DE102008001090A1

DE102008001090A1 - Abgasreinigungsgerät, das einen Reduktionsmittelinjektor geeignet kühlen kann

Info

Publication number: DE102008001090A1
Application number: DE102008001090A
Authority: DE
Inventors: Shinichiro Kariya-shi Kawakita; Yoshiaki Kariya-shi Nishijima; Keiji Kariya-shi Ohshima
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2007-04-11
Filing date: 2008-04-09
Publication date: 2008-11-13
Also published as: JP2008261275A; JP4628392B2

Abstract

Ein Abgasreinigungsgerät zum Reinigen eines Abgases von einer Brennkraftmaschine hat einen Reduktionsmittelinjektor, eine Kühlmittelzuführung, eine Einstellvorrichtung, einen Temperaturdetektor und ein Steuergerät. Der Reduktionsmittelinjektor ist an einer Abgasleitung der Maschine montiert, in der das Abgas strömt, um ein Reduktionsmittel von einer Quelle des Reduktionsmittels in die Abgasleitung einzuspritzen. Die Kühlmittelzuführung führt ein Kühlmittel zu dem Reduktionsmittelinjektor zu, um den Reduktionsmittelinjektor mit dem Kühlmittel zu kühlen. Die Einstellvorrichtung stellt die Menge des Kühlmittels ein, das zu dem Reduktionsmittelinjektor zugeführt wird. Der Temperaturdetektor erfasst eine Temperatur des Reduktionsmittelinjektors. Das Steuergerät steuert die Einstellvorrichtung gemäß der Temperatur des Reduktionsmittelinjektors, die durch den Temperaturdetektor erfasst wird.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Abgasreinigungsgeräte oder -systeme, die ein Abgas von einer Brennkraftmaschine mit einem Reduktionsmittel reinigen.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Abgasreinigungsgerät, das einen Reduktionsmittelinjektor des Geräts geeignet kühlen kann.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Es ist z. B. aus der Japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift mit der Nummer JP 2002-503783 ein Abgasreinigungsgerät bekannt, das ein Abgas von einer Brennkraftmaschine durch Reduzieren der Stickstoffoxide (NO_x), die in dem Abgas enthalten sind, mit einem Reduktionsmittel reinigt.
Das Reduktionsmittel ist z. B. aus einer Harnstofflösung gebildet, die Ammoniak (NH₃) durch einen Abbau des Harnstoffs freigibt, der in der Lösung beinhaltet ist. Das Ammoniak reagiert mit den Stickstoffoxiden, die in dem Abgas beinhaltet sind, mit der Hilfe von einem Katalysator, wodurch die Stickstoffoxide in ungefährlichen Stickstoff (N₂) und ungefährliches Wasser (H₂O) umgewandelt werden.
Das Abgasreinigungsgerät hat im Allgemeinen einen Reduktionsmittelinjektor, der an einer Abgasleitung der Maschine montiert ist, in der das Abgas strömt, um das Reduktionsmittel in die Abgasleitung einzuspritzen. Insbesondere hat der Reduktionsmittelinjektor einen Endabschnitt, der in die Abgasleitung vorsteht und ein Einspritzloch, durch das das Reduktionsmittel in die Abgasleitung eingespritzt wird. Das eingespritzte Reduktionsmittel wird dann mit dem Abgas in der Abgasleitung vermischt und strömt zu einem Katalysator, der stromabwärtig des Reduktionsmittelinjektors angeordnet ist.
Insbesondere ist der Reduktionsmittelinjektor einer hohen Temperatur aufgrund einer Wärme ausgesetzt, die von sowohl dem Abgas als auch der Wand der Abgasleitung zu seinem Endabschnitt übertragen wird. Daher ist ein Kühlkreis in dem Reduktionsmittelinjektor ausgebildet, durch den ein Kühlmittel zum Kühlen des Reduktionsmittelinjektors zirkuliert.
Andererseits ist der Abbau von Harnstoff in Ammoniak nur während einer Verdampfung der Harnstofflösung (d. h. des Reduktionsmittels) möglich. Weiter wird die Verdampfung der Harnstofflösung im Allgemeinen nur mittels Wärme realisiert, die von dem Abgas übertragen wird, ohne dass irgendeine zusätzliche Einrichtung zum Erwärmen der Harnstofflösung vor ihrer Einspritzung in die Abgasleitung verwendet wird. Dies ist darauf zurückzuführen, dass ein Erwärmen der Harnstofflösung vor der Einspritzung die Temperatur des Reduktionsmittelinjektors erhöhen würde.
