DE102008042943A1

DE102008042943A1 - Reduziermittelsprühsteuersystem, das einen Betriebswirkungsgrad sicherstellt

Info

Publication number: DE102008042943A1
Application number: DE102008042943A
Authority: DE
Inventors: Ataru Kariya-shi Ichikawa
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-10-19
Filing date: 2008-10-17
Publication date: 2009-05-07
Also published as: US20090104085A1; JP2009097476A; JP4470987B2

Abstract

Ein Reduktionsmittelsprühsteuersystem ist so konstruiert, dass es eine Abgasemissionssteuervorrichtung, wie beispielsweise eine Harnstoff-SCR-Vorrichtung für Automobilbrennkraftmaschinen, steuert. Die Abgasemissionssteuervorrichtung weist einen Injektor, der einen Sprühnebel eines Reduktionsmittels in eine Abgasleitung der Maschine einspritzt, um einen ausgewählten Bestandteil, wie beispielsweise NOx, in einem Abgas zu reduzieren, um das Abgas zu reinigen, und eine Pumpe auf, die den Druck des Reduktionsmittels, das durch den Injektor zu versprühen ist, reguliert. Das System arbeitet so, dass es die Pumpe steuert, um den Druck des Reduktionsmittels, das durch den Injektor zu versprühen ist, mit einem Sollwert, wie auf der Grundlage des Zustands des Abgases bestimmt, in Übereinstimmung zu bringen, um den Wirkungsgrad einer Reinigung des Abgases sicherzustellen, ohne die Lebenszeit der Pumpe zu opfern.

Description

Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Vorteile der japanischen Patentanmeldung Nr. 2007-271983 , die am 19. Oktober 2007 eingereicht wurde, deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Reduktionsmittelsprühsteuersystem, das mit einem SCR-System (einem System mit selektiver katalytischer Reduktion) für Automobilbrennkraftmaschinen eingesetzt wird, das als eine Abgasemissionssteuervorrichtung arbeitet, um Reduktionsmittel, wie beispielsweise wässrige Harnstofflösung, zu versprühen, um eine Abgasreinigungsreaktion einzuleiten.
Harnstoff-SCR-Systeme sind bisher entwickelt worden, die als Abgasemissionssteuersysteme für Automobilbrennkraftmaschinen, wie beispielsweise Dieselmaschinen, so konstruiert sind, dass sie ein Reduktionsmittel, wie beispielsweise wässrige Harnstofflösung, verwendet, um NOx (Stickstoffoxid), das im Abgas enthalten ist, in harmlose oder weniger schädliche Produkte wirksam umzuwandeln. Zum Beispiel offenbart die japanische Veröffentlichung Nr. 2003-293739 eine derartige Bauart eines Harnstoff-SCR-Systems.
Das Harnstoff-SCR-System, wie es durch die vorstehende Veröffentlichung gelehrt wird, ist mit einem Katalysator, der eine Abgasemissionsreinigungsreaktion vereinfacht, einer Abgasleitung, durch die Abgas, wie es von der Maschine ausgegeben wird, zu dem Katalysator strömt, und einer Düse ausgestattet, die in der Abgasleitung installiert ist, um eine wässrige Harnstofflösung in die Abgasleitung einzuspritzen. Die Düse ist mit einer Harnstofflösungszufuhrvorrichtung und einer Luftpumpe verbunden und arbeitet so, dass sie einen Sprühnebel eines Gemisches aus wässriger Harnstofflösung, wie sie von der Harnstofflösungszufuhrvorrichtung geliefert wird, und komprimierter Luft, wie sie von der Luftpumpe zugeführt wird, erzeugt und in die Abgasleitung einspritzt. Der Katalysator dient dazu, die Reduktionsreaktion von NOx, das in dem Abgas enthalten ist, mit Ammoniak, das durch die Hydrolyse der wässrigen Harnstofflösung erzeugt wird, zu erleichtern. Insbesondere wird die wässrige Harnstofflösung (die hydrolisierten Ammoniak enthält), wie sie durch die Düse versprüht wird, zu dem Katalysator mit der Hilfe eines Stromes des Abgases stromabwärts getragen und leitet dann die Reduktionsreaktion des NOx mit dem Ammoniak in dem Katalysator ein, um das Abgas zu reinigen.
Die vorstehende Bauart eines Harnstoff-SCR-Systems kann konstruiert sein, um den Druck der komprimierten Luft zu heben, um die Zerstäubung des Sprühnebels der wässrigen Harnstofflösung zum Beschleunigen der Reduktionsreaktion von NOx mit Ammoniak zu verstärken, um den Wirkungsgrad der Reinigung des Abgases zu verbessern. Das Anheben des Drucks der komprimierten Luft resultiert jedoch in einer erhöhten Last der Luftpumpe, was zu einer Verringerung von deren Lebensdauer führt.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Stands der Technik zu vermeiden.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Reduktionsmittelsprühsteuersystem zu schaffen, das eine Abgasemissionssteuervorrichtung steuert, die so arbeitet, dass sie Reduktionsmittel in eine Abgasleitung einer Brennkraftmaschine sprüht, um eine Reduktionsreaktion eines ausgewählten Bestandteils des Abgases mit dem Reduktionsmittels zum Umwandeln des ausgewählten Bestandteils in ein harmloses Produkt einzuleiten, und die so konstruiert ist, dass sie den Wirkungsgrad einer Reinigung des Abgases sicherstellt, ohne die Lebensdauer der Abgasemissionssteuervorrichtung dafür zu opfern.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Reduktionsmittelsprühsteuersystem geschaffen, das so konstruiert ist, dass es einen Betrieb einer Abgasemissionssteuervorrichtung, wie beispielsweise einer Harnstoff-SCR-Vorrichtung (eine Vorrichtung für eine selektive katalytische Reduktion), für Automobilbrennkraftmaschinen steuert. Die Abgasemissionssteuervorrichtung weist einen Injektor, der so arbeitet, dass er einen Sprühnebel aus einem Reduktionsmittel in eine Abgasleitung der Maschine einspritzt, um einen ausgewählten Bestandteil des Abgases zu reduzieren, um das Abgas zu reinigen, und eine Pumpe auf, die so arbeitet, dass sie einen Druck des Reduktionsmittels, das durch den Injektor zu versprühen ist, reguliert. Das Reduktionsmittelsprühsteuersystem weist Folgendes auf: (a) eine Abgaszustandsparametergewinnungseinrichtung zum Gewinnen eines Abgaszustandsparameters, der mit einem Zustand des Abgases zusammenhängt, das durch die Abgasleitung strömt; und (b) eine Steuereinrichtung zum Steuern eines Betriebs der Pumpe, um den Druck des Reduktionsmittels, das durch den Injektor zu versprühen ist, mit einem Sollwert, der auf der Grundlage des Abgaszustandsparameters bestimmt wurde, in Übereinstimmung zu bringen, um den Sprühnebel des Reduktionsmittels zu steuern.
