DE102009058300A1 - Steuervorrichtung für ein Abgasreinigungssystem - Google Patents

Steuervorrichtung für ein Abgasreinigungssystem Download PDF

Info

Publication number
DE102009058300A1
DE102009058300A1 DE102009058300A DE102009058300A DE102009058300A1 DE 102009058300 A1 DE102009058300 A1 DE 102009058300A1 DE 102009058300 A DE102009058300 A DE 102009058300A DE 102009058300 A DE102009058300 A DE 102009058300A DE 102009058300 A1 DE102009058300 A1 DE 102009058300A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
heat
reducing agent
exhaust gas
exhaust
section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102009058300A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102009058300B4 (de
Inventor
Tatsuro Kariya Koga
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Publication of DE102009058300A1 publication Critical patent/DE102009058300A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102009058300B4 publication Critical patent/DE102009058300B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting from exhaust energy
    • F01N5/02—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting from exhaust energy the devices using heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/105—General auxiliary catalysts, e.g. upstream or downstream of the main catalyst
    • F01N3/106—Auxiliary oxidation catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F01N3/208—Control of selective catalytic reduction [SCR], e.g. dosing of reducing agent
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/06—Adding substances to exhaust gases the substance being in the gaseous form
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/10—Adding substances to exhaust gases the substance being heated, e.g. by heating tank or supply line of the added substance
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/18—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the system for adding a substance into the exhaust
    • F01N2900/1806—Properties of reducing agent or dosing system
    • F01N2900/1808—Pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/18—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the system for adding a substance into the exhaust
    • F01N2900/1806—Properties of reducing agent or dosing system
    • F01N2900/1811—Temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2060/00—Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/16—Outlet manifold
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

In einem Abgasreinigungssystem ist ein SCR-Katalysator (13), der in einer Abgasleitung (11) angeordnet ist, ein Reduktionsmittel-Speicherabschnitt (20), ein Ammoniak-Zuführventil (31) und eine Austrittsöffnung (15) vorgesehen, die ein gasförmiges Reduktionsmittel zuführen, welches von einem in dem Reduktionsmittel-Speicherabschnitt (20) gespeicherten, festen Reduktionsmittel (25) verdampft worden ist. Das gasförmige Reduktionsmittel wird der Abgasleitung (11) stromaufwärts des SCR-Katalysators (itt (20) ist als Heizabschnitt konfiguriert, welcher das feste Reduktionsmittel (25) durch Nutzung der Abgaswärme erwärmt. Eine elektronische Steuereinheit (40) steuert eine Wärmezufuhrmenge aus dem Abgas, die von der Abgasleitung (11) zu dem Reduktionsmittel-Speicherabschnitt (20) geleitet wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für ein Abgasreinigungssystem und insbesondere auf ein Abgasreinigungssystem, das ein System zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR-System) aufweist.
  • Das SCR-System ist als Abgasreinigungssystem für Motoren (insbesondere für Dieselmotoren) entwickelt worden, welches Abgas von Stickoxiden (NOx)reinigt.
  • JP-2002-4840 A zeigt ein SCR-System, in welchem ein SCR-Katalysator in einer Abgasleitung vorgesehen ist, wobei dem SCR-Katalysator Ammoniakgas als NOx-Reduktionsmittel zugeführt wird. In diesem System wird ein festes Reduktionsmittel, wie z. B. fester Harnstoff, in einem Vorratstank gespeichert, wobei das feste Reduktionsmittel zur Verflüssigung von einer elektrischen Heizung erhitzt wird. Anschließend wird das flüssige Reduktionsmittel der Abgasleitung stromaufwärts des SCR-Systems zugeführt. Dabei wird das Reduktionsmittel in der Abgasleitung verdampft, um das gasförmige Reduktionsmittel und das NOx in dem Abgas miteinander zu reagieren. Das heißt, es wird unter Verwendung von Ammoniak als Reduktionsmittel eine Reduktionsreaktion des NOx in dem SCR-Katalysator durchgeführt, so dass das NOx reduziert und das Abgas davon gereinigt wird.
  • Vorzugsweise wird für den Fall, dass ein festes NOx-Reduktionsmittel dem System bereitgestellt wird, das Reduktionsmittel der Abgasleitung zugeführt, nachdem das feste Reduktionsmittel in ein flüssiges oder gasförmiges Reduktionsmittel umgewandelt worden ist. Für den Fall, dass eine elektrische Heizung verwendet wird, um das feste Reduktionsmittel zu verflüssigen, ist eine Energieversorgungsvorrichtung notwendig, um der elektrischen Heizung elektrische Energie zuzuführen. Für den Fall, dass eine fahrzeugeigene Batterie als Energieversorgungsvorrichtung verwendet wird, fällt die Batteriespannung durch den Energieverbrauch der elektrischen Heizung ab. Um den Abfall der Batteriespannung auszugleichen, ist es notwendig, den Verbrennungsmotor zu betreiben, was den Kraftstoffverbrauch erhöhen könnte.
  • Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf den obigen Sachverhalt gemacht, wobei es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Steuervorrichtung für ein Abgasreinigungssystem bereitzustellen, welches Wärmeenergie effektiv nutzen und eine NOx-Reinigung angemessen durchführen kann.
  • Es ist vorstellbar, dass in einem mit dem SCR-System versehenes Abgasreinigungssystem ein festes oder flüssiges Reduktionsmittel als ein NOx-Reduktionsmittel gespeichert wird, das feste oder flüssige Reduktionsmittel erhitzt wird, um ein gas- oder dampfförmiges Reduktionsmittel zu erzeugen, und anschließend einer Abgasleitung zugeführt wird. Somit kann NOx ausreichend von einem selektiven katalytischen Reduktionskatalysator (SCR-Katalysator) reduziert werden. Die vorliegende Erfindung befasst sich insbesondere mit der Abgaswärme eines Verbrennungsmotors als einer Wärmequelle zur Sublimation oder Verdampfung des festen und flüssigen Reduktionsmittels. Die dem festen und flüssigen Reduktionsmittel zugeführte Wärmemenge wird unter Nutzung der Abgaswärme als Wärmequelle gesteuert.
  • Das heißt, ein Abgasreinigungssystem der vorliegenden Erfindung wird auf ein System angewendet, das einen selektiven katalytischen Reduktionskatalysator und einen Speicherabschnitt aufweist, der ein festes oder flüssiges Reduktionsmittel speichert. Weiterhin weist das System einen Heizabschnitt, der das feste oder flüssige Reduktionsmittel erhitzt und eine Reduktionsmittel-Zuführeinrichtung auf, um einer Abgasleitung stromaufwärts des selektiven katalytischen Reduktionskatalysators ein gas- oder dampfförmiges Reduktionsmittel zuzuführen, welches durch Erhitzen des festen oder flüssigen Reduktionsmittels erzeugt worden ist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet der Heizabschnitt eine Abgaswärme in der Abgasleitung als Wärmequelle, und steuert eine Wärme-Steuerungseinrichtung eine Wärmezufuhrmenge aus dem Abgas, die dem Speicherabschnitt von dem Heizabschnitt zugeführt wird. Da das Abgas eines Verbrennungsmotors als Wärmequelle genutzt wird, um das gas- oder dampfförmige Reduktionsmittel zu erzeugen, kann der Energieverbrauch im Vergleich zu dem Fall reduziert werden, in dem das gas- oder dampfförmige Reduktionsmittel aus dem festen oder flüssigem Reduktionsmittel ausschließlich durch die Verwendung einer elektrischen Heizung erzeugt wird. Außerdem kann ein Mangel oder ein Überschuss an Reduktionsmittel, das dem selektiven katalytischen Reduktionskatalysator zugeführt wird, begrenzt werden, da die dem Reduktionsmittel aus dem Abgas zugeführte Wärmemenge eingestellt wird. Somit wird die Energie effektiv genutzt und das Abgas von NOx gereinigt.