Außerdem hängt die Temperatur des Reduktionsmittelinjektors von der Temperatur des Abgases ab und verändert sich somit gemäß dem Betriebszustand der Maschine. Wenn der Reduktionsmittelinjektor gekühlt wird, obwohl die Temperatur des Abgases niedrig ist, werden die Temperatur des Reduktionsmittelinjektors und somit die der Harnstofflösung, die durch den Reduktionsmittelinjektor hindurch tritt, unnötig verringert. Folglich kann die Harnstofflösung später in der Abgasleitung mit der niedrigen Temperatur des Abgases nicht ausreichend verdampft werden, wodurch sich eine verringerte Menge an Ammoniak ergibt. Als Ergebnis ist es unmöglich, die Stickstoffoxide mit der verringerten Menge des Ammoniaks ausreichend zu reduzieren.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der vorstehend erwähnten Probleme gemacht. Es ist daher eine primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Abgasreinigungsgerät bereitzustellen, das seinen Reduktionsmittelinjektor geeignet kühlen kann, und das es ermöglicht, dass ein Reduktionsmittel, das durch den Injektor in eine Abgasleitung einer Maschine eingespritzt wird, ausreichend in der Abgasleitung verdampft wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Abgasreinigungsgerät zum Reinigen eines Abgases von einer Brennkraftmaschine bereitgestellt, das einen Reduktionsmittelinjektor, eine Kühlmittelzuführung, eine Einstellvorrichtung, einen Temperaturdetektor und ein Steuergerät hat. Der Reduktionsmittelinjektor ist an einer Abgasleitung der Maschine montiert, in der das Abgas strömt, um ein Reduktionsmittel von einer Quelle des Reduktionsmittels in die Abgasleitung einzuspritzen. Die Kühlmittelzuführung führt ein Kühlmittel zu dem Reduktionsmittelinjektor zu, um den Reduktionsmittelinjektor mit dem Kühlmittel zu kühlen. Die Einstellvorrichtung stellt die Menge des Kühlmittels ein, die zu dem Reduktionsmittelinjektor zugeführt wird. Der Temperaturdetektor erfasst eine Temperatur des Reduktionsmittelinjektors. Das Steuergerät steuert die Einstellvorrichtung gemäß der Temperatur des Reduktionsmittelinjektors, die durch den Temperaturdetektor erfasst wird.
Mit dem vorstehenden Aufbau kann das Abgasreinigungsgerät den Reduktionsmittelinjektor gemäß dem Betriebszustand der Maschine geeignet kühlen, wodurch ermöglicht wird, dass das Reduktionsmittel ausreichend in der Abgasleitung verdampft wird.
Insbesondere ist, wenn die Temperatur des Abgases niedrig ist, die Temperatur des Reduktionsmittelinjektors entsprechend niedrig. In diesem Fall steuert das Steuergerät die Einstellvorrichtung, um die Menge des Kühlmittels zu verringern, die zu dem Reduktionsmittelinjektor zugeführt wird, wodurch die Temperatur des Reduktionsmittelinjektors gehalten wird und somit verhindert wird, dass das Reduktionsmittel, das durch den Injektor hindurch tritt, mehr als erforderlich verringert wird. Folglich kann das Reduktionsmittel später in der Abgasleitung selbst mit der niedrigen Temperatur des Abgases ausreichend verdampft werden. Als Ergebnis kann eine ausreichende Menge an Ammoniak durch die ausreichende Verdampfung des Reduktionsmittels erzeugt werden. Andererseits ist eine niedrigere Temperatur des Gemisches aus dem Reduktionsmittel und dem Abgas vorteilhafter für die Reaktion des Ammoniaks mit den Stickstoffoxiden, die in dem Abgas beinhaltet sind. Jedoch ist es mit dem vorstehenden Aufbau möglich zu verhindern, dass die Temperatur des Gemisches aus dem Reduktionsmittel und dem Abgas vor dem Mischen niedriger als die Temperatur des Abgases wird. Als Ergebnis ist es mit dem vorstehenden Aufbau möglich, dass die Stickstoffoxide ausreichend reduziert werden, die in dem Abgas beinhaltet sind, wodurch das Abgas wirksam gereinigt wird.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Kühlmittel das Reduktionsmittel; ist die Kühlmittelzuführung mit einer Pumpe aufgebaut, die das Reduktionsmittel von der Quelle ansaugt, das angesaugte Reduktionsmittel mit Druck beaufschlagt und das mit Druck beaufschlagte Reduktionsmittel zu dem Reduktionsmittelinjektor abgibt; ist ein Reduktionsmittelzirkulierungsweg vorgesehen, durch den das Reduktionsmittel als das Kühlmittel zu dem Reduktionsmittelinjektor zugeführt wird und nach dem Kühlen des Reduktionsmittelinjektors zu der Quelle rückgeführt wird; und ist die Einstellvorrichtung mit einem Ventil aufgebaut, das in dem Reduktionsmittelzirkulierungsweg vorgesehen ist, um die Strömungsrate des Reduktionsmittels einzustellen, das als das Kühlmittel zu dem Reduktionsmittelinjektor zugeführt wird.
