns einer Rührvorrichtung und einer Heizvorrichtung zeigt, wenn die Maschine betrieben wird; 3 Fig. 10 is a flowchart showing a process of controlling a stirring device and a heating device when the machine is operated;

4A ist ein schematisches Schaubild, das eine Temperatur und eine Dichte des Harnstoffwassers zeigt, das in einem Tank einer herkömmlichen Vorrichtung enthalten ist, wobei das Harnstoffwasser auf einer niedrigen Temperatur gehalten wird; 4A Fig. 12 is a schematic diagram showing a temperature and a density of urea water contained in a tank of a conventional apparatus, wherein the urea water is kept at a low temperature;

4B ist ein schematisches Schaubild, das eine Temperatur und eine Dichte des Harnstoffwassers in demselben herkömmlichen Tank wie in 4A zeigt, wobei das Harnstoffwasser erwärmt wird, nachdem es auf einer niedrigen Temperatur gehalten wurde; und 4B FIG. 12 is a schematic diagram showing a temperature and a density of urea water in the same conventional tank as in FIG 4A wherein the urea water is heated after being kept at a low temperature; and

5 zeigt ein typisches Beispiel einer üblichen Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik. 5 shows a typical example of a conventional device according to the prior art.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELSDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist mit Bezug auf 1 bis 3 beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel wird eine Abgasreinigungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung bei einer Dieselmaschine mit einem Turbolader verwendet. Es ist natürlich möglich, die Abgasreinigungsvorrichtung bei anderen Brennkraftmaschinen zu verwenden.A preferred embodiment of the present invention is with reference to 1 to 3 described. In this embodiment, an exhaust gas purification device of the present invention is used in a turbocharged diesel engine. It is of course possible to use the exhaust gas purification device in other internal combustion engines.

Wie es in 1 gezeigt ist, ist ein Abgasrohr 11 mit einer Maschine 1 verbunden. Ein Turbolader 12 ist in dem Abgasrohr 11 stromabwärts eines Abgaskrümmers der Maschine eingebaut. Eine Turbine des Turboladers 12 wird durch Abgas angetrieben, und ein Verdichter (nicht gezeigt) des Turboladers, der in einem Einlassluftdurchgang angeordnet ist, verdichtet Luft, die zu der Maschine zugeführt wird. Das von der Maschine 1 abgegebene Abgas tritt durch das Abgasrohr 11 und wird durch eine Abgasreinigungsvorrichtung gereinigt, die in dem Abgasrohr 11 angeordnet ist.As it is in 1 is shown is an exhaust pipe 11 with a machine 1 connected. A turbocharger 12 is in the exhaust pipe 11 installed downstream of an exhaust manifold of the machine. A turbine of the turbocharger 12 is driven by exhaust gas, and a compressor (not shown) of the turbocharger disposed in an intake air passage compresses air supplied to the engine. That from the machine 1 discharged exhaust gas passes through the exhaust pipe 11 and is purified by an exhaust gas purification device included in the exhaust gas pipe 11 is arranged.

Die Abgasreinigungsvorrichtung weist einen Oxidationskatalysator 12 und einen NOx-Katalysator 22 auf, der aus einem SCR-Katalysator 23 und einem weiteren Oxidationskatalysator 24 besteht. Diese Katalysatoren sind in dem Abgasrohr 11 in dieser Reihenfolge von dessen stromaufwärtigen Ende an angeordnet. Der Oxidationskatalysator 21 wandelt NO (Stickstoffmonoxid), das in dem Abgas enthalten ist, zu NO2 (Stickstoffdioxid) um, um ein NO2-Verhältnis in NOx zu erhöhen, und dadurch eine Reduktionsreaktion von NOx in dem stromabwärtigen Abschnitt des Abgasrohres 11 einfacher zu machen. Zur selben Zeit oxidiert der Oxidationskatalysator 21 HC (Kohlenwasserstoff) und CO (Kohlenmonoxid).The exhaust gas purification device has an oxidation catalyst 12 and a NO x catalyst 22 on, made of an SCR catalyst 23 and another oxidation catalyst 24 consists. These catalysts are in the exhaust pipe 11 arranged in this order from its upstream end. The oxidation catalyst 21 For example, NO (nitrogen monoxide) contained in the exhaust gas converts to NO 2 (nitrogen dioxide) to increase an NO 2 ratio in NO x , and thereby a reduction reaction of NO x in the downstream portion of the exhaust pipe 11 easier to do. At the same time, the oxidation catalyst oxidizes 21 HC (hydrocarbon) and CO (carbon monoxide).

Der SCR-Katalysator 23 reduziert NOx unter Verwendung eines Reduktionsmittels. Um das Reduktionsmittel zu dem SCR-Katalysator 23 zuzuführen, wird Harnstoffwasser von einem Injektor 3 zugeführt, der in dem Abgasrohr 11 stromaufwärts des SCR-Katalysators 23 eingebaut ist. Das Harnstoffwasser wird von einem Tank 4 durch einen Harnstoffwasserdurchgang 30 zugeführt. Ammoniak entsteht aus dem Harnstoffwasser in dem Abgasrohr 11 durch Hydrolyse unter Wärmeeinwirkung. Das Harnstoffwasser wird zum Ausbilden von Ammoniak verwendet, da Harnstoffwasser einfach zu handhaben und harmlos ist. NOx in dem Abgas wird durch Reaktion mit dem Ammoniak in Gegenwart des SCR-Katalysators 23 reduziert. Ammoniak, das nicht mit dem NOx reagiert, wird in den Oxidationskatalysator 24 oxidiert, um dadurch Ammoniak in harmlose Komponenten umzuwandeln.The SCR catalyst 23 reduces NO x using a reducing agent. To the reducing agent to the SCR catalyst 23 Feed urea water from an injector 3 supplied in the exhaust pipe 11 upstream of the SCR catalyst 23 is installed. The urea water is from a tank 4 through a urea water passage 30 fed. Ammonia arises from the urea water in the exhaust pipe 11 by hydrolysis under heat. The urea water is used to form ammonia because urea water is easy to handle and harmless. NO x in the exhaust gas is caused by reaction with the ammonia in the presence of the SCR catalyst 23 reduced. Ammonia that does not react with the NO x becomes the oxidation catalyst 24 oxidized to thereby convert ammonia into harmless components.