Die Geschwindigkeit, bei der der ausgewählte Bestandteil des Abgases mit dem Reduktionsmittel reagiert, wird durch Steuern des Drucks des Reduktionsmittels, das in die Abgasleitung zu versprühen ist, reguliert. Insbesondere wird eine Erhöhung eines Drucks des Reduktionsmittels in einer verstärkten Zerstäubung des Reduktionsmittels, das durch den Injektor in die Abgasleitung zu sprühen ist, resultieren, wodurch die Reaktion des ausgewählten Bestandteils mit dem Reduktionsmittel beschleunigt wird. Es wird gefunden, dass ein derartiger Wirkungsgrad einer Reinigung des Abgases sich mit einer Änderung eines Zustands des Abgases ändert. Die Steuereinrichtung ist daher so konstruiert, dass sie den Druck des Reaktionsmittels, das durch den Injektor zu versprühen ist, auf den Sollwert einstellt, wie er auf der Grundlage des Zustands des Abgases bestimmt worden ist. Zum Beispiel hebt, wenn der Abgaszustandsparameter eine höhere Wahrscheinlichkeit anzeigt, dass der Wirkungsgrad einer Reinigung des Abgases reduziert worden ist, die Steuereinrichtung den Druck des Reduktionsmittels, um die Reaktion des ausgewählten Bestandteils mit dem Reduktionsmittel zu beschleunigen. Alternativ sinkt, wenn der Abgaszustandsparameter eine niedrigere Wahrscheinlichkeit anzeigt, dass der Wirkungsgrad einer Reinigung des Abgases reduziert worden ist, die Steuereinrichtung den Druck des Reduktionsmittels, wodurch eine Last der Pumpe reduziert wird, so dass die Lebensdauer der Pumpe sichergestellt wird.
In dem bevorzugten Modus der Erfindung gewinnt die Abgaszustandsparametergewinnungseinrichtung eine Temperatur des Abgases, die den Abgaszustand repräsentiert. Die Steuereinrichtung bestimmt den Sollwert auf der Grundlage der Temperatur des Abgases. Insbesondere reguliert die Steuereinrichtung den Druck des Reduktionsmittels, das durch den Injektor zu versprühen ist, als eine Funktion der Temperatur des Abgases.
Die Abgaszustandsparametergewinnungseinrichtung kann alternativ eine Strömungsgeschwindigkeit des Abgases gewinnen, die den Abgaszustand repräsentiert. Die Steuereinrichtung kann den Sollwert auf der Grundlage der Strömungsgeschwindigkeit des Abgases bestimmen.
Die Abgaszustandsparametergewinnungseinrichtung kann alternativ eine Menge des ausgewählten Bestandteils des Abgases gewinnen, die den Abgaszustand repräsentiert. Die Steuereinrichtung bestimmt den Sollwert auf der Grundlage der Menge des ausgewählten Bestandteils des Abgases.
Die Abgaszustandsparametergewinnungseinrichtung kann alternativ einen Betriebszustand der Brennkraftmaschine gewinnen. Wenn der Betriebszustand einen der Umstände repräsentiert, dass die Brennkraftmaschine aufgewärmt ist und dass die Brennkraftmaschine einen Leerlauf über einen gegebenen Zeitraum fortsetzt, kann die Steuereinrichtung den Betrieb der Pumpe so steuern, dass der Druck des Reduktionsmittels, das durch den Injektor zu versprühen ist, mit dem Sollwert in Übereinstimmung gebracht wird.
Der ausgewählte Bestandteil des Abgases ist ein Stickstoffoxid, das in dem Abgas enthalten ist. Das Reduktionsmittel ist eine wässrige Harnstofflösung oder Ammoniak. Die Abgasemissionssteuervorrichtung kann ferner einen Katalysator, der in der Abgasleitung stromabwärts des Injektors eingebaut ist, aufweisen, um eine Reduktionsreaktion des Stickstoffoxids mit dem Reduktionsmittel zu erleichtern.
Die vorliegende Erfindung ist aus der nachstehend erfolgten detaillierten Beschreibung und aus den begleitenden Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung besser zu verstehen, die jedoch nicht herangezogen werden sollten, um die Erfindung auf die speziellen Ausführungsbeispiele zu begrenzen, sondern nur dem Zweck einer Erläuterung und eines Verständnisses dienen.
In den Zeichnungen:
1 ist eine schematische Ansicht, die eine Harnstoff-SCR-Vorrichtung (eine Vorrichtung zur selektiven katalytischen Reduktion) gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
2 ist ein Ablaufdiagramm eines Ablaufes von logischen Schritten oder eines Programms, der/das in dem ersten Ausführungsbeispiel auszuführen ist, um den Druck einer wässrigen Harnstofflösung, die in eine Abgasleitung einer Brennkraftmaschine zu sprühen ist, zu steuern;
3(a) ist eine Ansicht, die eine Änderung einer Temperatur eines Abgases demonstriert;
3(b) ist eine Ansicht, die eine Änderung eines Drucks einer wässrigen Harnstofflösung, die in das Abgas zu sprühen ist, der als eine Funktion der Temperatur des Abgases bestimmt ist, demonstriert, wie in 3(a) in dem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt ist;
4 ist ein Ablaufdiagramm eines Ablaufes von logischen Schritten oder eines Programms, der/das in dem zweiten Ausführungsbeispiel auszuführen ist, um den Druck einer wässrigen Harnstofflösung, die in eine Abgasleitung einer Brennkraftmaschine zu sprühen ist, zu steuern;
5 ist ein Ablaufdiagramm eines Ablaufes von logischen Schritten oder eines Programms, der/das in dem dritten Ausführungsbeispiel auszuführen ist, um den Druck einer wässrigen Harnstofflösung, die in eine Abgasleitung einer Brennkraftmaschine zu sprühen ist, zu steuern;
6 ist ein Ablaufdiagramm eines Ablaufes von logischen Schritten oder eines Programms, der/das in dem vierten Ausführungsbeispiel auszuführen ist, um den Druck einer wässrigen Harnstofflösung, die in eine Abgasleitung einer Brennkraftmaschine zu sprühen ist, zu steuern;
7 ist ein Ablaufdiagramm eines Ablaufes von logischen Schritten oder eines Programms, der/das in dem fünften Ausführungsbeispiel auszuführen ist, um den Druck einer wässrigen Harnstofflösung, die in eine Abgasleitung einer Brennkraftmaschine zu sprühen ist, zu steuern; und
8 ist eine schematische Teilansicht, die eine Harnstoff-SCR-Vorrichtung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
Bezug nehmend auf die Zeichnungen, insbesondere auf 1, ist ein Abgasemissionssteuersystem für Automobildieselmaschinen gezeigt, das mit einer Harnstoff-SCR-Vorrichtung (eine Vorrichtung zur selektiven katalytischen Reduktion) ausgestattet ist, das als eine Abgasemissionssteuervorrichtung konstruiert ist, um schädliche Emissionen, die in Abgas von einer Automobildieselmaschine (nicht gezeigt) enthalten sind, in harmlose Produkte umzuwandeln. Die Harnstoff-SCR-Vorrichtung weist einen DPF (Dieselpartikelfilter) 11, eine Abgasleitung 12, einen SCR-Katalysator 13 und eine Abgasleitung 14 auf. Die Harnstoff-SCR-Vorrichtung ist an einem stromabwärtigen Ende eines Abgaskrümmers eingebaut, der mit Abgasanschlüssen der Dieselmaschine verbunden ist.