  • Die dem festen oder flüssigen Reduktionsmittel zugeführte Wärmemenge variiert in Abhängigkeit von der Durchflusssrate des Abgases. Bei einer höheren Durchflussrate des Abgases ist die dem Reduktionsmittel zugeführte Wärmemenge größer. Außerdem variiert die Abgaswärme, die eine Wärmequelle des Heizabschnitts ist, in Abhängigkeit des Motor-Betriebszustands oder eines Zustands einer stromaufwärts des SCR-Katalysators angeordneten Abgasreinigungsvorrichtung. Wenn z. B. ein Filter (Dieselpartikelfilter), der Partikeln aus dem Abgas filtert, in der Abgasleitung angeordnet ist, wird die Abgastemperatur während der Regeneration des DPF übermäßig hoch (z. B. 600°C bis 650°C) und die Abgaswärme wird erhöht. In diesem Fall ist es notwendig, die Wärmezufuhr zu dem Reduktionsmittel zu begrenzen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Steuervorrichtung eine Durchflussraten-Einstelleinrichtung zum Einstellen einer Durchflussrate eines Abgases, welches die Wärmequelle des Heizabschnitts ist, und steuert die Wärme-Steuerungseinrichtung die Durchflussrate des Abgases durch Ansteuern der Durchflussraten-Einstelleinrichtung, um so die zugeführte Wärmemenge zu steuern. Daher kann die dem Reduktionsmittel zugeführte Wärmemenge durch die Variation der Durchflussrate des Abgases eingestellt werden, so dass vorzugsweise die Menge des gasförmigen Reduktionsmittels (zum Beispiel Ammoniakgas) gesteuert werden kann.
  • Weiterhin ist eine von der Abgasleitung abgezweigte Umgehungsleitung und in der Umgehungsleitung ein Durchflussraten-Einstellventil vorgesehen. Die Umgehungsleitung und das Durchflussraten-Einstellventil entsprechen der Durchflussraten-Einstelleinrichtung. Durch eine Einstellung des Öffnungsgrads des Durchflussraten-Einstellventils kann die dem festen oder flüssigen Reduktionsmittel von dem Abgas in der Umgehungsleitung zugeführte Wärmemenge gesteuert werden. Die Abgaswärme in der Umgehungsleitung wird genutzt, um das Reduktionsmittel zu erhitzen. Wenn die Durchflussrate des Abgases durch das Durchflussraten-Einstellventil verringert wird, strömt ein Großteil des Abgases durch die Abgasleitung, so dass verhindert wird, dass Abgas in der Abgasleitung verbleibt.
  • Wie oben beschrieben ist es vorstellbar, dass die Abgastemperatur übermäßig hoch wird. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist an dem Speicherabschnitt eine Kühlmittel-Kreislaufleitung vorgesehen, durch welche ein Motorkühlmittel fließt. Die Wärme-Steuerungseinrichtung bestimmt, ob die dem Speicherabschnitt von dem Heizabschnitt zugeführte Wärmemenge zu groß ist. Wenn festgestellt wird, dass die dem Speicherabschnitt zugeführte Wärmemenge zu groß ist, reduziert das Motorkühlmittel, welches durch die Kühlmittel-Kreislaufleitung fließt, die dem Speicherabschnitt zugeführte Wärmemenge. Dadurch kann die dem Reduktionsmittel zugeführte Wärmemenge begrenzt werden, da der Speicherabschnitt von dem Motorkühlmittel gekühlt wird. Weiterhin wird verhindert, dass ein Übermaß an flüssigem Reduktionsmittel erzeugt wird.
  • Für den Fall, dass die dem Speicherabschnitt zugeführte Wärmemenge durch das Motorkühlmittel gesteuert wird, kann in der Kühlmittel-Kreislaufleitung eine Einrichtung zur Einstellung der Durchflussrate des Motorkühlmittels vorgesehen sein. Dadurch kann die Steuergenauigkeit der Zufuhr der Wärmemenge verbessert werden. Weiterhin ist es vorteilhaft, das dem Speicherabschnitt zugeführte Motorkühlmittel durch einen Kühler zu kühlen.
  • Wenn sich der Motor in der Startphase oder im Leerlauf befindet, ist die Abgastemperatur niedrig. Es ist vorstellbar, dass nicht genug Abgaswärme erhalten werden kann, um Ammoniakgas aus dem festen oder flüssigen Reduktionsmittel zu erzeugen. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der Heizabschnitt ein Heizelement auf, welches durch elektrische Energie Wärme erzeugt, und stellt die Wärme-Steuerungseinrichtung fest, ob die Wärmezufuhr von dem Heizabschnitt zu dem Speicherabschnitt unzureichend ist. Wenn festgestellt wird, dass die Wärmezufuhr zu dem Speicherabschnitt unzureichend ist, wird dem Speicherabschnitt Wärme von dem Heizelement zugeführt. Somit wird dem festen oder flüssigen Reduktionsmittel Wärme von dem Heizelement zugeführt, wenn die Wärmezufuhr von der Abgaswärme unzureichend ist, um so im Wesentlichen zu verhindern, dass das Ammoniakgas, welches dem selektiven katalytischen Reduktionskatalysator zugeführt werden soll, zur Neige geht. Das heißt, das Heizelement wird ergänzend verwendet, wenn die aus der Abgaswärme zugeführte Wärme unzureichend ist. Daher wird der Energieverbrauch im Vergleich zu dem Fall, in dem nur das Heizelement (elektrische Heizung) verwendet wird, vorzugsweise verringert.