Mit dem vorstehenden Aufbau ist es möglich, den Reduktionsmittelinjektor ohne ein zusätzliches Kühlmittel wirksam zu kühlen, wodurch der gesamte Aufbau des Abgasreinigungsgeräts vereinfacht ist.
Weiter ist in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Reduktionsmitteleinspritzweg vorgesehen, der sich von dem Reduktionsmittelzirkulierungsweg verzweigt und durch den das Reduktionsmittel zu dem Reduktionsmittelinjektor zugeführt wird und in die Abgasleitung eingespritzt wird.
Als Folge kann der gesamte Aufbau des Abgasreinigungsgeräts verglichen mit dem Fall, in dem der Reduktionsmitteleinspritzweg getrennt von dem Reduktionsmittelzirkulierungsweg vorgesehen ist, vereinfacht werden.
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Kühlmittel ein Kühlwasser zum Kühlen der Maschine; ist die Kühlmittelzuführung mit einer Wasserpumpe aufgebaut, die das Kühlwasser von einem Wasserreservoir ansaugt, das angesaugte Kühlwasser mit Druck beaufschlagt und das mit Druck beaufschlagte Kühlwasser sowohl zu der Maschine als auch zu dem Reduktionsmittelinjektor abgibt; und ist die Einstellvorrichtung mit einem Wasserventil aufgebaut, das in einem Strömungsweg des Kühlwassers von der Wasserpumpe zu dem Reduktionsmittelinjektor vorgesehen ist, um die Strömungsrate des Kühlwassers einzustellen, das zu dem Reduktionsmittelinjektor zugeführt wird.
Mit dem vorstehenden Aufbau ist es möglich, den Reduktionsmittelinjektor unter Verwendung eines bestehenden Maschinenkühlsystems wirksam zu kühlen, wodurch die Herstellungskosten des Abgasreinigungsgeräts reduziert werden.
In den vorstehenden bevorzugten Ausführungsbeispielen besteht der Temperaturdetektor aus einem Temperatursensor, der an der Abgasleitung zum Messen einer Temperatur des Abgases montiert ist, das in der Abgasleitung strömt, und dem Steuergerät, das die Temperatur des Reduktionsmittelinjektors auf der Grundlage der Temperatur des Abgases bestimmt, die durch den Temperatursensor gemessen wird.
Mit dem vorstehenden Aufbau ist es möglich, die Temperatur des Reduktionsmittelinjektors durch Verwenden eines bestehenden Abgastemperatursensors zu erfassen, wodurch die Herstellungskosten des Abgasreinigungsgeräts reduziert werden.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist der Temperaturdetektor ein Temperatursensor, der an dem Reduktionsmittelinjektor montiert ist, um die Temperatur des Reduktionsmittelinjektors direkt zu messen.
In einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel besteht der Temperaturdetektor aus einem Drehzahlsensor, der eine Drehzahl der Maschine misst, und dem Steuergerät, das die Temperatur des Reduktionsmittelinjektors auf der Grundlage der Drehzahl der Maschine bestimmt, die durch den Drehzahlsensor gemessen wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung kann am besten vollständig aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung verstanden werden, die jedoch nicht herangezogen werden sollten, um die Erfindung auf die bestimmten Ausführungsbeispiele einzuschränken, sondern die nur zum Zweck der Erläuterung und des Verständnisses dienen.
In den nachstehenden Zeichnungen ist:
1 eine schematische Ansicht, die den gesamten Aufbau eines Abgasreinigungsgeräts gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt; und
2 eine schematische Ansicht, die den gesamten Aufbau eines Abgasreinigungsgeräts gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind nachstehend mit Bezug auf 1 und 2 beschrieben.
Es sollte angemerkt werden, dass aus Klarheits- und Verständnisgründen identische Komponenten mit identischen Wirkungen in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen der Erfindung mit den gleichen Bezugszeichen in jeder der Figuren, wo es möglich ist, versehen wurden.
[Erstes Ausführungsbeispiel]
1 zeigt den gesamten Aufbau des Abgasreinigungsgeräts 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Das Abgasreinigungsgerät 1 ist aufgebaut, um die Stickstoffoxide (NO_x), die in einem Abgas von einer Brennkraftmaschine beinhaltet sind, mit einem Reduktionsmittel zu reduzieren, wodurch das Abgas gereinigt wird. Das Reduktionsmittel ist z. B. eine Harnstofflösung, die Ammoniak (NH₃) durch einen Abbau des Harnstoffs freigibt, der in der Lösung beinhaltet ist. Das Ammoniak reagiert mit den Stickstoffoxiden, die in dem Abgas beinhaltet sind, mit der Hilfe von einem Katalysator, wodurch die Stickstoffoxide in ungefährlichen Stickstoff (N₂) und ungefährliches Wasser (H₂O) umgewandelt werden.