Die Harnstoff-SCR-Vorrichtung weist einen Harnstofflösungsinjektor 15 auf, der in der Abgasleitung 12 eingebaut ist, um eine wässrige Harnstofflösung (d. h. ein Reduktionsmittel) in einen Abgaspfad zu sprühen, der sich durch den DPF 11, die Abgasleitung 12, den SCR-Katalysator 13 und die Abgasleitung 14 erstreckt.
Der DPF 11 ist ein PM-Filter (Partikelmaterialfilter), der kontinuierlich regenerativ ist und so arbeitet, dass er Partikelmaterial in dem Abgas sammelt oder fängt. Das in dem DPF 11 gefangene Partikelmaterial wird gewöhnlich durch die Nacheinspritzung von Kraftstoff in die Maschine verbrannt, die der Haupteinspritzung folgt, um den DPF 11 zu regenerieren. Der DPF 11 trägt in sich einen auf Platin basierenden Oxidationskatalysator (nicht gezeigt) und dient dazu, HC und CO zusammen mit löslichem organischem Anteil (SOF) zu entfernen, der eines der Partikelmaterialien darstellt.
Der Harnstofflösungsinjektor 15 hat eine Düse 16, in der ein Sprühloch ausgebildet ist. Der Harnstofflösungsinjektor 15 arbeitet so, dass er einen Sprühnebel aus wässriger Harnstofflösung durch das Sprühloch in die Abgasleitung 12 einspritzt. Der SCR-Katalysator 13 trägt ein katalytisches Metall, wie beispielsweise Vanadiumoxid (V₂O₅), um die Reduktion von NOx zu erleichtern. Der Sprühnebel aus wässriger Harnstofflösung, der durch den Harnstofflösungsinjektor 15 in die Abgasleitung 12 eingespritzt wird, wird durch die Wärme des Abgases gemäß nachstehender Gleichung (1) in Ammoniak (NH₃) umgewandelt, was dann zusammen mit dem Abgas zu dem SCR-Katalysator 13 zugeführt wird. In dem SCR-Katalysator 13 wird NOx durch Ammoniak gemäß der Gleichungen (2) bis (4) in weniger schädliche oder harmlose Produkte reduziert. (NH₂)2CO + H₂O → 2NH₃ + CO₂ (1) 4NO + 4NH₃ + O2 → 4N₂ + 6H₂O (2) 6HO₂ + 8NH₂ → 7N₂ + 12H₂O (3) NO + NO₂ + 2NH₃ → 2N₂ + 3H₂O (4)
Der Harnstofflösungsinjektor 15 wird aus einem Harnstofflösungsbehälter 17 mit wässriger Harnstofflösung versorgt. Insbesondere saugt eine Pumpvorrichtung 18 die wässrige Harnstofflösung aus dem Harnstofflösungstank 17 und führt sie dem Harnstofflösungsinjektor 15 zu. Die Pumpvorrichtung 18 ist aus einer Pumpe 18a, einer Leitung 18b, einem Harnstofflösungsdruckregler 18c, einem Harnstofflösungsdrucksensor 18d und einem Filter 18e aufgebaut.
In der Pumpe 18a ist ein Elektromotor eingebaut, der so arbeitet, dass er wässrige Harnstofflösung von dem Harnstofflösungsbehälter 17 pumpt. Der Harnstofflösungsdruckregler 18c, der Harnstofflösungsdrucksensor 18d und der Filter 18e sind in der Leitung 18b eingebaut, die sich von der Pumpe 18a zu dem Harnstofflösungsinjektor 15 erstreckt. Der Filter 18e arbeitet so, dass er wässrige Harnstofflösung filtert, die von der Pumpe 18a zu dem Harnstofflösungsinjektor 15 zugeführt wird. Der Harnstofflösungsdrucksensor 18d arbeitet so, dass er den Druck der wässrigen Harnstofflösung misst, die durch die Leitung 18b strömt (d. h. der Druck der wässrigen Harnstofflösung, die durch den Harnstofflösungsinjektor 15 zu versprühen ist) und gibt ein dafür kennzeichnendes Signal aus. Der Harnstofflösungsdruckregler 18c arbeitet so, dass er den Druck der wässrigen Harnstofflösung in der Leitung 18b reguliert. Insbesondere gibt, wenn der Druck der wässrigen Harnstofflösung in der Leitung 18b ein festgelegtes Niveau P1 überschreitet, der Harnstofflösungsdruckregler 18c die wässrige Harnstofflösung von der Leitung 18b zu dem Harnstofflösungsbehälter 17 ab.
In der Abgasleitung 14 ist ein Abgassensor 19 eingebaut, in dem ein NOx-Sensor und ein Abgastemperatursensor eingebaut sind, um die Menge an NOx, die in dem Abgas enthalten ist, und die Temperatur des Abgases zu messen.
Das Abgasemissionssteuersystem weist eine elektronische Steuereinheit (ECU) 20 auf, die als eine Reduktionsmittelsprühsteuervorrichtung arbeitet, um einen Betrieb der Harnstoff-SCR-Vorrichtung zu handhaben, um den Zustand eines Sprühnebels der wässrigen Harnstofflösung zu steuern, der durch den Harnstofflösungsinjektor 15 erzeugt wird. Die ECU 20 ist mit einem typischen Mikrocomputer, der Ausgänge von einem Luftdurchflussmesser 21, einem Beschleunigungspositionssensor 22, einem Kurbelwinkelsensor 23, einem Kühlmitteltemperatursensor 24 aufzeichnet, um den Harnstofflösungsinjektor 15 und die Pumpe 18a zum Steuern der Reinigung des Abgases zu betätigen, ausgestattet. Insbesondere steuert die ECU 20 eine Einschaltzeit, während der der Harnstofflösungsinjektor 15 offengehalten wird, und eine Einspritzsteuerzeit, bei der der Harnstofflösungsinjektor 15 zu öffnen ist, um eine gesteuerte Menge der wässrigen Harnstofflösung bei einer gesteuerten Zeit zu dem Abgas zuzuführen, das durch die Abgasleitung 12 strömt.
Der Luftdurchflussmesser 21 ist in der Einlassleitung der Dieselmaschine eingebaut, um die Durchflussrate an Luft, die in der Dieselmaschine geladen ist, zu messen. Der Beschleunigerpositionssensor 22 ist nahe dem Beschleunigerpedal eines Automobilfahrzeugs eingebaut, das mit dem Abgasemissionssteuersystem ausgestattet ist, und arbeitet so, dass er die Position des Beschleunigerpedals (d. h. einen Druck eines Fahrers auf das Beschleunigerpedal, der eine Funktion einer Öffnungsposition des Drosselventils ist) misst. Der Kurbelwinkelsensor 23 arbeitet so, dass ein Pulssignal in einem Zyklus von zum Beispiel einer 30°-Drehung der Kurbelwelle der Dieselmaschine ausgibt. Der Kühlmitteltemperatursensor 24 arbeitet so, dass er die Temperatur eines Kühlmittels für die Dieselmaschine misst.