  • Für den Fall, dass die Abgaswärme verwendet wird, um den Aggregatzustand des Reduktionsmittels zu verändern, ist es vorstellbar, dass die Abgastemperatur einhergehend mit der Wärmeenergieübertragung abnimmt. Unterdessen ist es notwendig, den Katalysator bei seiner Betriebstemperatur zu halten, um die Reaktion in dem Abgasreinigungskatalysator zu beschleunigen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind ein Filter, der Partikeln aus dem Abgas filtert, und ein Oxidationskatalysator, der die Oxidationsreaktion von Stickoxiden in dem Abgas beschleunigt, in der Abgasleitung vorgesehen. Der Heizabschnitt nimmt stromabwärts von dem selektiven katalytischen Reduktionskatalysator, dem Filter oder dem Oxidationskatalysator die Abgaswärme aus dem Abgas als Wärmequelle auf. Die Reinigungsfunktion des Abgasreinigungskatalysators und die des Filters wird dabei aufrecht erhalten, da die Abgaswärme stromabwärts von dem Filter (DPF), dem Oxidationskatalysator oder dem SCR-Katalysator für die Veränderung des Aggregatszustands des Reduktionsmittels verwendet wird. Das heißt, es wird durch die Nutzung der Abgaswärme stromabwärts des DPF vermieden, dass eine Reaktionswärme für die Regeneration des DPF an den Speicherabschnitt weitergeleitet wird. Ferner wird die Abgaswärme stromabwärts des Oxidationskatalysators genutzt, so dass die Reaktionswärme der Oxidationsreaktion für die Erwärmung des Reduktionsmittels genutzt werden kann.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Steuervorrichtung einen Gasspeicherabschnitt auf, der das durch Erhitzen des Heizabschnitts erzeugte gas- oder dampfförmige Reduktionsmittel speichert. Der Gasspeicherabschnitt ist zwischen dem Speicherabschnitt und der Reduktionsmittel-Zuführeinrichtung angeordnet. Die Wärme-Steuerungseinrichtung steuert in Abhängigkeit von einem Druck in dem Gasspeicherabschnitt die dem Speicherabschnitt von dem Heizabschnitt zugeführte Wärmemenge. Die von dem festen oder flüssigen Reduktionsmittel verdampfte bzw. sublimierte Menge an Ammoniakdampf bzw. -gas wird in Abhängigkeit von einem Druck in dem Gasspeicherabschnitt genau erfasst. Die dem Reduktionsmittel zugeführte Wärmemenge wird vorzugsweise gesteuert.
  • Die Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung, die auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt, deutlicher. In den Zeichnungen sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Es zeigen:
  • 1 einen schematischen Aufbau, eines SCR-Systems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine schematische Schnittansicht eines Reduktionsmittel-Speicherabschnitts;
  • 3 ein Ablaufdiagramm eines Erwärmungsprozesses eines festen Reduktionsmittels gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
  • 4 einen schematischen Aufbau, eines SCR-Systems gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
  • 5 ein Ablaufdiagramm eines Erwärmungsprozesses eines festen Reduktionsmittels gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung.
  • [Erste Ausführungsform]
  • Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Das Abgasreinigungssystem der vorliegenden Erfindung ist ein SCR-System, in dem ein selektiver katalytischer Reduktionskatalysator vorgesehen ist. Mit Bezug auf 1 wird ein Ausführungsbeispiel des Systems beschrieben, wobei 1 eine schematische Darstellung eines SCR-Systems zeigt.
  • Das SCR System ist dazu ausgelegt, Abgas zu reinigen, das von einem in einem Fahrzeug angebrachten Dieselmotor emittiert wird. In dem SCR-System sind verschiedene Aktoren, Sensoren und eine elektronische Steuereinheit (ECU) 40 vorgesehen.
  • Insbesondere ist an den Motor 100 eine Abgasleitung 11 angekoppelt. Ein Dieselpartikelfilter (DPF) 12 und ein selektiver katalytischer Reduktionskatalysator (SCR-Katalysator) 13 sind in der Abgasleitung 11 vorgesehen.
  • Der DPF 12 ist ein Filter, der Partikeln (PM) in dem Abgas einfängt. Um die eingefangenen Partikeln aus dem DPF 12 zu entfernen, werden diese durch Nacheinspritzung des Dieselmotors 100 verbrannt, wodurch der DPF regeneriert wird.
  • Der SCR Katalysator 13 beschleunigt die Reduktionsreaktion von NOx (Abgas-Reinigungsreaktion). Insbesondere wird in dem Abgas NOx reduziert, um in N2 und in H2O umgewandelt zu werden, wie in den folgenden Formeln (1)–(3) gezeigt wird. Dadurch wird das NOx in dem Abgas nicht in die Atmosphäre ausgestoßen. 4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O (1) 6NO2 + 8NH3 → 7N2 + 12H2O (2) NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2O (3)
  • Ein Abgassensor 16 ist stromabwärts von dem SCR-Katalysator 13 an der Abgasleitung 11 vorgesehen. Der Abgassensor 16 weist einen NOx-Erfassungsabschnitt (NOx-Sensor) und einen Abschnitt zur Erfassung der Abgastemperatur (Abgastemperatursensor) auf. Der Abgassensor 16 stellt stromabwärts von dem SCR-Katalysator 13 NOx-Mengen in dem Abgas und die Abgastemperatur fest. Eine Ammoniak-Beseitigungsvorrichtung 14 (z. B. ein Oxidationskatalysator), welche Ammoniak aus dem Abgas beseitigt, ist stromabwärts von dem SCR Katalysator 13 angeordnet. Ein Ammoniaksensor zur Erfassung von Ammoniakmengen im Abgas kann stromabwärts des SCR-Katalysators 13 vorgesehen sein.
  • Bei der Reduktion von NOx durch den SCR-Katalysator 13 ist Ammoniak als Reduktionsmittel notwendig. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist das Reduktionsmittel als Feststoff in dem Fahrzeug als Bezugsquelle für die Erzeugung von Ammoniak untergebracht. Das Ammoniakgas, welches durch Erhitzen des festen Reduktionsmittels erzeugt wird, wird dem SCR-Katalysator 13 zugeführt.
  • Insbesondere ist, wie in 1 gezeigt ist, stromabwärts von der Ammoniak-Beseitigungsvorrichtung 14 ein Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 an der Abgasleitung 11 angeordnet. Der Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 weist eine Kühlmittel-Kreislaufleitung 17 auf, durch welche Motorkühlmittel strömt. Das Motorkühlmittel zirkuliert zwischen dem Motor 100 und dem Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20. Die Kühlmittel-Kreislaufleitung 17 weist stromaufwärts des Reduktionsmittel-Speicherabschnitts 20 ein Ventil 18 zur Dosierung der Kühlmittelmenge auf. Das Ventil 18 zur Dosierung der Kühlmittelmenge ist ein elektromagnetisches Schaltventil. Die Öffnungszeit und der Öffnungsgrad des Ventils 18 zur Dosierung der Kühlmittelmenge wird durch Steuerung der Einschaltdauer bzw. der Stärke der Bestromung des Ventils eingestellt, wodurch die Menge an Kühlmittel eingestellt wird, die durch den Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 strömt.
  • Eine durch den Motor 100 angetriebene Wasserpumpe 200 ist in einer Umgebung des Motors 100 angeordnet. Die Wasserpumpe 200 zirkuliert das Motorkühlmittel. Vorzugsweise ist ein stromaufwärtiger Abschnitt des Reduktionsmittel-Speicherabschnitts 20 mit einem stromabwärtigen Abschnitt eines (nicht dargestellten) Kühlers verbunden. Das Motorkühlmittel, welches von dem Motor 100 abgegeben und durch den Kühler gekühlt wird, strömt durch den Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20.
  • 2 zeigt den Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 im Detail. Der Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 weist einen Wärmeübertragungsabschnitt 21 auf, welcher Wärme aus dem Abgas in der Abgasleitung 11 aufnimmt. Der Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 weist weiterhin ein Gehäuse 22, um das feste Reduktionsmittel 25 aufzubewahren, und einen Auslassabschnitt 23, um Ammoniak abzulassen, auf.