Wie in 1 gezeigt ist, hat das Abgasreinigungsgerät 1 einen Reduktionsmittelinjektor 3 zum Einspritzen des Reduktionsmittels in eine Abgasleitung 2 der Maschine, in der das Abgas strömt, eine Pumpe 5 zum Zuführen des Reduktionsmittels von einem Tank 4 zu dem Reduktionsmittelinjektor 3 und eine elektronische Steuereinheit (ECU) 6 zum Steuern von Betrieben von sowohl dem Reduktionsmittelinjektor 3 als auch der Pumpe 5.
Der Reduktionsmittelinjektor 3 ist direkt an der Abgasleitung 2 montiert, wobei ein Endabschnitt 9 von diesem in die Abgasleitung 2 vorsteht. In dem Endabschnitt 9 ist ein Einspritzloch (nicht gezeigt), durch das das Reduktionsmittel in die Abgasleitung 2 eingespritzt wird, und ein Mantel (nicht gezeigt) ausgebildet, durch den ein Kühlmittel zum Kühlen des Reduktionsmittelinjektors 3 strömt.
Insbesondere ist der Reduktionsmittelinjektor 3 im Allgemeinen einer hohen Temperatur aufgrund von Wärme ausgesetzt, die von sowohl dem Abgas als auch der Wand der Abgasleitung 2 zu dem Endabschnitt 9 übertragen wird. Daher ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Mantel in dem Endabschnitt 9 als Teil eines Zirkulierungswegs des Kühlmittels ausgebildet, so dass das Kühlmittel die Wärme von dem Endabschnitt 9 abführen kann, wenn es durch den Mantel strömt. Weiter ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Kühlmittel das Reduktionsmittel. Der Zirkulierungsweg hat einen Strömungsweg 10 von dem Tank 4 zu dem Mantel, der in dem Endabschnitt 9 des Reduktionsmittelinjektors 3 ausgebildet ist, den Mantel selbst und einen Strömungsweg 11 von dem Mantel zu dem Tank 4. Das Reduktionsmittel wird als das Kühlmittel von dem Tank 4 über den Strömungsweg 10 zu dem Mantel zugeführt, nimmt die Wärme von dem Endabschnitt 9 des Reduktionsmittelinjektors 3 auf, wenn es durch den Mantel strömt, und wird von dem Mantel über den Strömungsweg 11 zu dem Tank 4 rückgeführt.
Außerdem ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Strömungsweg 12 vorgesehen, der sich von dem Strömungsweg 10 verzweigt und durch den das in die Abgasleitung 2 einzuspritzende Reduktionsmittel zu dem Reduktionsmittelinjektor 3 zugeführt wird. Der Strömungsweg 12 ist mit einem inneren Strömungsweg (nicht gezeigt) des Reduktionsmittelinjektors 3 verbunden, der zu dem Einspritzloch führt, das in dem Endabschnitt 9 ausgebildet ist. Der Strömungsweg 12 und der innere Strömungsweg des Reduktionsmittelinjektors 3 bilden gemeinsam einen Einspritzweg, durch den das Reduktionsmittel zu dem Reduktionsmittelinjektor 3 zugeführt wird und in die Abgasleitung 2 eingespritzt wird.
Das Reduktionsmittel (d. h., die Harnstofflösung), das in die Abgasleitung 2 eingespritzt wird, wird dann mit dem Abgas vermischt und durch die Wärme verdampft, die dort von dem Abgas übertragen wird. Der verdampfte Harnstoff wird weiter in Ammoniak abgebaut. Danach strömt das Gemisch aus dem Abgas und dem Ammoniak zu einem Katalysator, der stromabwärtig des Reduktionsmittelinjektors vorgesehen ist und in dem das Ammoniak mit den Stickstoffoxiden, die in dem Abgas beinhaltet sind, mit der Hilfe eines Katalysatormittels reagiert, wodurch die Stickstoffoxide in Stickstoff und Wasser umgewandelt werden.
Die Pumpe 5 saugt das Reduktionsmittel von dem Tank 4 an, beaufschlagt das angesaugte Reduktionsmittel mit Druck und gibt das mit Druck beaufschlagte Reduktionsmittel zu dem Strömungsweg 10 ab. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel arbeitet die Pumpe 5 als eine Zuführung, um sowohl das durch den Reduktionsmittelinjektor 3 in die Abgasleitung 2 einzuspritzende Reduktionsmittel als auch das als das Kühlmittel zum Kühlen des Reduktionsmittelinjektors 3 zu verwendende Reduktionsmittel zuzuführen. Die Pumpe 5 wird z. B. durch einen bürstenlosen Motor (nicht gezeigt) betätigt. Der bürstenlose Motor hat einen Rotor, der Permanentmagnete hat, die an diesem angeordnet sind, und einen Stator mit einer Statorwicklung. Wenn die Statorwicklung mit Energie beaufschlagt wird, erzeugt der bürstenlose Motor ein Drehmoment durch eine Wechselwirkung zwischen den Permanentmagneten und der mit Energie beaufschlagten Statorspule, wodurch die Pumpe 5 betätigt wird.