Das Harnstoffwasser ist in dem Tank 4 enthalten. Das Harnstoffwasser wird durch eine Pumpe 41 nach oben gepumpt und durch den Harnstoffwasserdurchgang 31 und einen in dem Durchgang 31 angeordneten Filter (nicht gezeigt) zu dem Injektor 3 zugeführt. Eine Druckreguliereinrichtung 32 ist mit dem Harnstoffwasserdurchgang 31 verbunden. Wenn ein Druck des Harnstoffwassers ein vorbestimmtes Niveau übersteigt, wird eine Rückführoffnung 33 der Druckreguliereinrichtung 32 geöffnet, um das Harnstoffwasser zu dem Tank 4 zurückzuführen. Als der Injektor 3 kann ein luftunterstützter Injektor verwendet werden. In diesem Fall wird Druckluft zu dem Injektor 3 zugeführt, um das Harnstoffwasser in das Abgasrohr 11 einzuspritzen.The urea water is in the tank 4 contain. The urea water is pumped through 41 Pumped up and through the urea water passage 31 and one in the passage 31 arranged filter (not shown) to the injector 3 fed. A pressure regulator 32 is with the urea water passage 31 connected. When a pressure of the urea water exceeds a predetermined level, a return opening becomes 33 the pressure regulator 32 opened to the urea water to the tank 4 due. As the injector 3 An air-assisted injector can be used. In this case, compressed air becomes the injector 3 fed to the urea water in the exhaust pipe 11 inject.

Der Injektor 3 ist an dem Abgasrohr 11 mit einem geneigten Winkel so installiert, dass das Harnstoffwasser, das von dem Injektor 3 eingespritzt wird, gleichmäßig zu einer Einlassöffnung des SCR-Katalysators 23 zugeführt wird. Das eingespritzte Harnstoffwasser wird durch Hydrolyse unter Wärmeeinwirkung zu Ammoniak (NH3) umgewandelt, wie es in der nachfolgenden Formel gezeigt ist: (NH2)2CO + H2O → NH3 + NHCO; NHCO + H2O → NH3 + CO2 The injector 3 is on the exhaust pipe 11 with an inclined angle installed so that the urea water coming from the injector 3 is injected evenly to an intake port of the SCR catalyst 23 is supplied. The injected urea water is converted to ammonia (NH 3 ) by hydrolysis under heat, as shown in the following formula: (NH 2 ) 2 CO + H 2 O → NH 3 + NHCO; NHCO + H 2 O → NH 3 + CO 2

Das Ammoniak reagiert mit NOx an dem SCR-Katalysator 23, und NOx wird gemäß der nachfolgenden Formel reduziert: NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2O Ammoniak, das nicht an der Reduktion von NOx mitwirkt und das andernfalls in die Atmosphäre abgegeben wird, wird in dem Oxidationskatalysator 24 gemäß der nachfolgenden Formel zu harmlosen Komponenten umgewandelt: 4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O The ammonia reacts with NO x on the SCR catalyst 23 , and NO x is reduced according to the following formula: NO + NO 2 + 2NH 3 → 2N 2 + 3H 2 O Ammonia, which does not participate in the reduction of NO x and which otherwise is released into the atmosphere, becomes in the oxidation catalyst 24 converted to harmless components according to the following formula: 4NH 3 + 3O 2 → 2N 2 + 6H 2 O

Die Harnstoffdichte in den Harnstoffwasser, das in dem Tank 4 enthalten ist, ist auf 32,5% festgesetzt, was die niedrigste Gefriertemperatur ergibt, nämlich –11,5°C. Falls die Umgebungstemperatur jedoch unterhalb der Gefriertemperatur sinkt, gefriert das Harnstoffwasser teilweise an Abschnitten nahe der Bodenwand und den Seitenwänden, die durch die Umgebungstemperatur am meisten gekühlt werden. An diesen Abschnitten fällt der Harnstoff in einem kristallinen Zustand aus. Falls dies eintritt, wird die Harnstoffdichte eines nicht gefrorenen Anteils des Harnstoffwassers höher als das ursprüngliche Niveau. Wenn der gefrorene Anteil des Harnstoffwassers wieder geschmolzen wird, wird die Harnstoffdichte in dem geschmolzenen Anteil niedriger als das ursprüngliche Niveau, da das Harnstoffkristall nicht einfach zu schmelzen ist, wenn es einmal gefroren ist. Als ein Ergebnis kann die Harnstoffdichte in dem zu dem Injektor 3 zugeführten Harnstoffwasser nicht auf einem konstanten Niveau beibehalten werden.The urea density in the urea water that is in the tank 4 is set at 32.5%, which gives the lowest freezing temperature, namely -11.5 ° C. However, if the ambient temperature drops below the freezing temperature, the urea water partially freezes at portions near the bottom wall and sidewalls, which are cooled most by the ambient temperature. At these stages the urea precipitates in a crystalline state. If this happens, the urea density of a non-frozen portion of the urea water becomes higher than the original level. When the frozen portion of the urea water is remelted, the urea density in the molten portion becomes lower than the original level because the urea crystal is not easy to melt once frozen. As a result, the urea density in the to the injector 3 supplied urea water can not be maintained at a constant level.