  • Der Wärmeübertragungsabschnitt 21 ist so angeordnet, dass er eine Abgasleitungswand 11a durchdringt, und überträgt Abgaswärme zu dem Gehäuse 22. Der Wärmeübertragungsabschnitt 21 ist aus einem Material hergestellt, das eine gute Wärmeleitfähigkeit und eine hohe Korrosionsbeständigkeit gegenüber Ammoniak aufweist, wie z. B. rostfreiem Stahl oder Karbon. Die Kühlmittel-Kreislaufleitung 17 erstreckt sich entlang der Abgasleitung 11 durch den Wärmeübertragungsabschnitt 21.
  • Der Wärmeübertragungsabschnitt 21 weist eine Vielzahl von Wärmeaufnahme-Rippen 21A und Wärmeabgabe-Rippen 21B auf. Diese Rippen 21A, 21B haben die Form dünner abstehender Platten oder Stäbe. Dabei sind die Wärmeaufnahme-Rippen 21A dem Abgas in der Abgasleitung 11 ausgesetzt und die Wärmeabgabe-Rippen 21B außerhalb der Abgasleitung 11 angeordnet. Dadurch wird der Oberflächenbereich des Wärmeübertragungsabschnitts 21 vergrößert, um eine effektive Wärmeübertragung durchzuführen.
  • Das Gehäuse 22 weist im Inneren eine Kammer 22A auf. Die Wärmeabgabe-Rippen 21B sind in der Kammer 22A untergebracht. Die Wärmeaufnahme-Rippen 21A nehmen in der Abgasleitung 11 Abgaswärme auf und die Wärmeabgabe-Rippen 21B geben die Abgaswärme in die Kammer 22A ab. Das Gehäuse 22 weist einen Temperatursensor 22B auf, welcher die Temperatur in der Kammer 22A erfasst. Das blockförmige oder granulare feste Reduktionsmittel 25 ist in der Kammer 22A untergebracht. Das feste Reduktionsmittel 25 kann ein Ammoniumkomplex (wie z. B. CaCl2·8NH3, SrCl2·8NH3, MgCl2·6NH3), Harnstoff in fester Form, Ammoniumkarbamat oder Ähnliches sein.
  • Der Auslassabschnitt 23 ist an einem oberen Abschnitt des Gehäuses 22 vorgesehen und mit einem Ende einer Gasleitung 26 verbunden. Das andere Ende der Gasleitung 26 ist eine Austrittsöffnung 15, aus welcher das Ammoniakgas austritt. Die Austrittsöffnung 15 ist zwischen dem DPF 12 und dem SCR-Katalysator 13 angeordnet. Das heißt, wenn die Abgaswärme in das Innere des Gehäuses 22 geleitet wird, findet aufgrund der Abgaswärme eine Verdampfung oder thermische Zersetzung des festen Reduktionsmittels 25 statt, wodurch Ammoniakgas erzeugt wird. Durch den Druckunterschied aufgrund des Druckanstiegs tritt das Ammoniakgas aus der Austrittsöffnung 15 aus. Das Ammoniakgas strömt durch die Gasleitung und wird stromaufwärts des SCR-Katalysators 13 ausgegeben. Das Ammoniakgas wird von dem SCR-Katalysator 13 adsorbiert und reagiert mit dem NOx in dem Abgas. In dem SCR-Katalysator 13 erfolgt die Reduzierung von NOx und Reinigung des Abgases von NOx unter Nutzung des Ammoniaks als Reduktionsmittel entsprechend der obigen Reaktionsgleichungen (1) bis (3).
  • Ein Gasspeicherabschnitt 27, der Ammoniakgas speichert, ist in der Gasleitung 26 zwischen dem Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 und der Austrittsöffnung 15 vorgesehen. Der Gasspeicherabschnitt 27 speichert das Ammoniakgas, welches in dem Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 erzeugt wird. Der Gasspeicherabschnitt 27 ist mit einem Drucksensor 28, der einen Innendruck erfasst, und einem Temperatursensor 29, der eine Gastemperatur erfasst, versehen. In der Gasleitung 26 ist zwischen dem Gasspeicherabschnitt 27 und der Austrittsöffnung 15 ein Ammoniak-Zuführventil 31, welches ein elektromagnetisches Schaltventil ist, vorgesehen. Entsprechend einer Öffnungsdauer und einem Öffnungsgrad des Ammoniak-Zuführventils 31 wird die von dem Gasspeicherabschnitt 27 in die Abgasleitung 11 abgegebene Menge an Ammoniak eingestellt.
  • Ein Oxidationskatalysator kann zwischen dem DPF 12 und dem SCR-Katalysator 13 angeordnet sein, falls dies erforderlich sein sollte. In dem Oxidationskatalysator wird NO zu NO2 oxidiert, so dass die Reduktionsreaktion in dem SCR-Katalysator 13 beschleunigt wird. In diesem Fall ist die Austrittsöffnung 15 zwischen dem Oxidationskatalysator und dem SCR-Katalysator 13 angeordnet.
  • Wenn das feste Reduktionsmittel 25 in dem Gehäuse 22 unter Verwendung der Abgaswärme Ammoniakgas ausstößt, ist es vorstellbar, dass beim Starten des Motors oder dann, wenn sich der Motor im Leerlauf befindet, die Abgastemperatur zu niedrig ist oder nicht genug Abgas vorhanden ist, um Ammoniakgas aus dem festen Reduktionsmittel zu erzeugen. In dieser Ausführungsform ist der Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 mit einer elektrischen Heizung 24 versehen, um hilfsweise das feste Reduktionsmittel zu erhitzen. Die elektrische Heizung 24 ist in einer Seitenwand des Gehäuses 22 eingebettet. Die Bestromung der Heizung wird zur Einstellung ihrer Heizleistung ein- und ausgeschaltet.
  • Im obigen System führt eine elektronische Steuereinheit (ECU) 40 für die Abgasreinigung relevante Steuerungen durch. In der elektronischen Steuereinheit (ECU) 40 ist ein Mikrocomputer 41 vorgesehen, der eine Zentraleinheit (CPU), einen Festwertspeicher (ROM), einen Schreib-Lese-Speicher (RAM) und Ähnliches aufweist, wobei die elektronische Steuereinheit (ECU) verschiedene Steuerprogramme durchführt, die in dem ROM gespeichert sind. Das heißt, der Mikrocomputer 41 steuert in Abhängigkeit der von den Sensoren erfassten Werte das Ammoniak-Zuführventil 31, das Ventil 18 zur Dosierung der Kühlmittelmenge und die elektrische Heizung 24.