Das Abgasemissionssteuersystem ist so konstruiert, dass es den Druck der wässrigen Harnstofflösung, die von dem Harnstofflösungsinjektor 15 zu versprühen ist, hebt, um die Zerstäubung der wässrigen Harnstofflösung in der Abgasleitung 12 zu verstärken, um die Reduktionsreaktion von NOx mit Ammoniak zu erleichtern, so dass der Wirkungsgrad einer Reinigung des Abgases verbessert wird. Das Anheben des Drucks der wässrigen Harnstofflösung, die von dem Harnstofflösungsinjektor 15 zu versprühen ist, d. h. der Druck der wässrigen Harnstofflösung, die von der Pumpvorrichtung 18 abgegeben wird, wird jedoch in einer Erhöhung einer Last der Pumpe 18a resultieren, was zu einer verringerten Lebensdauer der Pumpe 18a führt.
Es wird gefunden, dass der Wirkungsgrad einer Reinigung des Abgases in der Harnstoff-SCR-Vorrichtung von der Temperatur des Abgases abhängt. Insbesondere wird es, wenn die Temperatur des Abgases verhältnismäßig niedrig ist, in einer Verringerung einer Geschwindigkeit resultieren, bei der NOx mit Ammoniak reagiert, was zu einer Verringerung eines Wirkungsgrads einer Reinigung des Abgases führt. Alternativ wird es, wenn die Temperatur des Abgases verhältnismäßig hoch ist, in einer Erhöhung einer Geschwindigkeit resultieren, bei der NOx mit Ammoniak reagiert, was die Wahrscheinlichkeit verringert, dass der Wirkungsgrad einer Reinigung des Abgases gesenkt wird.
Um den Wirkungsgrad einer Reinigung des Abgases sicherzustellen, ohne die Lebensdauer der Pumpe 18a zu opfern, ist die Harnstoff-SCR-Vorrichtung dieses Ausführungsbeispiels so konstruiert, dass sie den Druck der wässrigen Harnstofflösung, die von dem Harnstofflösungsinjektor 15 einzuspritzen ist, als eine Funktion der Temperatur des Abgases steuert. Insbesondere arbeitet, wenn die Temperatur des Abgases niedrig ist, das heißt, wenn es erwartet wird, dass die Geschwindigkeit, bei der NOx mit Ammoniak reagiert, gesenkt worden ist, was bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit, dass der Wirkungsgrad einer Reinigung des Abgases gesenkt worden ist, hoch ist, die SCR-Vorrichtung so, dass sie den Druck der wässrigen Harnstofflösung, die von dem Harnstofflösungsinjektor 15 zu versprühen ist, hebt. Alternativ arbeitet, wenn die Temperatur des Abgases hoch ist, das heißt, wenn es erwartet wird, dass die Geschwindigkeit, bei der NOx mit Ammoniak reagiert, hoch gehalten wird, das heißt, die Wahrscheinlichkeit, dass der Wirkungsgrad einer Reinigung des Abgases gesenkt worden ist, niedrig ist, die SCR-Vorrichtung so, dass sie den Druck der wässrigen Harnstofflösung, die von dem Harnstofflösungsinjektor 15 zu versprühen ist, reduziert.
2 ist ein Ablaufdiagramm eines Ablaufes von logischen Schritten oder eines Programms, um den Druck der wässrigen Harnstofflösung, die von dem Harnstofflösungsinjektor 15 zu versprühen ist, zu steuern. Das Programm wird durch die ECU 20 bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle der Dieselmaschine um einen vorausgewählten Winkel ausgeführt, um den Druck Pi der wässrigen Harnstofflösung, die von dem Harnstofflösungsinjektor 15 zu versprühen ist, auf eines von zwei unterschiedlich Niveaus Pih und Pil (Pih > Pil) als eine Funktion der Temperatur des Abgases, wie es durch den Abgassensor 19 gemessen wurde, einzustellen.
Nach einem Eintreten in das Programm, schreitet die Routine zu Schritt 10, in dem die Temperatur Tex abgetastet wird. Insbesondere überwacht die ECU 20 einen Ausgangswert von dem Abgastemperatursensor, der in dem Abgassensor 19 eingebaut ist, und bestimmt die Temperatur Tex des Abgases.
Die Routine schreitet zu Schritt 11, in dem es bestimmt wird, ob die Temperatur Tex höher als oder gleich wie ein gegebener Schwellwert Ts (z. B. 200°C) ist oder nicht ist. Falls eine JA-Antwort erhalten wird, das heißt, die Temperatur Tex des Abgases hoch ist, schreitet die Routine zu Schritt 12. Alternativ, falls eine NEIN-Antwort erhalten wird, schreitet die Routine dann zu Schritt 13.
In Schritt 12 bringt die ECU 20 den Einspritzdruck Pi der wässrigen Harnstofflösung in Übereinstimmung mit dem gesenkten Niveau Pil. Insbesondere legt, wenn die Temperatur Tex des Abgases verhältnismäßig höher ist, die ECU 20 den Einspritzdruck Pi auf das niedrigere Niveau Pil fest.
In Schritt 13 bringt die ECU 20 den Einspritzdruck Pi der wässrigen Harnstofflösung mit dem höheren Niveau Pih in Übereinstimmung. Insbesondere legt, wenn die Temperatur Tex des Abgases verhältnismäßig niedriger ist, die ECU 20 den Einspritzdruck Pi auf das höhere Niveau Pih fest.
Nach Schritt 12 oder 13 schreitet die Routine zu Schritt 14, wobei die ECU 20 den Betrieb der Pumpe 18a steuert, um die Durchflussrate der wässrigen Harnstofflösung zu regulieren, die zu dem Harnstofflösungsinjektor 15 zuzuführen ist, um den Einspritzdruck Pi in Übereinstimmung mit einem ausgewählten Niveau von dem niedrigeren und dem höheren Niveau Pil und Pih zu bringen. Insbesondere tastet die ECU 20 einen Ausgangswert von dem Harnstofflösungsdrucksensor 18d ab, um den Druck Ps der wässrigen Harnstofflösung in der Leitung 18b zu bestimmen und den Betrieb der Pumpe 18a zu steuern, um den Druck Ps mit dem Einspritzdruck Pi (d. h. das höhere oder niedrigere Niveau Pih oder Pil) in einem Rückkopplungssteuermodus in Übereinstimmung zu bringen. Zum Beispiel betätigt, wenn der Druck Ps niedriger als der Einspritzdruck Pi ist, die ECU 20 die Pumpe 18a mit einer erhöhten Leistung. Alternativ betätigt, wenn der Druck Ps höher als oder gleich wie der Einspritzdruck Pi ist, die ECU 20 die Pumpe 18a mit einer erhöhten Leistung. Alternativ betätigt, wenn der Druck Ps höher als oder gleich wie der Einspritzdruck Pi ist, die ECU 20 die Pumpe 18a bei einer verringerten Leistung.
Der Betrieb der Harnstoff-SCR-Vorrichtung, um den Einspritzdruck Pi durch die Ausführung des Programms von 2 zu steuern, ist nachstehend unter Bezugnahme auf 3(a) und 3(b) beispielhaft veranschaulicht. 3(a) stellt eine Änderung des Abgasdrucks Tex dar. 3(b) stellt eine Änderung des Einspritzdrucks Pi dar, der der Druck der wässrigen Harnstofflösung ist, die von dem Harnstofflösungsinjektor 15 zu versprühen ist.