Die ECU 6 steuert die Energiebeaufschlagung der Statorwicklung des bürstenlosen Motors (d. h., die Energiezufuhr zu der Statorwicklung), wodurch die Abgaberate der Pumpe 5 gesteuert wird. Die ECU 6 ist z. B. ein Mikrorechner, der eine CPU, ein ROM, ein RAM und E/A-Vorrichtungen aufweist. Die ECU 6 steuert ferner einen Betrieb des Reduktionsmittelinjektors 3 gemäß der Betriebsbedingung der Maschine.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat das Abgasreinigungsgerät 1 weiter ein Ventil 15 und einen Temperatursensor 16.
Das Ventil 15 ist in dem Strömungsweg 10 stromabwärtig der Verzweigungsstelle vorgesehen, an der der Strömungsweg 12 von dem Strömungsweg 10 abzweigt. Das Ventil 15 arbeitet als eine Einstellvorrichtung zum Einstellen der Strömungsrate des Reduktionsmittels, das durch den Zirkulierungsweg als das Kühlmittel zum Kühlen des Reduktionsmittelinjektors 3 strömt. Das Ventil 15 ist z. B. ein Elektromagnetventil, das einen Elektromagnet (nicht gezeigt) aufweist. Somit hängt der Öffnungsgrad des Ventils 15 von dem Ausmaß an elektrischem Strom ab, der zu dem Elektromagnet zugeführt wird.
Der Temperatursensor 16, der direkt an der Abgasleitung 2 montiert ist, misst die Temperatur des Abgases, das in der Abgasleitung 2 strömt, und gibt ein Signal aus, das die gemessene Temperatur anzeigt.
Die ECU 6 bestimmt auf der Grundlage des Signalausgangs von dem Temperatursensor 16 die Temperatur des Abgases, das in der Abgasleitung 2 strömt. Dann bestimmt die ECU 6 weiter die Temperatur des Reduktionsmittelinjektors 3 als eine Funktion der bestimmten Temperatur des Abgases. Mit anderen Worten bilden in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Temperatursensor 16 und die ECU 6 gemeinsam einen Temperaturdetektor zum Erfassen der Temperatur des Reduktionsmittelinjektors 3.
Weiter steuert gemäß der bestimmten Temperatur des Reduktionsmittelinjektors 3 die ECU 6 das Ausmaß an elektrischen Strom, der zu dem Elektromagnet des Ventils 15 zugeführt wird, wodurch die Strömungsrate des Reduktionsmittels gesteuert wird, das als das Kühlmittel zu dem Reduktionsmittelinjektor 3 zugeführt wird.
Nachdem vorstehend der gesamte Aufbau des Abgasreinigungsgeräts 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben ist, sind dessen Vorteile nachstehend beschrieben.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat das Abgasreinigungsgerät 1 das Ventil 15 zum Einstellen der Strömungsrate des als das Kühlmittel zu dem Reduktionsmittelinjektor 3 zuzuführende Reduktionsmittels, den Temperatursensor 16 zum Messen der Temperatur des Abgases, das in der Abgasleitung 2 strömt, und die ECU 6, die die Temperatur des Reduktionsmittelinjektors 3 auf der Grundlage der Temperatur des Abgases bestimmt, die durch den Temperatursensor 16 gemessen wird, und das Ventil 15 gemäß der bestimmten Temperatur des Reduktionsmittelinjektors 3 steuert.
Mit dem vorstehenden Aufbau kann das Abgasreinigungsgerät 1 den Reduktionsmittelinjektor 3 gemäß dem Betriebszustand der Maschine geeignet kühlen, wodurch es ermöglicht wird, dass das Reduktionsmittel in der Abgasleitung 2 ausreichend verdampft.