  • Insbesondere berechnet der Mikrocomputer 41 die NOx-Menge stromabwärts des SCR-Katalysators 13 auf der Grundlage des erfassten Signals des Abgassensors 16 und steuert die Ammoniakmenge, welche von der Austrittsöffnung 15 in die Abgasleitung 11 abgegeben wird. Je größer die erfasste Menge an NOx ist, umso größer ist in diesem Fall die Ammoniakmenge. Wenn zu viel Ammoniak zugeführt wird, besteht die Möglichkeit, dass überschüssiges Ammoniak nicht in der Reduktionsreaktion verwendet oder nicht von dem SCR-Katalysator 13 adsorbiert wird, so dass das überschüssige Ammoniak mit dem Abgas in die Atmosphäre abgegeben wird. Der Mikrocomputer 41 steuert die zugeführte Ammoniakmenge auf eine solche Weise, dass eine der NOx-Menge entsprechende, angepasste Menge an Ammoniak aus der Ausstoßöffnung 15 austritt.
  • Ferner steuert der Mikrocomputer 41 die dem festen Reduktionsmittel zugeführte Wärmemenge so, dass die Menge an Ammoniakgas oder -dampf gesteuert wird, die von dem festen Reduktionsmittel sublimiert bzw. verdampft wird.
  • Dadurch wird in dem Gasspeicherabschnitt 27 ein Ammoniakdruck PNH in einem vorgegebenen Bereich gehalten (z. B. von dem 2-fachen bis zu dem 2,5-fachen des Atmosphärendrucks). Die Ventilöffnungsdauer oder der Ventilöffnungsgrad des Ammoniak-Zuführventils 31 wird auf der Grundlage des Ammoniakdrucks PNH und einer Ammoniaktemperatur TNH in dem Gasspeicherabschnitt 27 festgelegt, wodurch die durch die Austrittsöffnung 15 in der Abgasleitung 11 abgegebene Ammoniakmenge gesteuert wird. Eine an die NOx-Menge angepasste Menge an Ammoniak wird dem SCR-Katalysator zugeführt.
  • Bei der Erzeugung von Ammoniakgas durch die Sublimation oder Verdampfung des festen Reduktionsmittels 25 zu Ammoniakgas wird im Wesentlichen die Abgaswärme genutzt. Es ist jedoch vorstellbar, dass dem festen Reduktionsmittel 25 abhängig von der Abgastemperatur zuviel oder zuwenig Wärme zugeführt wird. In diesem System werden die Heizung 24 und das Ventil 18 zur Dosierung der Kühlmittelmenge so gesteuert, dass die dem festen Reduktionsmittel 25 zugeführte Wärmemenge gesteuert wird. Insbesondere für den Fall, dass zu viel Wärme zugeführt wird, startet der Mikrocomputer 41 den Umlauf des Motorkühlmittels in dem Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 oder erhöht den Durchsatz an Motorkühlmittel durch den Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20. Dadurch wird die Wärmeübertragung von der Abgasleitung 11 zu dem Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 begrenzt, so dass die dem festen Reduktionsmittel 25 zugeführte Wärmemenge verringert wird.
  • Andererseits wird für den Fall dass die Wärmezufuhr unzureichend ist, mit der Bestromung der Heizung 24 begonnen oder die Stromzufuhr zu der Heizung erhöht. Dadurch unterstützt die Heizung 24 die Erwärmung des festen Reduktionsmittels 25. Die dem festen Reduktionsmittel 25 zugeführte Wärmemenge wird erhöht.
  • Der durch den Mikrocomputer 41 durchgeführte Erwärmungsvorgang des festen Reduktionsmittels 25 wird mit Bezug auf ein Ablaufdiagramm beschrieben werden. In 3 ist ein Ablaufdiagramm zu sehen, welches den Erwärmungsvorgang des festen Reduktionsmittels 25 zeigt. Dieser Vorgang wird von dem Mikrocomputer 41 in einem festgelegten Arbeitszyklus ausgeführt.
  • In Schritt S11 wird bestimmt, ob der durch den Drucksensor 28 festgestellte Ammoniakdruck PNH größer als oder gleich einem unteren Grenzwert Pmin (z. B. dem zweifachen Atmosphärendruck) eines vorgegebenen Druckbereichs für den Gasspeicherabschnitt 27 ist. Wenn die Antwort in Schritt S11 Nein ist, wird der Arbeitszyklus mit Schritt S12 fortgesetzt, in dem festgestellt wird, ob das Motorkühlmittel zwischen dem Motor 100 und dem Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 zirkuliert.
  • Wenn das Motorkühlmittel zirkuliert, das heißt, wenn die Wasserpumpe 200 angetrieben wird und das Ventil 18 zur Dosierung der Kühlmittelmenge geöffnet ist, wird der Arbeitszyklus mit Schritt S13 fortgesetzt, in welchem der Durchsatz des Motorkühlmittels in der Kühlmittel-Kreislaufleitung 17 von dem Ventil 18 zur Dosierung der Kühlmittelmenge durch Verkürzung seiner Einschaltdauer oder Verringerung der Stärke seiner Bestromung reduziert wird. Wenn die Antwort in Schritt S12 Nein ist, wird der Arbeitszyklus mit Schritt S14 fortgesetzt, in welchem mit der Bestromung der Heizung 24 begonnen wird, um dem festen Reduktionsmittel 25 Wärme von der Heizung zuzuführen. Die Heizung 24 führt eine unterstützende Erwärmung durch. Wenn in diesem Arbeitsvorgang die dem festen Reduktionsmittel 25 zugeführte Wärmemenge erhöht wird, wird der Durchsatz des Motorkühlmittels reduziert. Wenn der Durchsatz des Motorkühlmittels null ist und der Ammoniakgasdruck PNH niedriger ist als der untere Grenzwert Pmin, wird die Heizung 24 bestromt.
  • Wenn die Antwort in Schritt S11 Ja ist, wird der Arbeitszyklus mit Schritt S15 fortgesetzt, in welchem die Bestromung der Heizung beendet wird, so dass die Wärmezufuhr von der Heizung 24 zu dem festen Reduktionsmittel 25 beendet wird.
  • In Schritt S16 wird bestimmt, ob der Ammoniakgasdruck PNH einen oberen Grenzwert Pmax (z. B. den 2,5-fachen Atmosphärendruck) eines vorgegebenen Bereichs überschreitet. Wenn die Antwort in Schritt S16 Nein ist, endet der Arbeitsablauf.
  • Wenn die Antwort in Schritt S16 Ja ist, wird der Arbeitszyklus mit Schritt S17 fortgesetzt, in welchem bei dem Ventil 18 zur Dosierung der Kühlmittelmenge die Einschaltdauer verlängert oder die Stromstärke erhöht wird, wodurch der Durchsatz des Motorkühlmittels in der Kühlmittel-Kreislaufleitung 17 erhöht wird.
  • In der obigen Ausführungsform wird der Durchsatz des Motorkühlmittels in Abhängigkeit von dem Ammoniakgasdruck PNH variiert. Alternativ dazu kann in Abhängigkeit von dem Ammoniakgasdruck PNH ein Umlauf des Motorkühlmittels durchgeführt werden, oder nicht. Weiterhin wird in der obigen Ausführungsform der Durchsatz des Motorkühlmittels verringert, wenn Ammoniakgasdruck PNH niedriger als ein unterer Grenzenwert Pmin ist. Alternativ dazu könnte der Durchsatz des Motorkühlmittels verringert werden, wenn der Ammoniakgasdruck PNH niedriger als ein festgelegter Wert ist, der sich zwischen dem unteren Grenzwert Pmin und dem oberen Grenzwert Pmax eingestellt hat. Wenn der Ammoniakgasdruck PNH einen festgelegten Wert überschreitet, der sich zwischen dem unteren Grenzwert Pmin und dem oberen Grenzwert Pmax eingestellt hat, kann der Durchsatz des Motorkühlmittels erhöht werden. Weiterhin kann der Durchsatz des Motorkühlmittels fortwährend in Abhängigkeit von dem Ammoniakgasdruck PNH variiert werden.