Um das vorhergehend genannte Problem zu bewältigen ist eine Rührvorrichtung 5 zum Rühren des Harnstoffwassers in dem Tank 4 gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen. Durch Rühren des Harnstoffwassers kann die Harnstoffwassertemperatur gleichmäßig gemacht werden, und ein teilweises Gefrieren des Harnstoffwassers kann verhindert werden. Die Rührvorrichtung 5 wird gemäß Signalen von einer Sensorvorrichtung betrieben, wie z. B. von einem Temperatursensor 71, der die Harnstoffwassertemperatur erfasst.To cope with the above-mentioned problem is a stirring device 5 for stirring the urea water in the tank 4 provided according to the present invention. By stirring the urea water, the urea water temperature can be made uniform, and partial freezing of the urea water can be prevented. The stirring device 5 is operated in accordance with signals from a sensor device, such. B. from a temperature sensor 71 detecting the urea water temperature.

Die Rührvorrichtung 5 kann aus Rührflügeln 51, die an einem mittleren Abschnitt einer Bodenwand des Tanks 4 angeordnet sind, und einer Antriebsvorrichtung bestehen, wie z. B. einem Elektromotor 52 zum Antreiben der Flügel 51.The stirring device 5 can be from agitators 51 placed at a middle section of a bottom wall of the tank 4 are arranged, and a drive device consist, such as. B. an electric motor 52 for driving the wings 51 ,

Es ist wünschenswert, eine Heizeinrichtung 42 zum Erwärmen des Harnstoffwassers zusätzlich zu der Rührvorrichtung 5 vorzusehen. In diesem speziellen Ausführungsbeispiel ist die Heizeinrichtung 42 an der Bodenwand des Tanks 4 um die Rührflügel 51 herum angeordnet. Die Heizeinrichtung 51 kann aus einer elektrischen Heizeinrichtung bestehen, die durch eine bordeigene Batterie 6 angetrieben wird. Ein Betrieb des Motors 52 und der Heizeinrichtung 42 wird durch eine elektronische Steuerungseinheit 7 basierend auf Signalen von dem Temperatursensor 71 gesteuert.It is desirable to have a heater 42 for heating the urea water in addition to the stirring device 5 provided. In this particular embodiment, the heater is 42 on the bottom wall of the tank 4 around the agitator blades 51 arranged around. The heater 51 may consist of an electric heater by an on-board battery 6 is driven. An operation of the engine 52 and the heater 42 is through an electronic control unit 7 based on signals from the temperature sensor 71 controlled.

Die Heizeinrichtung 42 ist vorzugsweise in einer Scheibenform ausgebildet, die ein Mittelloch an der Stelle aufweist, an der die Rührflügel 51 positioniert sind. Das durch die Heizeinrichtung 42 erwärmte Harnstoffwasser bildet einen Konvektionsstrom in dem Tank 4 in der vertikalen Richtung aus, und die Rührflügel 51 bilden einen Strom in der horizontalen Richtung um die Flügel 51 aus. Das Harnstoffwasser in dem Tank 4 wird durch die Flügel in sowohl der vertikalen als auch der horizontalen Richtung gut gerührt, wodurch die Harnstoffwassertemperatur und -dichte in dem Tank 4 gleichmäßig gemacht wird.The heater 42 is preferably formed in a disc shape having a center hole at the location where the impellers 51 are positioned. That by the heater 42 heated urea water forms a convection current in the tank 4 in the vertical direction, and the stirring blades 51 form a stream in the horizontal direction around the wings 51 out. The urea water in the tank 4 is well stirred by the vanes in both the vertical and horizontal directions, thereby increasing the urea water temperature and density in the tank 4 is made evenly.

Es ist vorzuziehen, die Pumpe 41 über der Heizeinrichtung 42 zu positionieren, wie es in 1 gezeigt ist, sodass das gut gerührte Harnstoffwasser, das eine gleichmäßige Dichte aufweist, durch die Pumpe 41 angesaugt und durch den Injektor 3 in das Abgasrohr 11 zugeführt wird. Als eine Vorrichtung zum Erfassen einer Möglichkeit des Gefrierens ist ein Temperatursensor 71 in dem Tank 4 in diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen. Der Betrieb des Rührmotors 52 und der Heizeinrichtung 42 wird durch die ECU 7 basierend auf Signalen von dem Temperatursensor 71 gesteuert. Es ist möglich, zusätzlich dazu einen Umgebungstemperatursensor 72 zum Erhalten von Referenzinformationen vorzusehen. Es ist möglich, den Motor 52 durch Öldruck anzutreiben.It is preferable to the pump 41 over the heater 42 to position it as in 1 is shown, so that the well-stirred urea water, which has a uniform density, through the pump 41 sucked in and through the injector 3 in the exhaust pipe 11 is supplied. As a device for detecting a possibility of freezing is a temperature sensor 71 in the tank 4 provided in this embodiment. The operation of the stirring motor 52 and the heater 42 is through the ECU 7 based on signals from the temperature sensor 71 controlled. It is possible, in addition to an ambient temperature sensor 72 to provide for obtaining reference information. It is possible the engine 52 powered by oil pressure.

Vorteile, die in dem vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiel erlangt werden, sind nachfolgend zusammengefasst. Da das Harnstoffwasser in dem Tank 4 durch die Rührvorrichtung 5 gerührt wird, kann die Harnstoffwassertemperatur und -dichte gleichmäßig gemacht werden, wodurch ein teilweises Gefrieren des Harnstoffwassers verhindert wird. Durch ein zusätzliches Verwenden der Heizeinrichtung 42 wird Harnstoffwasser, das nahe den Wänden des Tanks 4 positioniert ist, die durch die niedrige Umgebungstemperatur am meisten gekühlt werden, daran gehindert, teilweise zu gefrieren. Da die Heizeinrichtung 42 an der Bodenwand des Tanks 4 angeordnet ist, wird das Harnstoffwasser mit einer Konvektionsströmung in dem Tank 4 gut gerührt.Advantages obtained in the above-described embodiment are summarized below. Because the urea water in the tank 4 through the stirring device 5 is stirred, the urea water temperature and density can be made uniform, whereby a partial freezing of the urea water is prevented. By additionally using the heater 42 becomes urea water, which is near the walls of the tank 4 which are cooled most by the low ambient temperature, prevented from freezing partially. Because the heater 42 on the bottom wall of the tank 4 is arranged, the urea water with a convection flow in the tank 4 well stirred.