Wenn die Abgastemperatur Tex den Schwellwert Ts bei einem Zeitpunkt t1 überschreitet, legt die ECU 20 den Einspritzdruck Pi der wässrigen Harnstofflösung auf das niedrigere Niveau Pil fest, in anderen Worten bringt den Druck der wässrigen Urethanlösung, die von der Pumpe 18a auszugeben ist, mit dem höheren Niveau Pil in Übereinstimmung. Dies resultiert in einer Verringerung einer Last der Pumpe 18a. Wenn die Abgastemperatur Tex unterhalb des Schwellwerts Ts zum Zeitpunkt t2 fällt, legt die ECU 20 den Einspritzdruck Pi der wässrigen Harnstofflösung auf das höhere Niveau Pih fest, in anderen Worten bringt den Druck der wässrigen Harnstofflösung, die von der Pumpe 18a auszugeben ist, mit dem höheren Niveau Pih in Übereinstimmung. Dies verstärkt die Zerstäubung der wässrigen Harnstofflösung, die von dem Harnstofflösungsinjektor 15 zu versprühen ist.
Wie aus der vorstehenden Diskussion ersichtlich ist, schafft das Abgasemissionssteuersystem dieses Ausführungsbeispiels die folgenden nutzbringenden Vorteile.
Wenn die Temperatur des Abgases, das von der Dieselmaschine ausgegeben wird, gesenkt wird, wird dies verursachen, dass die Geschwindigkeit, bei der NOx mit Ammoniak reagiert, verringert wird, so dass der Wirkungsgrad einer Reinigung des Abgases beeinträchtigt wird. Bei einem derartigen Vorfall hebt die ECU 20 den Druck der wässrigen Harnstofflösung, die von dem Harnstofflösungsinjektor 15 zu versprühen ist (siehe Zeitpunkte t2 bis t3, Zeitpunkte t4 bis t5 in 3(a) und 3(b)). Dies resultiert in einer Erhöhung einer Zerstäubung der wässrigen Harnstofflösung, die von dem Harnstofflösungsinjektor 15 in die Abgasleitung 12 zu versprühen ist, um eine Geschwindigkeit, bei der NOx mit Ammoniak reagiert, zu verstärken, wodurch der Wirkungsgrad einer Reinigung des Abgases in der Harnstoff SCR Vorrichtigung sichergestellt wird.
Alternativ, wenn die Temperatur des Abgases, das von der Dieselmaschine ausgegeben wird, steigt, wird dies in einer Erhöhung der Geschwindigkeit, bei der NOx mit Ammoniak reagiert, resultieren, was bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit, das der Wirkungsgrad einer Reinigung des Abgases beeinträchtigt worden ist, gering ist. Bei einem derartigen Vorfall senkt die ECU 20 den Druck der wässrigen Harnstofflösung, die von dem Harnstofflösungsinjektor 15 zu versprühen ist (siehe Zeitpunkte t1 bis t2, Zeitpunkte t3 bis t4 und Zeitpunkte t5 bis t6 und 3(a) und 3(b)). Dies resultiert in einer Verringerung einer Last der Pumpe 18a, womit die Lebensdauer der Pumpe 18a sichergestellt wird.
Die Harnstoff-SCR-Vorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels ist nachstehend beschrieben.
Die ECU 20 der Harnstoff-SCR-Vorrichtung dieses Ausführungsbeispiels ist so konstruiert, dass der Einspritzdruck Pi der wässrigen Harnstofflösung als eine Funktion der Strömungsgeschwindigkeit (d. h. der Strömungsrate) des Abgases innerhalb der Abgasleitung der Dieselmaschine gesteuert wird. Diese Steuerungsaufgabe ist nachstehend in Einzelheiten unter Bezugnahme auf ein Ablaufdiagramm von 4 beschrieben. Die gleichen Zahlen der Schritte, wie sie in 2 eingesetzt werden, bezeichnen die gleichen Vorgänge und deren detaillierte Erläuterung ist hier weggelassen.
Nach Eintreten in das Programm schreitet die Routine zu Schritt 20, in dem die Strömungsgeschwindigkeit FVex des Abgases, das von der Dieselmaschine ausgegeben wird, bestimmt wird. Die Strömungsgeschwindigkeit FVex kann unter Verwendung eines Ausgangs von dem Luftdurchflussmesser 21 berechnet werden.
Die Routine schreitet zu Schritt 21, in dem bestimmt wird, ob die Strömungsgeschwindigkeit FVex höher als oder gleich wie ein gegebener Schwellwert FVs ist oder nicht ist. Falls eine JA-Antwort erhalten wird, was bedeutet, dass die Strömungsgeschwindigkeit FVex höher als oder gleich wie der Schwellwert FVs ist, schreitet die Routine dann zu Schritt 12. Alternativ, falls eine NEIN-Antwort erhalten wird, schreitet die Routine dann zu Schritt 13.
In Schritt 12 legt die ECU 20 den Einspritzdruck Pi der wässrigen Harnstofflösung auf das niedrigere Niveau Pil fest. In Schritt 13 legt die ECU 20 den Einspritzdruck Pi der wässrigen Harnstofflösung auf das höhere Niveau Pih fest.
Nach Schritt 12 oder 13 schreitet die Routine zu Schritt 14, in dem die ECU 20 den Betrieb der Pumpe 18a steuert, um die Strömungsrate der wässrigen Harnstofflösung, die zu dem Harnstofflösungsinjektor 15 zuzuführen ist, zu regulieren, um den Einspritzdruck Pi mit einem ausgewählten Niveau von dem niedrigeren und dem höheren Niveau Pil und Pih in Übereinstimmung zu bringen. Insbesondere betätigt, wenn die Strömungsgeschwindigkeit FVex niedriger als der gegebene Schwellwert FVs ist, die ECU 20 die Pumpe 18a bei einer erhöhten Leistung. Alternativ betätigt, wenn die Durchflussgeschwindigkeit FVex höher als oder gleich wie der gegebene Schwellwert FVs ist, die ECU 20 die Pumpe 18a bei einer verringerten Leistung.
Der Sprühnebel der wässrigen Harnstofflösung, der durch den Harnstofflösungsinjektor 15 in die Abgasleitung 12 geladen wird, wird durch die Strömung eines Abgases innerhalb der Abgasleitung 12 weiter zerstäubt. Das Ausmaß einer derartigen Zerstäubung korreliert mit der Strömungsgeschwindigkeit des Abgases. Insbesondere wird die Zerstäubung der wässrigen Harnstofflösung verstärkt, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases steigt. Daher hebt, wenn erwartet wird, dass der Grad einer Zerstäubung der wässrigen Harnstofflösung verhältnismäßig niedrig ist, was zu einer Verringerung eines Wirkungsgrads einer Reinigung des Abgases führt, die ECU 20 den Einspritzdruck der wässrigen Harnstofflösung, um eine derartige Wirkungsgradverringerung zu vermeiden. Alternativ verringert, wenn es erwartet wird, dass der Grad einer Zerstäubung der wässrigen Harnstofflösung verhältnismäßig hoch ist, in anderen Worten, die Zerstäubung der wässrigen Harnstofflösung durch die Strömung des Abgases verstärkt ist, um den Wirkungsgrad einer Reinigung des Abgases sicherzustellen, die ECU 20 den Einspritzdruck der wässrigen Harnstofflösung, um die Last der Pumpe 18a zu reduzieren, um die Lebensdauer der Pumpe 18a sicherzustellen.