  • Die folgenden Vorteile können gemäß der vorliegenden Ausführungsform erzielt werden.
  • Bei der Erzeugung des Ammoniakgases von dem festen Reduktionsmittel 25 wird zur Erzeugung des Ammoniakgases die von dem Motor 100 abgegebene Abgaswärme als Wärmeenergie genutzt. Dadurch kann der Energieverbrauch reduziert werden. Außerdem kann, da die Abgaswärmemenge eingestellt wird, die Menge an Ammoniakgas in dem Gasspeicherabschnitt 27 bei einer angemessenen Menge gehalten werden. Weiterhin wird eine unzureichende oder übermäßige Reduktionsmittelzufuhr zu dem SCR-Katalysator begrenzt. Somit wird Energie effektiv genutzt und das Abgas von NOx gereinigt.
  • Die Kühlmittel-Kreislaufleitung 17 durchdringt den Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 und das Motorkühlmittel wird durch den Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 hindurchgeführt. Wenn die Abgastemperatur hoch ist und eine übermäße Zufuhr an Wärme zu dem Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 erfolgt, kann das Motorkühlmittel den Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 kühlen. Somit können eine übermäßige Zufuhr von Wärme aus dem Abgas zu dem festen Reduktionsmittel 25 und eine übermäßige Erzeugung von Ammoniak begrenzt werden.
  • Da die Kühlmittel-Kreislaufleitung 17 mit dem Ventil 18 zur Dosierung der Kühlmittelmenge versehen ist, kann die Kühlmittelmenge, die durch die Kühlmittel- Kreislaufleitung 17 strömt, durch Steuerung der Bestromung des Ventils 18 zur Dosierung der Kühlmittelmenge eingestellt werden. Demzufolge kann die Steuerung der dem festen Reduktionsmittel 25 zugeführten Wärme mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden.
  • Wenn die Wärmezufuhr von der Abgasleitung 11 zu dem festen Reduktionsmittel 25 unzureichend ist, wird die Heizung 24 bestromt, um dem festen Reduktionsmittel 25 Wärme zuzuführen. Wenn sich z. B. der Motor in der Startphase oder im Leerlauf befindet, ist die Abgastemperatur niedrig und die Abgaswärme reicht nicht aus, um das Ammoniakgas zu erzeugen. Um die Wärmzufuhr zu dem festen Reduktionsmittel 25 zu gewährleisten, wird die Heizung 24 bestromt. Dadurch kann eine unzureichende Ammoniakzufuhr zu dem SCR-Katalysator 13 begrenzt werden.
  • Der Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 ist stromabwärts von dem DPF 12, dem SCR-Katalysator 13 und der Ammoniak-Beseitigungsvorrichtung 14 angeordnet. Das feste Reduktionsmittel 25 wird stromabwärts von dem DPF 12, dem SCR-Katalysator und der Ammoniak-Beseitigungsvorrichtung 14 durch die Abgaswärme erwärmt. Dadurch wird begrenzt, dass sich der DPF 12, der SCR-Katalysator und die Ammoniak-Beseitigungsvorrichtung 14 aufgrund einer mit dem Wärmeaustausch zwischen dem festen Reduktionsmittel 25 und dem Abgas einhergehende Abnahme der Abgastemperatur verschlechtern. Durch die Verwendung der Abgaswärme stromabwärts des DPF 12 wird begrenzt, dass die für die Regenerierung des DPF 12 nötige Wärmemenge durch die thermische Zersetzung des festen Reduktionsmittels 25 verbraucht wird. Dadurch wird eine Beeinträchtigung der Regeneration des DPF 12 begrenzt. Darüber hinaus wird durch die Verwendung der Abgaswärme stromabwärts des SCR-Katalysators 13 die an dem SCR-Katalysator 13 für die NOx-Reinigungsreaktion nötige Reaktionstemperatur sichergestellt. Dadurch werden Beeinträchtigungen der Reinigung des Abgases von NOx begrenzt. Darüber hinaus wird durch die Verwendung der Abgaswärme stromabwärts der Ammoniak-Beseitigungsvorrichtung 14 die für die Oxidationsreaktion des Ammoniaks nötige Reaktionstemperatur sichergestellt. Dadurch wird Ammoniak-Schlupf begrenzt.
  • Der Gasspeicherabschnitt 27 ist zwischen dem Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 und der Austrittsöffnung 15 angeordnet. Die dem festen Reduktionsmittel 25 zugeführte Wärmemenge wird in Abhängigkeit von dem Ammoniakgasdruck PNH in dem Gasspeicherabschnitt 27 gesteuert, welcher von dem Drucksensor 28 erfasst wird. Daher kann die Ammoniakmenge, die von dem Reduktionsmittel-Feststoff 25 zu der Austrittsöffnung 15 ausgegeben wird, unmittelbar und mit einer hohen Genauigkeit erfasst werden.
  • Darüber hinaus wird das Ammoniakgas in dem Gasspeicherabschnitt 27 gespeichert, bevor das von dem Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 abgelassene Ammoniakgas in die Abgasleitung 11 ausgegeben wird. Da der Gasspeicherabschnitt 27 als Puffer fungiert, wird verhindert, dass das zum Ablassen in die Abgasleitung vorgesehene Ammoniakgas nicht ausreicht. Eine stabile Versorgung des SCR-Katalysators 13 mit Ammoniak kann somit sichergestellt werden.
  • Die Durchsatzrate des Motorkühlmittels wird vorzugsweise verringert, wenn die dem festen Reduktionsmittel 25 zugeführte Wärmemenge erhöht wird. Die Heizung wird auch dann eingeschaltet, wenn die Durchflussrate des Motorkühlmittels null ist, sofern der Ammoniakgasdruck PNH niedriger ist als der untere Grenzwert Pmin. Somit besteht die Möglichkeit, ein Erhitzen des festen Reduktionsmittels 25 durch die Heizung 24 so weit wie möglich zu reduzieren und somit den Energieverbrauch zu senken.
  • [Zweite Ausführungsform]
  • Im Folgenden wird eine zweite Ausführungsform beschrieben, wobei das Hauptaugenmerk auf die Unterschiede zu der ersten Ausführungsform gelegt wird. In der ersten Ausführungsform ist der Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 an der Abgasleitung 11 vorgesehen, die einen SCR-Katalysator 13 und dergleichen aufweist. Gemäß der zweiten Ausführungsform wird eine Umgehungsleitung 51 von der Abgasleitung 11 abgezweigt. Der Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 ist in der Umgehungsleitung 51 vorgesehen.