Da die Pumpe 41 und die Rückführöffnung 33 der Druckreguliereinrichtung 32 eine zweite Rührvorrichtung zusätzlich zu den Rührflügeln 51 ausbilden, wird das Harnstoffwasser des Weiteren effektiv gerührt. Es ist am meisten vorzuziehen, die Rückführöffnung 33 und eine Saugöffnung der Pumpe 41 auf einer diagonalen Linie in dem Tank 4 zu positionieren, wie es in 1 gezeigt ist. Da das heiße Harnstoffwasser, das durch die Heizeinrichtung 42 erwärmt wird, zu einem oberen Abschnitt des Tanks 4 rückgeführt wird, wird die Konvektion des Harnstoffwassers weiter begünstigt. Da die vertikale Strömung, die durch die Pumpe 41 und die Konvektion auf Grund des Erwärmens der Heizeinrichtung 42 erzeugt wird, und die horizontale Strömung, die durch die Rührflügel 51 verursacht wird, miteinander in Wechselwirkung treten, wird das Harnstoffwasser gut gerührt und die Harnstoffdichte und die Temperatur in dem Harnstoffwasser können gleichmäßig gemacht werden.Because the pump 41 and the return port 33 the pressure regulator 32 a second stirring device in addition to the impellers 51 Furthermore, the urea water is effectively stirred. It is most preferable to the return port 33 and a suction port of the pump 41 on a diagonal line in the tank 4 to position it as in 1 is shown. Because the hot urea water flowing through the heater 42 is heated to an upper section of the tank 4 recycled, the convection of urea water is further favored. Because the vertical flow passing through the pump 41 and convection due to heating of the heater 42 is generated, and the horizontal flow passing through the stirring blades 51 is caused to interact with each other, the urea water is well stirred, and the urea density and the temperature in the urea water can be made uniform.

Die Heizeinrichtung 42 kann an anderen Stellen positioniert werden. Beispielsweise kann sie sich außerhalb des Tanks 4 befinden oder kann in der Wand des Tanks 4 eingebettet sein. Die Wände des Tanks 4 können mit einem wärmeisolierenden Material bedeckt sein, um einen Temperaturabfall zu unterdrücken. Die Bedingungen zum Betreiben der Rührvorrichtung 5 und der Heizeinrichtung 42 können Bedingungen umfassen, die von der Harnstoffwassertemperatur und der Umgebungstemperatur verschieden sind. Beispielsweise können Betriebsbedingungen der Maschine und/oder der Pumpe 41 umfasst sein. Es ist vorzuziehen, einen Batteriesensor 41 vorzusehen, der eine Restkapazität der bordeigenen Batterie 6 erfasst, sodass die Rührvorrichtung 5 und die Heizeinrichtung 42 so betrieben werden, dass sie nicht die Batteriekapazität aufbrauchen. Wenn die Maschine nicht in Betrieb ist, kann beispielsweise die Rührvorrichtung 5 mit Unterbrechungen betrieben werden. Die Rührvorrichtung 5 kann zudem nur dann betrieben werden, wenn die Pumpe 41 nicht betrieben wird, da ein Rühren des Harnstoffwassers einigermaßen durch Betrieb der Pumpe 41 erreicht wird.The heater 42 can be positioned elsewhere. For example, she may be outside the tank 4 can or can be in the wall of the tank 4 be embedded. The walls of the tank 4 may be covered with a heat-insulating material to suppress a temperature drop. The conditions for operating the stirring device 5 and the heater 42 may include conditions other than urea water temperature and ambient temperature. For example, operating conditions of the machine and / or the pump 41 includes his. It is preferable to have a battery sensor 41 provide a residual capacity of the on-board battery 6 captured, so that the stirring device 5 and the heater 42 be operated so that they do not use up the battery capacity. When the machine is not in operation, for example, the stirring device 5 be operated intermittently. The stirring device 5 In addition, it can only be operated when the pump 41 is not operated, since stirring the urea water reasonably by operation of the pump 41 is reached.

Ein Vorgang des Steuerns der Rührvorrichtung ist in Bezug auf 2 beschrieben. Bei Schritt S1 wird bestimmt, ob ein Verhindern des Gefrierens des Harnstoffwassers erforderlich ist, oder nicht. Die Gefrierverhinderung kann beispielsweise erforderlich sein, wenn der Zündschlüssel der Maschine abgeschaltet ist, oder es kann erforderlich sein, wenn ein Fahrer dieses bestimmt. Derartige Bedingungen zum Anfordern des Verhinderns des Gefrierens sind in der ECU 7 voreingestellt. Falls die Gefrierverhinderung angefordert wird, geht der Schritt zu S2 über. Falls nicht, wird der Vorgang direkt beendet.An operation of controlling the stirring device is with respect to 2 described. At step S1, it is determined whether or not prevention of freezing of the urea water is required. For example, the freeze prevention may be required when the ignition key of the engine is off, or it may be required if a driver determines it. Such conditions for requesting the prevention of freezing are in the ECU 7 preset. If the freeze prevention is requested, the step advances to S2. If not, the process is ended directly.