Die Durchflussgeschwindigkeit des Abgases, wie vorstehend beschrieben ist, kann als eine Funktion eines Ausgangwerts des Durchflussmessers 21 auf der Grundlage der Tatsache berechnet werden, dass eine Erhöhung einer Strömungsrate einer Einlassluft, die in die Dieselmaschine geladen wird, in einer Erhöhung einer Strömungsgeschwindigkeit (d. h. einer Strömungsrate) des Abgases, das von der Dieselmaschine ausgegeben wird, resultieren wird.
Die Harnstoff-SCR-Vorrichtung des dritten Ausführungsbeispiels ist nachstehend beschrieben.
Die ECU 20 der Harnstoff-SCR-Vorrichtung dieses Ausführungsbeispiels ist so konstruiert, dass der Einspritzdruck Pi der wässrigen Harnstofflösung als eine Funktion der Menge an NOx, die in dem Abgas enthalten ist, gesteuert wird, nachdem es durch den SCR-Katalysator 13 gereinigt wurde. Diese Steueraufgabe ist nachstehend in Einzelheiten unter Bezugnahme auf ein Ablaufdiagramm von 5 beschrieben.
Nach Eintreten in das Programm schreitet die Routine zu Schritt 30, in dem die Menge QTa an NOx, die in dem Abgas enthalten ist, das stromabwärts des SCR-Katalysators 13 strömt, bestimmt wird.
Die Routine schreitet zu Schritt 31, in dem bestimmt wird, ob die Menge QTa an NOx, die in Schritt 30 erhalten wird, kleiner als oder gleich wie ein Schwellwert QTs1 ist oder nicht ist. Falls eine JA-Antwort erhalten wird, was bedeutet, dass die Menge QTa an NOx kleiner als oder gleich wie der Schwellwert QTs1 ist, schreitet die Routine dann zu Schritt 12, in dem die ECU 20 den Einspritzdruck Pi der wässrigen Harnstofflösung auf das niedrigere Niveau Pil festlegt. Alternativ schreitet, falls eine NEIN-Antwort erhalten wird, die Routine dann zu Schritt 13, in dem die ECU 20 den Einspritzdruck Pi der wässrigen Harnstofflösung auf das höhere Niveau Pih festlegt.
Nach Schritt 12 oder 13 schreitet die Routine zu Schritt 14, in dem die ECU 20 den Betrieb der Pumpe 18a steuert, um die Strömungsrate der wässrigen Harnstofflösung, die zu dem Harnstofflösungsinjektor 15 zuzuführen ist, zu regulieren, um den Einspritzdruck Pi in Übereinstimmung mit einem ausgewählten Niveau von dem niedrigeren und dem höheren Niveau Pil und Pih zu bringen.
Es wird gefunden, dass die Menge an NOx, die in dem Abgas enthalten ist, das von dem SCR-Katalysator 13 austritt, das Ausmaß einer Fähigkeit, das Abgas zu reinigen, anzeigt. Insbesondere wird, wenn eine derartige Reinigungsfähigkeit reduziert ist, eine Erhöhung einer Menge an NOx, die in dem Abgas enthalten ist, bevor es gereinigt wird, in einer Erhöhung derjenigen des Abgases resultieren, nachdem es gereinigt ist. Dementsprechend bestimmt, wenn die Menge an NOx, die in dem Abgas verbleibt, das durch den SCR-Katalysator 13 gelangt ist, ungewünscht groß ist, die ECU 20, dass die Fähigkeit einer Reinigung des Abgases reduziert worden ist, und hebt den Einspritzdruck der wässrigen Harnstofflösung, um die Stabilität einer Reinigung des Abgases sicherzustellen. Alternativ bestimmt, wenn die Menge an NOx, die in dem Abgas verbleibt, das durch den SCR-Katalysator 13 gelangt ist, wünschenswert klein ist, die ECU 20, dass die Fähigkeit einer Reinigung des Abgases nicht reduziert ist, und verringert den Einspritzdruck der wässrigen Harnstofflösung, um die Last der Pumpe 18a zu reduzieren, wodurch die Lebensdauer der Pumpe 18a sichergestellt wird.
Die Menge an NOx, die in dem Abgas enthalten ist, nachdem es gereinigt ist, kann als eine Funktion eines Ausgangs von dem NOx-Sensor, der in dem Abgassensor 19 eingebaut ist, berechnet werden.
Die Harnstoff-SCR-Vorrichtung des vierten Ausführungsbeispiels ist nachstehend beschrieben.
Die ECU 20 der Harnstoff-SCR-Vorrichtung dieses Ausführungsbeispiels ist so konstruiert, um den Einspritzdruck Pi der wässrigen Harnstofflösung als eine Funktion der Menge an NOx, die in dem Abgas enthalten ist, bevor es durch den SCR-Katalysator 13 gereinigt wird, zu steuern. Diese Steueraufgabe ist nachstehend in Einzelheiten unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm von 6 beschrieben.
Nach einem Eintreten in das Programm schreitet die Routine zu Schritt 40, in dem die Menge QTb an NOx, das in dem Abgas enthalten ist, das stromaufwärts des SCR-Katalysators 13 strömt, bestimmt wird.
Die Routine schreitet zu Schritt 41, in dem bestimmt wird, ob die Menge QTb an NOx, wie es in Schritt 40 erhalten wird, kleiner als oder gleich wie ein Schwellwert QTs2 ist oder nicht ist. Falls eine JA-Antwort erhalten wird, das heißt die Menge QTb an NOx kleiner als oder gleich wie der Schwellwert QTs2 ist, schreitet die Routine dann zu Schritt 12, in dem die ECU 20 den Einspritzdruck Pi der wässrigen Harnstofflösung auf das niedrigere Niveau Pil festlegt. Alternativ schreitet, falls eine NEIN-Antwort erhalten wird, die Routine dann zu Schritt 13, in dem die ECU 20 den Einspritzdruck Pi der wässrigen Harnstofflösung auf das höhere Niveau Pih festlegt.
Nach Schritt 12 oder 13 schreitet die Routine zu Schritt 14, in dem die ECU 20 den Betrieb der Pumpe 18a steuert, um die Strömungsrate der wässrigen Harnstofflösung, die zu dem Harnstofflösungsinjektor 15 zuzuführen ist, zu regulieren, um den Einspritzdruck Pi mit einem ausgewählten Niveau von dem niedrigeren und dem höheren Niveau Pil und Pih in Übereinstimmung zu bringen.
Wenn die Menge an NOx, die in dem Abgas enthalten ist, bevor es durch den SCR-Katalysator 13 gereinigt wird, steigt, wird die Fähigkeit, um das Abgas zu reinigen, unzureichend. Dementsprechend hebt, wenn die Menge an NOx in dem Abgas, bevor es gereinigt wird, größer ist, die ECU 20 den Einspritzdruck der wässrigen Harnstofflösung, um die Stabilität einer Reinigung des Abgases zu verstärken. Alternativ senkt, wenn die Menge an NOx in dem Abgas enthalten ist, bevor es gereinigt wird, kleiner ist, die ECU 20 den Einspritzdruck der wässrigen Harnstofflösung, um die Last der Pumpe 18a zu reduzieren, wodurch die Lebensdauer der Pumpe 18a sichergestellt wird.