  • 4 ist eine schematische Darstellung eines Harnstoff-SCR-Systems. In 4 werden Teile und Komponenten, die im Wesentlichen dieselben sind wie die, die in 1 gezeigt sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, wobei deren Beschreibung nicht wiederholt wird. Obwohl der DPF 12, der Gasspeicherabschnitt 27 und das Ammoniak-Zuführventil 31 nicht in 4 dargestellt sind, entspricht deren Konfiguration der in 1 gezeigten Konfiguration.
  • Wie in 4 zu sehen ist, weist die Abgasleitung 11 eine Umgehungsleitung 51 auf, welche stromabwärts von der Ammoniak-Beseitigungsvorrichtung 14 von der Abgasleitung 11 abzweigt. Der Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 ist an der Umgehungsleitung 51 vorgesehen. Ein Durchflussraten-Einstellventil 52 ist stromaufwärts von dem Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 an der Umgehungsleitung 51 vorgesehen. Das Durchflussraten-Einstellventil 52 ist ein elektromagnetisches Schaltventil. In dieser Ausführungsform beinhaltet der Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 keine Kühlmittel-Kreislaufleitung 17 auf. Die restliche Konfiguration des Reduktionsmittel-Speicherabschnitts 20 ist dieselbe wie die in der ersten Ausführungsform.
  • Die Bestromung des Durchflussraten-Einstellventils 52 ist bedarfsgesteuert, so dass seine Öffnungszeit oder sein Öffnungsgrad eingestellt wird. Das heißt, die Abgasmenge die durch die Umgehungsleitung 51 strömt, wird durch das Durchflussraten-Einstellventil 52 so gesteuert, dass die dem Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 zugeführte Wärmemenge gesteuert wird.
  • Der Erwärmungsvorgang des festen Reduktionsmittels 25 wird mit Bezug auf ein Ablaufdiagramm beschrieben. 5 ist ein Ablaufdiagramm, welches den Erwärmungsvorgang des festen Reduktionsmittels 25 zeigt. Dieser Vorgang wird in einem festgelegten Arbeitszyklus von dem Mikrocomputer ausgeführt.
  • In Schritt S21 wird bestimmt, ob der durch den Drucksensor 28 festgestellte Ammoniakdruck PNH größer als oder gleich dem unteren Grenzwert Pmin ist. Wenn der Ammoniakdruck PNH niedriger als der untere Grenzwert Pmin ist, wird der Arbeitszyklus mit Schritt S22 fortgesetzt, in dem bestimmt wird, ob die Bestromung des Durchflussraten-Einstellventils 52 maximal ist. Das heißt, es wird festgestellt, ob die Durchflussrate des Abgases in der Umgehungsleitung 51 maximal ist.
  • Wenn die Antwort in Schritt S22 Nein ist, wird der Arbeitszyklus mit Schritt S23 fortgesetzt, in dem die Einschaltdauer oder Bestromung zur Erhöhung der Abgasdurchflussrate erhöht wird. Wenn die Antwort in Schritt S22 Ja ist, wird der Arbeitsablauf mit Schritt S24 fortgeführt, in dem die Heizung 24 eingeschaltet wird, um dem festen Reduktionsmittel 25 Wärme von der Heizung 24 zuzuführen. In diesem Vorgang wird die Abgasdurchflussrate vorzugsweise erhöht, wenn die dem festen Reduktionsmittel 25 zugeführte Wärmemenge erhöht wird. Selbst wenn die Abgasdurchflussrate in der Umgehungsleitung 51 maximal ist, wird die Heizung 24 eingeschaltet, um eine unterstützende Erwärmung durchzuführen, wenn der Ammoniakgasdruck PNH niedriger als der untere Grenzwert Pmin ist.
  • Wenn die Antwort in Schritt S21 Ja ist, wird der Arbeitszyklus mit Schritt S25 fortgesetzt, in dem die Heizung 24 abgeschaltet wird, so dass die Wärmezufuhr von der Heizung 24 zu dem festen Reduktionsmittel 25 beendet wird. In Schritt S26 wird festgestellt, ob der Ammoniakgasdruck PNH den oberen Grenzwert Pmax überschreitet. Wenn der Ammoniakgasdruck PNH kleiner als oder gleich dem oberen Grenzwert Pmax ist, befindet sich der Ammoniakdruck PNH in dem vorgegebenen Bereich, so dass dieser Zustand beibehalten wird.
  • Andererseits wird der Arbeitszyklus mit Schritt S27 fortgesetzt, in dem die Einschaltdauer des Durchflussraten-Einstellventils 52 verkürzt oder dessen Bestromung verringert wird, wenn der Ammoniakdruck PNH größer als der obere Grenzwert Pmax ist. Dadurch wird die dem Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 zugeführte Abgaswärme verringert.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform können die folgenden Vorteile erzielt werden.
  • Da die Umgehungsleitung 51 und das Durchflussraten-Einstellventil 52 an der Abgasleitung 11 vorgesehen sind und der Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 an der Umgehungsleitung 51 vorgesehen ist, kann das Durchflussraten-Einstellventil 52 die Durchflussrate des Abgases in der Umgehungsleitung 51 so variieren, dass die von dem festen Reduktionsmittel 25 erzeugte Ammoniakmenge angemessen gesteuert werden kann. Es ist insbesondere denkbar, dass die Abgastemperatur während der Regeneration des DPF 12 zu hoch wird (z. B. 600°C bis 650°C), so dass dem festen Reduktionsmittel 25 zuviel Wärme zugeführt wird. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann jedoch vermieden werden, dass das feste Reduktionsmittel 25 durch Abgas einer zu hohen Temperatur überhitzt wird, da die Durchflussrate des Abgases null oder nahe null sein kann. Somit kann im Vergleich zur ersten Ausführungsform, bei der das Motorkühlmittel die Wärmezufuhr begrenzt, die Steuerung der Wärmezufuhr auf geeignete Weise erfolgen.
  • Die dem festen Reduktionsmittel 25 zugeführte Wärmemenge wird durch Erhöhung oder Verringerung der Durchflussrate des Abgases in der Umgehungsleitung 51 gesteuert. Daher kann, im Vergleich zu dem Fall, in dem das Durchflussraten-Einstellventil 52 und der Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 in der Abgasleitung 11 angeordnet sind, das Abgas des Motors 100 problemlos abgegeben werden, wenn die Durchflussrate des dem Reduktionsmittel-Speicherabschnitts 20 zugeführten Abgases verringert wird.
  • Die Durchflussrate des Abgases in der Umgehungsleitung 51 wird vorzugsweise erhöht, wenn die dem festen Reduktionsmittel 25 zugeführte Wärmemenge erhöht wird. Auch wenn die Durchflussrate des Abgases maximal ist, wird die Heizung 24 eingeschaltet, sofern der Ammoniakdruck PNH niedriger als der untere Grenzwert Pmin ist. Somit ist eine Möglichkeit gegeben, ein Erwärmen des festen Reduktionsmittels 25 durch die Heizung 24 so weit wie möglich zu reduzieren und damit den Energieverbrauch zu senken.
  • [Weitere Ausführungsformen]
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann z. B. auch auf die folgenden Arten ausgeführt werden.