Insbesondere ist, wenn die Temperatur des Abgases niedrig ist, die Temperatur des Reduktionsmittelinjektors 3 entsprechend niedrig. In diesem Fall steuert die ECU 6 das Ventil 15, um die Strömungsrate des Kühlmittels (d. h., das Reduktionsmittel in diesem Ausführungsbeispiel) zu verringern, wodurch die Temperatur des Reduktionsmittelinjektors 3 gehalten wird und somit verhindert wird, dass sich die Temperatur des Reduktionsmittels, das durch den Injektor 3 strömt, mehr als erforderlich verringert. Folglich kann das Reduktionsmittel selbst mit der niedrigen Temperatur des Abgases später in der Abgasleitung 2 ausreichend verdampft werden. Als Ergebnis kann eine ausreichende Menge an Ammoniak durch die ausreichende Verdampfung des Reduktionsmittels erzeugt werden. Andererseits ist eine niedrigere Temperatur des Gemisches aus dem Reduktionsmittel und dem Abgas für die Reaktion des Ammoniaks mit den Stickstoffoxiden, die in dem Abgas beinhaltet sind, in dem Katalysator nachteiliger. Jedoch ist es mit dem vorstehenden Aufbau des vorliegenden Ausführungsbeispiels möglich zu verhindern, dass die Temperatur des Gemisches aus dem Reduktionsmittel und dem Abgas niedriger als die Temperatur des Abgases vor dem Mischen wird. Als Ergebnis ist es mit dem vorstehenden Aufbau der vorliegenden Erfindung möglich, die Stickstoffoxide, die in dem Abgas beinhaltet sind, ausreichend zu reduzieren, wodurch das Abgas wirksam gereinigt wird.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Kühlmittel das Reduktionsmittel und es ist der Zirkulierungsweg zum Zirkulieren des Kühlmittels zwischen dem Mantel (d. h., dem Wärmetauscherabschnitt) des Reduktionsmittelinjektors 3 und dem Tank 4, der das Reduktionsmittel speichert, vorgesehen.
Mit dem vorstehenden Aufbau ist es möglich, den Reduktionsmittelinjektor 3 ohne ein zusätzliches Kühlmittel wirksam zu kühlen, wodurch der gesamte Aufbau des Abgasreinigungsgeräts 1 vereinfacht wird.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zweigt der Einspritzweg, durch den das Reduktionsmittel zu dem Reduktionsmittelinjektor 3 zugeführt wird und in die Abgasleitung 2 eingespritzt wird, von dem Zirkulierungsweg ab.
Als Folge kann der gesamte Aufbau des Abgasreinigungsgeräts 1 verglichen zu dem Fall vereinfacht werden, in dem der Einspritzweg getrennt von dem Zirkulierungsweg ausgebildet ist.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht der Temperaturdetektor zum Erfassen der Temperatur des Reduktionsmittelinjektors 3 aus dem Temperatursensor 16 zum Messen der Temperatur des Abgases und der ECU 6, die die Temperatur des Reduktionsmittelinjektors 3 auf der Grundlage der Temperatur des Abgases bestimmt, die durch den Temperatursensor 16 gemessen wird.
Mit dem vorstehenden Aufbau ist es möglich, die Temperatur des Reduktionsmittelinjektors 3 durch Verwenden eines bestehenden Abgastemperatursensors zu erfassen, wodurch die Herstellungskosten des Abgasreinigungsgeräts 1 reduziert werden.
[Zweites Ausführungsbeispiel]
Dieses Ausführungsbeispiel stellt ein Abgasreinigungsgerät 1A dar, das fast den gleichen Aufbau wie das Abgasreinigungsgerät 1 gemäß dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel hat. Demgemäß werden nachstehend nur die Unterschiede zwischen diesen Ausführungsbeispielen beschrieben.
In dem Abgasreinigungsgerät 1 ist, wie in dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel beschrieben ist, das Kühlmittel zum Kühlen des Reduktionsmittelinjektors 3 das Reduktionsmittel.
Im Vergleich dazu ist in dem Abgasreinigungsgerät 1A das Kühlmittel zum Kühlen des Reduktionsmittelinjektors ein Kühlwasser zum Kühlen der Maschine.
Insbesondere wird, wie in 2 gezeigt ist, das Kühlwasser zum Kühlen der Maschine durch eine Wasserpumpe 18 von einem Wasserreservoir 30 über einen Strömungsweg 20 zu der Maschine zugeführt. Ein Strömungsweg 21 zweigt von dem Strömungsweg 20 ab, um das Kühlwasser zu dem Reduktionsmittelinjektor 3 einzubringen. In anderen Worten arbeitet die Wasserpumpe 18 auch als eine Zuführung zum Zuführen des Kühlwassers (d. h., des Kühlmittels) zu dem Reduktionsmittelinjektor 3.
Weiter ist in dem Strömungsweg 21 ein Wasserventil 22 vorgesehen, das als eine Einstellvorrichtung zum Einstellen der Strömungsrate des Kühlwassers arbeitet, das zu dem Reduktionsmittelinjektor 3 zugeführt wird. Das Wasserventil 22 ist zum Beispiel ein Elektromagnetventil, das einen Elektromagneten (nicht gezeigt) aufweist. Somit hängt der Öffnungsgrad des Ventils 22 von dem Ausmaß an elektrischen Strom ab, der zu dem Elektromagneten zugeführt wird.
Die ECU 6 steuert gemäß der Temperatur des Reduktionsmittelinjektors 3 das Ausmaß an elektrischem Strom, der zu dem Elektromagneten des Ventils 22 zugeführt wird, wodurch die Strömungsrate des Kühlwassers gesteuert wird, das zu dem Reduktionsmittelinjektor 3 zugeführt wird.