Bei Schritt S2 wird die Harnstoffwassertemperatur T durch den Temperatursensor 71 erfasst. Bei Schritt S3 wird bestimmt, ob die Harnstoffwassertemperatur T niedriger als eine vorgegebene Temperatur Tb ist, bei der ein Betrieb der Rührvorrichtung 5 und der Heizeinrichtung 42 erforderlich ist, oder nicht. Die Temperatur Tb ist eine Temperatur, bei der ein teilweises Gefrieren des Harnstoffwassers angenommen wird. Tb ist beispielsweise auf –5°C festgesetzt. Der Grund, warum Tb auf eine Temperatur höher als eine Gefriertemperatur (–11°C) des Harnstoffwassers (mit einer Dichte von 32,5%) festgesetzt ist, ist der, dass ein teilweises Gefrieren auf Grund einer Temperaturabweichung in dem Tank 4 verhindert wird. Falls T niedriger als Tb ist, geht der Vorgang zu Schritt S4 über. Falls nicht, wird der Vorgang direkt beendet (Rückkehr).At step S2, the urea water temperature T is determined by the temperature sensor 71 detected. At step S3, it is determined whether the urea water temperature T is lower than a predetermined temperature Tb at which operation of the stirring device 5 and the heater 42 is required or not. The temperature Tb is a temperature at which a partial freezing of the urea water is assumed. For example, Tb is set to -5 ° C. The reason why Tb is set to a temperature higher than a freezing temperature (-11 ° C) of the urea water (having a density of 32.5%) is that a partial freezing due to a temperature deviation in the tank 4 is prevented. If T is lower than Tb, the process proceeds to step S4. If not, the process is ended directly (return).

Bei Schritt S4 werden die Rührvorrichtung 5 und die Heizeinrichtung 42 angeschaltet. Anschließend wird bei Schritt S5 bestimmt, ob T höher als eine Temperatur (Tb + ΔT) wird. Die Temperatur ΔT ist eine Grenztemperatur, um die Harnstoffwassertemperatur ausreichend hoch zu bringen. Falls T höher als (Tb + ΔT) ist, kann das Harnstoffwasser einen normalen Zustand vollständig zurückerlangen, auch dann, wenn ein teilweises Gefrieren aufgetreten ist. ΔT ist beispielsweise auf 5°C festgesetzt. Falls T höher als (Tb + ΔT) ist, geht der Vorgang auf Schritt S6 über, indem die Rührvorrichtung 5 und die Heizeinrichtung 42 abgeschaltet werden. Falls T niedriger als (Tb + ΔT) ist, kehrt der Schritt S4 zurück, um den Betrieb der Rührvorrichtung 5 und der Heizeinrichtung 42 vorzusetzen, bis T höher als (Tb + ΔT) wird.In step S4, the stirring device 5 and the heater 42 turned on. Subsequently, at step S5, it is determined whether T becomes higher than a temperature (Tb + ΔT). The temperature ΔT is a threshold temperature for raising the urea water temperature sufficiently high. If T is higher than (Tb + ΔT), the urea water can completely recover to a normal state even if partial freezing has occurred. For example, ΔT is set at 5 ° C. If T is higher than (Tb + ΔT), the process proceeds to step S6 by the agitator 5 and the heater 42 be switched off. If T is lower than (Tb + ΔT), step S4 returns to indicate the operation of the stirring device 5 and the heater 42 to set until T becomes higher than (Tb + ΔT).

Der Steuerungsvorgang, der in 2 gezeigt ist, wird immer dann durchgeführt, wenn die Gefrierverhinderung angefordert bzw. erforderlich ist, unabhängig davon, ob die Maschine in Betrieb ist oder nicht. Ein Betrieb der Rührvorrichtung 5 und der Heizeinrichtung 42 wird beendet, wenn die Harnstoffwassertemperatur ausreichend hoch wird. Daher wird das Harnstoffwasser effektiv an einem Frieren gehindert, während eine Energie der Batterie gespart wird. Falls die Rührvorrichtung 5 und die Heizeinrichtung 42 jedoch über eine lange Zeit betrieben werden, während die Maschine nicht in Betrieb ist, kann die Batterieenergie aufgebraucht werden. Um dieses Problem zu bewältigen, kann eine Zeitdauer, in der die Rührvorrichtung 5 und die Heizeinrichtung 42 betrieben werden, auf eine bestimmte Länge begrenzt werden, wenn die Maschine nicht in Betrieb ist. Falls der Batteriesensor 61 erfasst, dass die Restkapazität der Batterie 6 niedriger als ein vorbestimmtes Niveau ist, kann alternativ ein Betrieb der Rührvorrichtung 5 und der Heizeinrichtung abgeschaltet werden.The control process that is in 2 is performed whenever the freeze prevention is required regardless of whether the machine is in operation or not. An operation of the stirring device 5 and the heater 42 is terminated when the urea water temperature becomes sufficiently high. Therefore, the urea water is effectively prevented from freezing while saving energy of the battery. If the stirring device 5 and the heater 42 however, while the machine is not operating for a long time, the battery power may be used up. To cope with this problem, a period of time in which the stirring device can 5 and the heater 42 operated, be limited to a certain length when the machine is not in operation. If the battery sensor 61 detects that the remaining capacity of the battery 6 lower than a predetermined level, may alternatively be an operation of the stirring device 5 and the heater are turned off.