Die Menge an NOx in dem Abgas, bevor es gereinigt wurde, kann als eine Funktion der Konzentration an Sauerstoff (O₂) in dem Abgas oder eines Parameters, der die Last der Dieselmaschine angibt, wie beispielsweise die Menge an Einlassluft oder die Position des Beschleunigerpedals, berechnet werden. Ein NOx-Sensor kann in der Abgasleitung 12 stromaufwärts des SCR-Katalysators 13 eingebaut sein, um die Menge an NOx in dem Abgas, bevor es gereinigt wird, direkt zu messen.
Die Harnstoff-SCR-Vorrichtung des fünften Ausführungsbeispiels ist nachstehend beschrieben.
Die ECU 20 der Harnstoff-SCR-Vorrichtung dieses Ausführungsbeispiels ist so konstruiert, dass der Einspritzdruck Pi der wässrigen Harnstofflösung auf der Grundlage einer Betriebsbedingung der Dieselmaschine gesteuert wird. Diese Steueraufgabe ist nachstehend in Einzelheiten unter Bezugnahme auf ein Ablaufdiagramm von 7 beschrieben.
Nach einem Eintreten in das Programm schreitet die Routine zu Schritt 50, in dem die Betriebsbedingung der Dieselmaschine bestimmt wird.
Die Routine schreitet zu Schritt 51, in dem bestimmt wird, ob die Betriebsbedingung, die in Schritt 50 erhalten wurde, zumindest eine der Umstände angibt, dass die Temperatur des Abgases niedrig ist, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases niedrig ist und dass die Menge an NOx in dem Abgas groß ist oder nicht ist. Insbesondere kann die Bestimmung in Schritt 51 einer der Bestimmungen in den Schritten 11, 21, 31 und 41 entsprechen. Falls eine NEIN-Antwort erhalten wird, das heißt, die Betriebsbedingung der Dieselmaschine keine der vorstehenden Umstände angibt, schreitet die Routine zu Schritt 12, in dem die ECU 20 den Einspritzdruck Pi der wässrigen Harnstofflösung auf das niedrigere Niveau Pil festlegt. Alternativ schreitet, falls eine NEIN-Antwort erhalten wird, dann die Routine zu Schritt 13, in dem die ECU 20 den Einspritzdruck Pi der wässrigen Harnstofflösung auf das höhere Niveau Pih festlegt.
Zum Beispiel wird es, wenn die Dieselmaschine aufgewärmt wird oder für einen verlängerten Zeitraum einen Leerlauf fortsetzt, in einer Verringerung einer Temperatur und einer Strömungsgeschwindigkeit des Abgases resultieren. In einem derartigen Fall legt die ECU 20 den Einspritzdruck Pi der wässrigen Harnstofflösung auf das höhere Niveau Pih fest. Die Betriebsbedingung der Dieselmaschine kann auf der Grundlage eines Ausgangwerts des Luftdurchflussmessers 21, des Beschleunigerpositionssensors 22, des Kurbelwinkelsensors 23 oder des Kühlmitteltemperatursensors 23 bestimmt werden.
Nach Schritt 12 oder 13 schreitet die Routine zu Schritt 14, in dem die ECU 20 den Betrieb der Pumpe 18a steuert, um die Durchflussrate der wässrigen Harnstofflösung zu regulieren, die dem Harnstofflösungsinjektor 15 zuzuführen ist, um den Einspritzdruck Pi in Übereinstimmung mit einem ausgewählten Niveau von dem niedrigeren und dem höheren Niveau Pil und Pih zu bringen.
In dem ersten Ausführungsbeispiel arbeitet die ECU 20 so, dass sie die Temperatur eines Abgases, das stromaufwärts des SCR-Katalysators 13 strömt, wie durch den Abgassensor 19 gemessen, überwacht, um den Druck der wässrigen Harnstofflösung, die von dem Harnstofflösungsinjektor 15 zu versprühen ist, zu steuern. Der Abgassensor 19 kann alternativ stromaufwärts des SCR-Katalysators 13 eingebaut sein, um den Druck der wässrigen Harnstofflösung, die von dem Harnstofflösungsinjektor 15 zu versprühen ist, auf der Grundlage der Temperatur des Abgases, das stromaufwärts des SCR-Katalysators 13 strömt, zu steuern.
Die Temperatur des Abgases kann alternativ auf der Grundlage einer physikalischen Größe, wie beispielsweise einer Menge an Kraftstoff, die in die Dieselmaschine eingespritzt wird, der Höhe einer Last der Dieselmaschine oder der Drehzahl der Dieselmaschine, bestimmt werden.
In den vorstehenden Ausführungsbeispielen ist die Steuerung des Drucks der wässrigen Harnstofflösung, die von dem Harnstofflösungsinjektor 15 zu versprühen ist, durch Regulieren der Menge der wässrigen Harnstofflösung erfolgt, die in die Pumpe 18a (d. h. der Ausgabedruck der Pumpe 18a) gesaugt wird, um die Strömungsrate der wässrigen Harnstofflösung, die zu dem Harnstofflösungsinjektor 15 geliefert wird, zu steuern, kann aber jedoch auch durch Regulieren der Menge der wässrigen Harnstofflösung, die zu dem Harnstofflösungsbehälter 17 zurückgebracht wird, erhalten werden. Diese Regulierung kann durch die ECU 20 ausgeführt werden, um den festgelegten Wert P1 zu ändern, der verwendet wird, um zu bestimmen, ob die wässrige Harnstofflösung durch die Leitung 18b zu dem Harnstofflösungsbehälter 17 zurückzubringen ist oder nicht zurückzubringen ist. Alternativ kann ein Ventil, das durch die ECU 20 zu betätigen ist, verwendet werden, um den Harnstofflösungsdruckregler 18c zu öffnen oder zu schließen, um die Menge der wässrigen Harnstofflösung, die zu dem Harnstofflösungsbehälter 17 zurückzubringen ist, zu steuern.
In den vorstehenden Ausführungsbeispielen reguliert die ECU 20 den Einspritzdruck Pi der wässrigen Harnstofflösung, die von dem Harnstofflösungsinjektor 15 zu versprühen ist, auf eines von zwei Niveaus: das höhere und das geringere Niveau Pih und Pil auf der Grundlage eines Abgaszustandsparameters, der den Zustand des Abgases angibt, kann aber jedoch konstruiert sein, um den Einspritzdruck Pi auf ein Niveau von drei oder mehr unterschiedlichen Niveaus festzulegen oder ihn kontinuierlich als eine Funktion des Abgaszustandsparameters zu ändern.
In dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Einstellung des Einspritzdrucks Pi auf der Grundlage der Bestimmung erfolgt, ob die Temperatur Tex des Abgases größer als oder gleich dem Schwellwert Ts ist oder nicht ist. In anderen Worten hat die Bedingung zum Festlegen des Einspritzdrucks Pi keine Hysterese, kann jedoch die Hysterese aufweisen, so dass die Häufigkeit minimiert wird, zu der der Einspritzdruck Pi eingestellt wird.