Nach dem Kühlen des Reduktionsmittelinjektors 3 wird das Kühlwasser zu dem Wasserreservoir 30 über einen Strömungsweg 23 rückgeführt, der durch einen Kühler 40 der Maschine hindurchtritt. Demgemäß ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Zirkulierungsweg zum Kühlen des Reduktionsmittelinjektors 3 aus einem Teil des Strömungswegs 20, dem Strömungsweg 21, dem Mantel, der in dem Endabschnitt 9 des Reduktionsmittelinjektors 3 ausgebildet ist, und dem Strömungsweg 23 gebildet.
Zusätzlich ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Einspritzweg 12, durch den das Reduktionsmittel zu dem Reduktionsmittelinjektor 3 zugeführt wird und in die Abgasleitung 2 eingespritzt wird, direkt mit dem Auslass der Pumpe 5 verbunden.
Mit dem vorstehenden Aufbau des Abgasreinigungsgeräts 1A ist es möglich, den Reduktionsmittelinjektor 3 mittels eines bestehenden Maschinenkühlsystems wirksam zu kühlen, wodurch die Herstellungskosten des Abgasreinigungsgeräts 1A reduziert werden.
Während die vorstehenden bestimmten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben sind, ist es für den Fachmann selbstverständlich, dass verschiedene Modifikationen, Veränderungen und Verbesserungen angewandt werden können, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.

1) In den vorangegangenen Ausführungsbeispielen ist die ECU 6 elektrisch mit den Ventilen 15 oder 22 verbunden und steuert die Strömungsrate des Kühlmittels durch Steuern des Ventils 15 oder 22. Jedoch ist es möglich, anstelle des Ventils 15 oder 22 ein Ventil zu verwenden, das einen eingebauten Thermostat hat. Mit dem Thermostat kann dieses Ventil die Strömungsrate des Kühlmittels selbst steuern, ohne auf die ECU 6 angewiesen zu sein. In anderen Worten kann das Ventil sowohl als eine Einstellvorrichtung zum Einstellen der Strömungsrate des Kühlmittels als auch als ein Steuergerät zum Steuern der Einstellvorrichtung arbeiten.
2) In den vorangegangenen Ausführungsbeispielen werden die Öffnungsgrade der Ventile 15 und 22 durch Verändern des Ausmaßes an elektrischem Strom kontinuierlich verändert, der zu den jeweiligen Elektromagneten zugeführt wird. Jedoch können die Öffnungsgrade der Ventile 15 und 22 in einer intermittierenden Weise verändert werden. Zum Beispiel ist es möglich, die Ventile 15 und 22 vollständig zu schließen, wenn die erfasste Temperatur des Reduktionsmittelinjektors 3 niedriger als ein vorbestimmter Grenzwert (z. B. 300°C) ist, und sie andererseits vollständig zu öffnen.
3) In dem ersten Ausführungsbeispiel ist das Ventil 15 in dem Strömungsweg 10 stromabwärtig der Verzweigungsstelle vorgesehen, an der der Strömungsweg 12 von dem Strömungsweg 10 abzweigt. Jedoch kann das Ventil 15 auch in dem Rückführströmungsweg 11 vorgesehen sein.
4) In dem ersten Ausführungsbeispiel zweigt der Einspritzweg von dem Zirkulierungsweg außerhalb des Reduktionsmittelinjektors 3 ab. Jedoch kann der Einspritzweg ferner aufgebaut sein, um von dem Zirkulierungsweg innerhalb des Reduktionsmittelinjektors 3 abzuzweigen.
5) In den vorangegangenen Ausführungsbeispielen besteht der Temperaturdetektor zum Erfassen der Temperatur des Reduktionsmittelinjektors 3 aus dem Temperatursensor 16 zum Messen der Temperatur des Abgases und der ECU 6.

Jedoch kann der Temperaturdetektor ferner auch aus einem Temperatursensor bestehen, der an dem Reduktionsmittelinjektor 3 montiert ist, um die Temperatur des Reduktionsmittelinjektors 3 direkt zu messen.
Alternativ ist es ferner möglich, den Temperaturdetektor aus einem Zustandssensor, der einen Zustand der Maschine (z. B. die Drehzahl der Maschine oder die Maschinenlast) misst, und der ECU 6 zu bilden, die die Temperatur des Reduktionsmittelinjektors 3 auf der Grundlage des Zustands der Maschine bestimmt, der durch den Zustandssensor gemessen wird.