3 zeigt einen Vorgang des Verhinderns eines Gefrierens des Harnstoffwassers, der durchgeführt wird, wenn die Maschine in Betrieb ist. Der Vorgang geht zu den nachfolgenden Schritten über, wenn der Zündschalter bei Schritt S11 angeschaltet ist. Bei Schritt S12 wird eine Temperatur des Harnstoffwassers durch den Temperatursensor 71 erfasst. Bei Schritt S13 wird bestimmt, ob die Harnstoffwassertemperatur, die durch den Temperatursensor 71 erfasst worden ist, höher als eine Temperatur Ta ist, bei der die Pumpe 41 betrieben werden kann. Die Temperatur Ta ist auf eine Gefriertemperatur des Harnstoffwassers festgesetzt, beispielsweise –11°C, wenn die Harnstoffdichte in dem Harnstoffwasser 32,5% beträgt. 3 shows a process of preventing freezing of the urea water, which is performed when the machine is in operation. The process proceeds to the subsequent steps when the ignition switch is turned on at step S11. At step S12, a temperature of the urea water is detected by the temperature sensor 71 detected. At step S13, it is determined whether the urea water temperature detected by the temperature sensor 71 has been detected, higher than a temperature Ta, at which the pump 41 can be operated. The temperature Ta is set at a freezing temperature of the urea water, for example, -11 ° C when the urea density in the urea water is 32.5%.

Falls die Temperatur T höher als Ta ist, geht der Vorgang zu Schritt S14 über, in dem bestimmt wird, ob eine Zufuhr des Harnstoffwassers angefordert ist, oder nicht. Falls eine Harnstoffwasserzufuhr angefordert ist, geht der Vorgang zu Schritt S15 über, in dem ein Betrieb der Pumpe 41 ausgelöst wird. In Schritt S16 wird bestimmt, ob die Harnstoffwassertemperatur T höher als Ta und niedriger Tb ist. Tb ist eine Temperatur, bei der das Harnstoffwasser teilweise gefriert und ein Betrieb der Rührvorrichtung 5 und der Heizeinrichtung 42 erforderlich ist. Falls T höher als Ta und niedriger als Tb ist (Ta < T < Tb), geht der Vorgang zu Schritt S17 über, bei dem die Rührvorrichtung 5 und die Heizeinrichtung 42 betrieben werden. Bei dem nächsten Schritt S18 wird bestimmt, ob T höher als (Tb + ΔT) geworden ist. Temperatur (Tb + ΔT) ist eine Temperatur, bei der ein Betrieb der Rührvorrichtung 5 und der Heizeinrichtung 42 beendet werden kann. Falls T höher als (Tb + T) ist, geht der Vorgang zu Schritt S18 über, bei dem der Betrieb der Rührvorrichtung 5 und der Heizeinrichtung 42 beendet wird. Anschließend geht der Vorgang zu Schritt S20 über.If the temperature T is higher than Ta, the process goes to step S14, where it is determined whether or not supply of the urea water is required. If a urea water supply is requested, the process proceeds to step S15, in which operation of the pump 41 is triggered. In step S16, it is determined whether the urea water temperature T is higher than Ta and lower Tb. Tb is a temperature at which the urea water partially freezes and an operation of the stirring device 5 and the heater 42 is required. If T is higher than Ta and lower than Tb (Ta <T <Tb), the process proceeds to step S17, where the agitator 5 and the heater 42 operate. At the next step S18, it is determined whether T has become higher than (Tb + ΔT). Temperature (Tb + ΔT) is a temperature at which operation of the stirring device 5 and the heater 42 can be stopped. If T is higher than (Tb + T), the process proceeds to step S18, in which the operation of the stirring device 5 and the heater 42 is ended. Subsequently, the process proceeds to step S20.

Demgegenüber, falls die Antworten auf Schritte S13, S14 und S16 negativ sind, geht der Vorgang direkt zu Schritt S20 über, während die Pumpe 41 in einem nicht betriebenen Zustand beibehalten wird. In Schritt S20 wird bestimmt, ob der Zündschlüssel abgeschaltet ist. Falls der Zündschlüssel abgeschaltet ist, wird der Vorgang beendet. Falls nicht, werden Schritte S12 bis S19 wiederholt. In dem in 3 gezeigten Vorgang wird das Harnstoffwasser effektiv gerührt, da das Harnstoffwasser durch die Rührvorrichtung 5 und durch eine durch die Heizeinrichtung 42 verursachte Konvektion zusätzlich zu der durch einen Betrieb der Pumpe 41 verursachten Zirkulation gerührt wird, wenn eine Zufuhr des Harnstoffwassers erforderlich ist.On the other hand, if the answers to steps S13, S14 and S16 are negative, the process directly proceeds to step S20 while the pump 41 is maintained in a non-powered state. In step S20, it is determined whether the ignition key is turned off. If the ignition key is switched off, the process is ended. If not, steps S12 to S19 are repeated. In the in 3 As shown, the urea water is effectively agitated since the urea water is agitated by the agitator 5 and by a through the heater 42 caused convection in addition to the operation of the pump 41 caused circulation is stirred when a supply of urea water is required.

4A und 4B zeigen schematisch die Temperatur und die Dichte des Harnstoffwassers in dem Tank einer herkömmlichen Vorrichtung, die keine Rührvorrichtung aufweist. 4A zeigt einen Zustand des Harnstoffwassers, nachdem der Tank auf einer niedrigen Temperatur über eine lange Zeit gehalten worden ist. Wie es in 4A gesehen werden kann, ist die Harnstoffwassertemperatur an Positionen niedrig, die sich näher an der Bodenwand und Seitenwänden des Tanks befinden. Etwas von dem festen Harnstoff ist auf der Bodenwand des Tanks ausgefällt. Die Harnstoffwasserdichte ist an Positionen niedrig, an denen seine Temperatur höher ist. An den Bodenecken des Tanks hat sich Eis (100% Wasser) ausgebildet. 4A and 4B schematically show the temperature and density of the urea water in the tank of a conventional device that has no stirring device. 4A shows a state of the urea water after the tank has been kept at a low temperature for a long time. As it is in 4A can be seen, the urea water temperature is low at positions closer to the bottom wall and sidewalls of the tank. Some of the solid urea has precipitated on the bottom wall of the tank. The urea water density is low at positions where its temperature is higher. Ice (100% water) has formed on the bottom corners of the tank.