Die Harnstoff-SCR-Vorrichtung kann konstruiert sein, um einen Sprühnebel des Additivs (d. h. der wässrigen Harnstofflösung) zusammen mit einem verdichteten Gas in die Abgasleitung 12 einzuspritzen. 8 stellt ein Beispiel eines derartigen Aufbaus dar. Die Harnstoff-SCR-Vorrichtung weist eine Harnstofflösungszufuhrvorrichtung 30, eine Luftpumpe 31, einen Mischer 32 und eine Düse 33 auf. Die ECU 20 betätigt die Harnstofflösungszufuhrvorrichtung 30 und die Luftpumpe 31, um die wässrige Harnstofflösung und komprimiert Luft zu dem Gemisch 32 zuzuführen. Der Mischer 32 erzeugt ein Gemisch aus der wässrigen Harnstofflösung und der komprimierten Luft. Die Düse 33 sprüht das Gemisch aus Harnstofflösung und Luft in die Abgasleitung 12.
Die ECU 20 arbeitet so, dass sie den Druck der komprimierten Luft, wie er durch die Luftpumpe 31 erzeugt wird, als eine Funktion der Temperatur oder der Strömungsgeschwindigkeit des Abgases oder der Menge an NOx, die in dem Abgas enthalten ist, steuert, um die gleichen vorteilhaften Wirkungen zu erzielen, die in den vorstehenden Ausführungsbeispielen beschrieben sind, was den Wirkungsgrad eines Reinigens des Abgases, ohne die Lebensdauer der Luftpumpe 31 zu opfern, sicherstellt. Die Harnstofflösungszufuhrvorrichtung 30, der Mischer 32 und die Düse 33 dienen als ein Harnstofflösungseinspritzmechanismus.
Während die vorliegende Erfindung anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele offenbart worden ist, um ihr besseres Verständnis zu erleichtern, sollte es gewürdigt werden, dass die Erfindung auf verschiedenen Wegen ausgeführt werden kann, ohne von dem Prinzip der Erfindung abzuweichen. Daher sollte die Erfindung so verstanden werden, dass sie alle möglichen Ausführungsbeispiele und Modifikationen der gezeigten Ausführungsbeispiele, die ausgeführt werden können, ohne von dem Prinzip der Erfindung abzuweichen, umfasst, wie in den anhängenden Ansprüchen ausgeführt ist. Zum Beispiel kann die vorliegende Erfindung alternativ in Abgasreinigungssteuersystemen, die konstruiert sind, um Abgasemissionen zu reinigen, wie sie von anderen als Automobilmaschinen ausgegeben werden, unter Verwendung eines Katalysators und eines anderen Additivs als wässriger Harnstofflösung, ausgeführt werden.
Ein Reduktionsmittelsprühsteuersystem ist so konstruiert, dass es eine Abgasemissionssteuervorrichtung, wie beispielsweise eine Harnstoff-SCR-Vorrichtung für Automobilbrennkraftmaschinen, steuert. Die Abgasemissionssteuervorrichtung weist einen Injektor, der einen Sprühnebel eines Reduktionsmittels in eine Abgasleitung der Maschine einspritzt, um einen ausgewählten Bestandteil, wie beispielsweise NOx, in einem Abgas zu reduzieren, um das Abgas zu reinigen, und eine Pumpe auf, die den Druck des Reduktionsmittels, das durch den Injektor zu versprühen ist, reguliert. Das System arbeitet so, dass es die Pumpe steuert, um den Druck des Reduktionsmittels, das durch den Injektor zu versprühen ist, mit einem Sollwert, wie auf der Grundlage des Zustands des Abgases bestimmt, in Übereinstimmung zu bringen, um den Wirkungsgrad einer Reinigung des Abgases sicherzustellen, ohne die Lebenszeit der Pumpe zu opfern.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 2007-271983 [0001]
- JP 2003-293739 [0003]

Claims

Reduktionsmittelsprühsteuersystem, das so konstruiert ist, dass es einen Betrieb einer Abgasemissionssteuervorrichtung steuert, die einen Injektor, der so arbeitet, dass er einen Sprühnebel aus Reduktionsmittel in ein Abgas einer Brennkraftmaschine einspritzt, um einen ausgewählten Bestandteil eines Abgases zu reduzieren, um das Abgas zu reinigen, und eine Pumpe aufweist, die so arbeitet, dass sie eine Druck des Reduktionsmittels, das durch den Injektor zu versprühen ist, regulier, mit: einer Abgaszustandsparametergewinnungseinrichtung zum Gewinnen eines Abgaszustandsparameters, der mit einem Zustand des Abgases, das durch die Abgasleitung strömt, zusammenhängt; und einer Steuereinrichtung zum Steuern eines Betriebs der Pumpe, um den Druck des Reduktionsmittels, das durch den Injektor zu versprühen ist, mit einem Sollwert, der auf der Grundlage des Abgaszustandsparameters bestimmt wurde, in Übereinstimmung zu bringen, um den Sprühnebel des Reduktionsmittels zu steuern.
Reduktionsmittelsprühsteuersystem nach Anspruch 1, wobei die Abgaszustandsparametergewinnungseinrichtung eine Temperatur des Abgases, die den Abgaszustand repräsentiert, gewinnt und wobei die Steuereinrichtung den Sollwert auf der Grundlage der Temperatur des Abgases bestimmt.
Reduktionsmittelsprühsteuersystem nach Anspruch 1, wobei die Abgaszustandsparametergewinnungseinrichtung eine Strömungsgeschwindigkeit des Abgases, die den Abgaszustand repräsentiert, gewinnt und wobei die Steuereinrichtung den Sollwert auf der Grundlage der Strömungsgeschwindigkeit des Abgases bestimmt.
Reduktionsmittelsprühsteuersystem nach Anspruch 1, wobei die Abgaszustandsparametergewinnungseinrichtung eine Menge des ausgewählten Bestandteils des Abgases, der den Abgaszustand repräsentiert, gewinnt und wobei die Steuereinrichtung den Sollwert auf der Grundlage der Menge des ausgewählten Bestandteils des Abgases bestimmt.
Reduktionsmittelsprühsteuersystem nach Anspruch 1, wobei die Abgaszustandsparametergewinnungseinrichtung eine Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine gewinnt und wobei, wenn die Betriebsbedingung einen von Umständen repräsentiert, dass die Brennkraftmaschine aufgewärmt ist und dass die Brennkraftmaschine über einen gegebenen Zeitraum einen Leerlauf fortsetzt, die Steuereinrichtung den Betrieb der Pumpe so steuert, dass der Druck des Reduktionsmittels, das durch den Injektor zu versprühen ist, mit dem Sollwert in Übereinstimmung gebracht wird.
Reduktionsmittelsprühsteuersystem nach Anspruch 1, wobei der ausgewählte Bestandteil des Abgases Stickstoffoxid ist und das Reduktionsmittel eins von den Mitteln wässriger Harnstofflösung und Ammoniak ist und wobei die Abgasemissionssteuervorrichtung auch einen Katalysator der in der Abgasleitung stromabwärts des Injektors eingebaut ist, um eine Reduktionsreaktion des Stickstoffoxids mit dem Reduktionsmittel zu erleichtern, aufweist.