Ein Abgasreinigungsgerät zum Reinigen eines Abgases von einer Brennkraftmaschine hat einen Reduktionsmittelinjektor, eine Kühlmittelzuführung, eine Einstellvorrichtung, einen Temperaturdetektor und ein Steuergerät. Der Reduktionsmittelinjektor ist an einer Abgasleitung der Maschine montiert, in der das Abgas strömt, um ein Reduktionsmittel von einer Quelle des Reduktionsmittels in die Abgasleitung einzuspritzen. Die Kühlmittelzuführung führt ein Kühlmittel zu dem Reduktionsmittelinjektor zu, um den Reduktionsmittelinjektor mit dem Kühlmittel zu kühlen. Die Einstellvorrichtung stellt die Menge des Kühlmittels ein, das zu dem Reduktionsmittelinjektor zugeführt wird. Der Temperaturdetektor erfasst eine Temperatur des Reduktionsmittelinjektors. Das Steuergerät steuert die Einstellvorrichtung gemäß der Temperatur des Reduktionsmittelinjektors, die durch den Temperaturdetektor erfasst wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2002-503783 [0003]

Claims

Abgasreinigungsgerät zum Reinigen eines Abgases von einer Brennkraftmaschine, wobei das Gerät Folgendes aufweist: einen Reduktionsmittelinjektor, der an einer Abgasleitung der Maschine montiert ist, in der das Abgas strömt, zum Einspritzen eines Reduktionsmittels von einer Quelle des Reduktionsmittels in die Abgasleitung; eine Kühlmittelzuführung, die ein Kühlmittel zu dem Reduktionsmittelinjektor zuführt, um den Reduktionsmittelinjektor mit dem Kühlmittel zu kühlen; eine Einstellvorrichtung, die die Menge des Kühlmittels einstellt, das zu dem Reduktionsmittelinjektor zugeführt wird; einen Temperaturdetektor, der eine Temperatur des Reduktionsmittelinjektors erfasst; und ein Steuergerät, das die Einstellvorrichtung gemäß der Temperatur des Reduktionsmittelinjektors steuert, die durch den Temperaturdetektor erfasst wird.
Abgasreinigungsgerät nach Anspruch 1, wobei das Kühlmittel das Reduktionsmittel ist, die Kühlmittelzuführung mit einer Pumpe aufgebaut ist, die das Reduktionsmittel von der Quelle ansaugt, das angesaugte Reduktionsmittel mit Druck beaufschlagt und das mit Druck beaufschlagte Reduktionsmittel zu dem Reduktionsmittelinjektor abgibt, ein Reduktionsmittelzirkulierungsweg vorgesehen ist, durch den das Reduktionsmittel als das Kühlmittel zu dem Reduktionsmittelinjektor zugeführt wird und zu der Quelle nach dem Kühlen des Reduktionsmittelinjektors rückgeführt wird, und die Einstellvorrichtung mit einem Ventil aufgebaut ist, das in dem Reduktionsmittelzirkulierungsweg vorgesehen ist, um die Strömungsrate des Reduktionsmittels einzustellen, das als das Kühlmittel zu dem Reduktionsmittelinjektor zugeführt wird.
Abgasreinigungsgerät nach Anspruch 2, wobei ein Reduktionsmitteleinspritzweg vorgesehen ist, der sich von dem Reduktionsmittelzirkulierungsweg verzweigt und durch den das Reduktionsmittel zu dem Reduktionsmittelinjektor zugeführt wird und in die Abgasleitung eingespritzt wird.
Abgasreinigungsgerät nach Anspruch 1, wobei das Kühlmittel ein Kühlwasser zum Kühlen der Maschine ist, die Kühlmittelzuführung mit einer Wasserpumpe aufgebaut ist, die das Kühlwasser von einem Wasserreservoir ansaugt, das angesaugte Kühlwasser mit Druck beaufschlagt und das mit Druck beaufschlagte Kühlwasser sowohl zu der Maschine als auch zu dem Reduktionsmittelinjektor abgibt, und die Einstellvorrichtung mit einem Wasserventil aufgebaut ist, das in einem Strömungsweg des Kühlwassers von der Wasserpumpe zu dem Reduktionsmittelinjektor vorgesehen ist, um die Strömungsrate des Kühlwassers einzustellen, das zu dem Reduktionsmittelinjektor zugeführt wird.
Abgasreinigungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Temperaturdetektor aus einem Temperatursensor, der an der Abgasleitung montiert ist, um eine Temperatur des Abgases zu messen, das in der Abgasleitung strömt, und dem Steuergerät besteht, das die Temperatur des Reduktionsmittelinjektors auf der Grundlage der Temperatur des Abgases bestimmt, die durch den Temperatursensor gemessen wird.
Abgasreinigungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Temperaturdetektor ein Temperatursensor ist, der an dem Reduktionsmittelinjektor montiert ist, um die Temperatur des Reduktionsmittelinjektors direkt zu messen.
Abgasreinigungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Temperaturdetektor aus einem Drehzahlsensor, der eine Drehzahl der Maschine misst, und dem Steuergerät besteht, das die Temperatur des Reduktionsmittelinjektors auf der Grundlage der Drehzahl der Maschine bestimmt, die durch den Drehzahlsensor gemessen wird.