4B zeigt den Zustand des Harnstoffwassers in dem Tank, nachdem der Tank aus dem in 4A gezeigten Zustand erwärmt worden ist. Wie es in 4B gezeigt ist, wird die ungleichmäßige Dichte des Harnstoffwassers nicht durch Erwärmen beseitigt. Wenn das Harnstoffwasser einmal teilweise gefroren ist, ist es schwierig, die Dichte des Harnstoffwassers gleichmäßig zu machen, da es schwierig ist, den einmal gefrorenen festen Harnstoff wieder zu schmelzen. 4B shows the state of the urea water in the tank after the tank is out of the in 4A shown state has been heated. As it is in 4B shown is the uneven Density of urea water is not eliminated by heating. Once the urea water is partially frozen, it is difficult to make the density of the urea water uniform because it is difficult to re-melt the once-frozen solid urea.

Die Rührvorrichtung 5 ist gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen, um das Harnstoffwasser zu rühren und seine Temperatur und Dichte in dem Tank gleichmäßig zu machen. Auf diese Weise wird ein Ausfällen des Harnstoffs unterdrückt, das durch teilweises Gefrieren hervorgerufen wird, wie es bei der herkömmlichen Vorrichtung auftritt. Die Wirkungen der Rührvorrichtung 5 werden durch Platzieren der Rührflügel 51 an einem mittleren Abschnitt der Bodenwand des Tanks 4 erhöht, wie es in 1 gezeigt ist.The stirring device 5 is provided in accordance with the present invention to stir the urea water and to uniform its temperature and density in the tank. In this way, precipitation of the urea caused by partial freezing as in the conventional apparatus is suppressed. The effects of the stirring device 5 be by placing the stirring blades 51 at a middle section of the bottom wall of the tank 4 increased as it is in 1 is shown.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das vorhergehend beschriebene Ausführungsbeispiel begrenzt, sondern kann verschieden abgewandelt werden. Beispielsweise kann eine Energiequelle für die Rührvorrichtung 5 und die Heizeinrichtung 42 separat von der bordeigenen Batterie 6 vorgesehen sein, um zu verhindern, dass die Batterie 6 durch Betrieb der Rührvorrichtung 5 und der Heizeinrichtung 42 aufgebraucht wird, während die Maschine nicht in Betrieb ist. Die Rührvorrichtung 5 und die Heizeinrichtung 42 können durch einen Heimelektrostecker durch einen Gleichstrom/Wechselstromwandler versorgt werden, wenn die Maschine nicht betrieben wird. Alternativ kann der Motor 52 der Rührvorrichtung 5 durch eine Solarbatterie versorgt werden, sodass die Rührvorrichtung 5 betrieben werden kann, ohne die bordeigene Batterie 6 zu verwenden, wenn die Maschine nicht in Betrieb ist. Die bordeigene Batterie 6 kann durch die Solarbatterie geladen werden.The present invention is not limited to the above-described embodiment, but may be variously modified. For example, an energy source for the stirring device 5 and the heater 42 separate from the on-board battery 6 be provided to prevent the battery 6 by operation of the stirring device 5 and the heater 42 is consumed while the machine is not in operation. The stirring device 5 and the heater 42 can be powered by a home electrical plug through a DC / AC converter when the machine is not operating. Alternatively, the engine 52 the stirring device 5 be powered by a solar battery, so that the stirring device 5 can be operated without the on-board battery 6 to use when the machine is not in operation. The on-board battery 6 can be charged by the solar battery.

Während die vorliegende Erfindung mit Bezug auf das vorhergehende bevorzugte Ausführungsbeispiel gezeigt und beschrieben worden ist, ist es dem Fachmann ersichtlich, dass Änderungen in der Form und in Einzelheiten darin durchgeführt werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen, wie in den angehängten Ansprüchen definiert ist.While the present invention with reference to the preceding preferred Embodiment has been shown and described It will be apparent to those skilled in the art that changes in the Form and in details can be done in it without departing from the scope of the invention, as in the appended Claims is defined.

Eine Abgasreinigungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung wandelt Stickoxide, die im Abgas einer Brennkraftmaschine enthalten sind, durch Reduzieren von diesen mit Ammoniak an einem Katalysator zu harmlosen Komponenten um. Ammoniak wird aus in einem Tank enthaltenen Harnstoffwasser ausgebildet und in ein Abgasrohr eingespritzt. Das in dem Tank enthaltene Harnstoffwasser wird durch eine Rührvorrichtung gerührt, um dessen Temperatur und Dichte in dem Tank gleichmäßig zu machen, wodurch ein teilweises Gefrieren des Harnstoffwassers in dem Tank verhindert wird. Das Harnstoffwasser kann zusätzlich zu dem Rühren von diesem erwärmt werden, wodurch ein Gefrieren des Harnstoffwassers sicher verhindert wird. Die Rührvorrichtung und die Heizeinrichtung können betrieben werden, während Bedingungen einer bordeigenen Batterie kontrolliert werden, um ein Aufbrauchen einer Batterieleistung zu verhindern. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Harnstoffwasser mit einer gleichmäßigen Dichte in das Abgasrohr zugeführt.A Exhaust gas purification device of the present invention converts nitrogen oxides, which are contained in the exhaust gas of an internal combustion engine, by reducing from these with ammonia on a catalyst to harmless components around. Ammonia is formed from urea water contained in a tank and injected into an exhaust pipe. The urea water contained in the tank is stirred by a stirrer to its Temperature and density in the tank evenly making a partial freezing of the urea water in the tank is prevented. The urea water may additionally are heated to the stirring of this, thereby a freezing of the urea water is reliably prevented. The stirring device and the heater can be operated while conditions an on-board battery to be consumed to prevent battery power. According to the The present invention will provide urea water having a uniform density fed into the exhaust pipe.

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Claims (8)

Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit: einem Katalysator (23) zum Reduzieren von Stickoxiden, die in einem Abgas in einem Abgasrohr (11) der Brennkraftmaschine (1) enthalten sind; einem Injektor (3) zum Zuführen von Harnstoffwasser in das Abgasrohr als ein Reduktionsmittel, wobei der Injektor in dem Abgasrohr stromaufwärts des Katalysators angeordnet ist; und einem Tank (4), der das Harnstoffwasser enthält, wobei der Tank durch einen Harnstoffwasserdurchgang (31) mit dem Injektor verbunden ist, wobei die Abgasreinigungsvorrichtung des Weiteren Folgendes aufweist: eine Einrichtung (5) zum Rühren des Harnstoffwassers, das in dem Tank enthalten ist; eine Sensoreinrichtung (71) zum Erfassen eines Gefrierens des Harnstoffwassers in dem Tank; und eine Steuerungseinrichtung (7) zum Steuern eines Betriebs der Rühreinrichtung basierend auf Signalen von der Sensoreinrichtung.An exhaust gas purification device for an internal combustion engine, comprising: a catalyst ( 23 ) for reducing nitrogen oxides contained in an exhaust gas in an exhaust pipe ( 11 ) of the internal combustion engine ( 1 ) are included; an injector ( 3 ) for supplying urea water into the exhaust pipe as a reducing agent, the injector being disposed in the exhaust pipe upstream of the catalyst; and a tank ( 4 containing the urea water, the tank passing through a urea water passage ( 31 ) is connected to the injector, the exhaust gas purification device further comprising: a device ( 5 ) for stirring the urea water contained in the tank; a sensor device ( 71 ) for detecting freezing of the urea water in the tank; and a control device ( 7 ) for controlling an operation of the stirring means based on signals from the sensor means. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Rühreinrichtung (5) aus einem Rührbauteil (51), das in dem Tank angeordnet ist, und einer Antriebseinrichtung (52) zum Antreiben des Rührbauteils besteht.Exhaust gas purification device according to claim 1, wherein the stirring device ( 5 ) from a stirring component ( 51 ), which is arranged in the tank, and a drive device ( 52 ) for driving the stirring member. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Abgasreinigungsvorrichtung des Weiteren eine Einrichtung (42) zum Erwärmen des Harnstoffwassers in dem Tank aufweist.An exhaust purification device according to claim 2, wherein the exhaust gas purification device further comprises means ( 42 ) for heating the urea water in the tank. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Rührbauteil (51) an einem mittleren Abschnitt einer Bodenwand des Tanks (4) angeordnet ist, und wobei die Heizeinrichtung (42) an der Bodenwand des Tanks um das Rührbauteil herum angeordnet ist.An exhaust gas purification device according to claim 3, wherein said stirring member (15) 51 ) at a central portion of a bottom wall of the tank ( 4 ), and wherein the heating device ( 42 ) is disposed on the bottom wall of the tank around the stirring member. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der Tank (4) des Weiteren eine zweite Rühreinrichtung zum Rühren des Harnstoffwassers in dem Tank aufweist, wobei die zweite Rühreinrichtung aus einer Pumpe (41) zum Zuführen des Harnstoffwassers in dem Tank zu dem Injektor durch den Harnstoffwasserdurchgang und einem Rückführdurchgang zum Rückführen überschüssigen Harnstoffwassers von dem Harnstoffwasserdurchgang zu dem Tank besteht.Exhaust gas purification device according to one of claims 2 to 4, wherein the tank ( 4 ) further comprises a second stirring means for stirring the urea water in the tank, the second stirring means comprising a pump ( 41 ) for supplying the urea water in the tank to the injector through the urea water passage and a return passage for returning surplus urea water from the urea water passage to the tank. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Sensoreinrichtung einen Temperatursensor (71) zum Erfassen einer Temperatur des Harnstoffwassers in dem Tank oder einer Umgebungstemperatur aufweist, und wobei die Steuerungseinrichtung (7) einen Betrieb der Rühreinrichtung (51) und der Heizeinrichtung (42) basierend auf von der Sensoreinrichtung zugeführten Information auslöst.Exhaust gas purification device according to one of claims 3 to 5, wherein the sensor device comprises a temperature sensor ( 71 ) for detecting a temperature of the urea water in the tank or an ambient temperature, and wherein the control device ( 7 ) an operation of the stirring device ( 51 ) and the heater ( 42 ) is triggered based on information supplied by the sensor device. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei: die Rühreinrichtung (5) und die Heizeinrichtung (42) betrieben werden, wenn die Temperatur des Harnstoffwassers niedriger als eine Temperatur wird, bei der wenigstens ein Teil des Harnstoffwassers gefriert; und der Betrieb der Rühreinrichtung und der Heizeinrichtung beendet wird, wenn die Temperatur des Harnstoffwassers höher als eine Temperatur wird, bei der es keine Möglichkeit des Gefrierens des Harnstoffwassers gibt.An exhaust purification device according to claim 6, wherein: the stirring means (15) 5 ) and the heater ( 42 ) when the temperature of the urea water becomes lower than a temperature at which at least part of the urea water freezes; and the operation of the stirring means and the heater is stopped when the temperature of the urea water becomes higher than a temperature at which there is no possibility of freezing the urea water. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei das Rührbauteil aus drehbaren Flügeln (51) besteht und wobei die Antriebseinrichtung ein Elektromotor (52) ist.An exhaust gas purification device according to any one of claims 2 to 7, wherein the stirring member comprises rotatable vanes (15). 51 ) and wherein the drive device is an electric motor ( 52 ).
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