    • • In der obigen Ausführungsform wird die dem Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 zugeführte Wärmemenge in Abhängigkeit von dem Ammoniakdruck PNH gesteuert. Die dem Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 zugeführte Wärmemenge kann jedoch auch in Abhängigkeit von der Temperatur im Innern des Gehäuses 22, welche von dem Temperatursensor 22B erfasst wird, gesteuert werden. Insbesondere nimmt mit Zunahme der Temperatur im Innern des Gehäuses 22 die Menge an von dem festen Reduktionsmittel 25 sublimierten oder verdampften Ammoniakgas oder -dampf zu. Wenn die Temperatur im Innern des Gehäuses 22 niedriger ist, ist auch die Menge an von dem festen Reduktionsmittel 25 sublimiertem oder verdampften Ammoniakgas oder -dampf geringer. Wenn die Temperatur im Innern des Gehäuses 22 höher als ein vorgegebener Wert ist, wird das Ventil 18 zur Dosierung der Kühlmittelmenge oder das Durchflussraten-Einstellventil 52 auf eine solche Weise gesteuert, dass der Durchfluss an Motorkühlmittel in der Kühlmittel-Kreislaufleitung 17 erhöht oder die Durchflussrate des Abgases in der Umgehungsleitung 51 verringert wird. Wenn die Temperatur im Innern des Gehäuses 22 niedriger ist als ein vorgegebener Wert, wird der Durchfluss an Motorkühlmittel in der Kühlmittel-Kreislaufleitung 17 verringert oder die Durchflussrate des Abgases in der Umgehungsleitung 51 erhöht. Zur selben Zeit kann die Heizung 24 eingeschalten werden, um dem festen Reduktionsmittel 25 Wärme zuzuführen.
    • • Die dem festen Reduktionsmittel 25 zugeführte Wärmemenge kann anstelle des Ammoniakdrucks PNH in Abhängigkeit von der durch den Abgassensor 16 erfassten Abgastemperatur oder gesteuert werden. Insbesondere ist die Menge an von dem festen Reduktionsmittel 25 verdampften Ammoniakgas größer, wenn die Abgastemperatur höher ist. Bei einer niedrigeren Abgastemperatur ist die Menge an von dem festen Reduktionsmittel 25 verdampften Ammoniakgas geringer. Wenn die Abgastemperatur einen vorgegebenen Temperaturbereich übersteigt, in dem das Ammoniakgas angemessen verdampft wird, werden das Ventil 18 zur Dosierung der Kühlmittelmenge oder das Durchflussraten-Einstellventil 52 auf eine solche Weise gesteuert, dass die Motorkühlmittelmenge in der Kühlmittel-Kreislaufleitung 17 erhöht oder die Durchflussrate des Abgases in der Umgehungsleitung 51 verringert wird. Andererseits wird, wenn die Abgastemperatur unterhalb des vorgegebenen Temperaturbereichs liegt, die Motorkühlmittelmenge in der Kühlmittel-Kreislaufleitung 17 verringert oder die Durchflussrate des Abgases in der Umgehungsleitung 51 erhöht. Zur selben Zeit kann die Heizung 24 eingeschalten werden, um dem festen Reduktionsmittel 25 Wärme zuzuführen.
    • • In der ersten Ausführungsform ist der Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 an der Abgasleitung 11 angeordnet. In der zweiten Ausführungsform ist der Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 auf der Umgehungsleitung 51 angeordnet. Die Position des Reduktionsmittel-Speicherabschnitts 20 relativ zu der Abgasleitung 11 oder der Umgehungsleitung 51 ist jedoch nicht hierauf beschränkt, solange die Abgaswärme dem Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 zugeführt werden kann. Der Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 kann z. B. von der Abgasleitung 11 beabstandet angeordnet werden, wobei die Abgaswärme von Luft als Wärmeübertragungsmedium zu dem Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 übertragen werden kann.
    • • In der zweiten Ausführungsform ist die Umgehungsleitung 51 stromabwärts von der Ammoniak-Beseitigungsvorrichtung 14 und der Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 an der Umgehungsleitung 51 angeordnet. Die Umgehungsleitung 51 kann jedoch zwischen dem SCR-Katalysator 13 und der Ammoniak-Beseitigungsvorrichtung 14 oder zwischen dem DPF 12 und dem SCR-Katalysator 13 angeordnet sein. Alternativ kann die Umgehungsleitung 51 stromaufwärts von dem DPF 12 angeordnet sein.
    • • In der zweiten Ausführungsform ist ein stromabwärtiges Ende der Umgehungsleitung 51 mit der Abgasleitung 11 verbunden, so dass das Abgas, welches die Umgehungsleitung 51 durchströmt, zu der Abgasleitung 11 zurückgeführt wird. Alternativ kann das Abgas, welches durch die Umgehungsleitung 51 strömt, in die Atmosphäre abgegeben werden.
    • • In den obigen Ausführungsformen durchdringt der Wärmeübertragungsabschnitt 21 die Abgasleitungswand 11a und wird die Abgaswärme dem festen Reduktionsmittel 25 durch den Wärmeübertragungsabschnitt 21 zugeleitet. Das Gehäuse 22 kann jedoch direkt an einer Außenfläche der Abgasleitungswand 11a angeordnet sein und die Abgaswärme kann dem festen Reduktionsmittel 25 über die Abgasleitungswand 11a zugeleitet werden. Außerdem kann in dem Wärmeübertragungsabschnitt zumindest eine der Wärmeaufnahme-Rippen 21A und der Wärmeabgabe-Rippen 21B weggelassen werden.
    • • Während eines festgelegten Zeitraums nach dem Start des Motors kann die Heizung 24 das feste Reduktionsmittel 25 erwärmen. Beim Starten des Motors ist es denkbar, dass nicht genug Abgaswärme zur Verfügung gestellt werden kann, um von dem festen Reduktionsmittel 25 Ammoniakgas zu erzeugen, da die Abgastemperatur niedrig ist. Daher erwärmt die Heizung 24 das feste Reduktionsmittel 25 während des festgelegten Zeitraums, wodurch eine unzureichende Versorgung an Ammoniak beim Start des Motors zumindest zu einem Teil ausgeglichen wird. Der festgelegte Zeitraum ist so definiert, dass er einer bestimmten verstrichenen Zeitdauer entspricht, nachdem eine Zündung eingeschaltet wurde oder während der die Motordrehzahl eine festgelegte Drehzahl erreicht oder überschreitet.
    • • Für den Fall, dass fester Harnstoff oder festes Ammoniumkarbamat, welches rasch sublimiert, als festes Reduktionsmittel 25 eingesetzt wird, kann das Gehäuse mit einer Reduktionsmittel-Zufuhröffnung versehen sein. Die Menge an durch die Reduktionsmittel-Zufuhröffnung zugeführtem Reduktionsmittel-Feststoff 25 wird der NOx-Menge in dem Abgas entsprechend eingestellt, wobei die dem Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 zugeführte Wärmemenge so gesteuert wird, dass die in dem Gehäuse eingestellte Temperatur eine zum Sublimieren des Reduktionsmittel-Feststoff 25 geeignete Temperatur ist.
    • • Für den Fall, dass der Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 an der Umgehungsleitung 51 vorgesehen ist, kann der Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 mit der Kühlmittel-Kreislaufleitung 17 versehen sein. Die dem Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 zugeführte Wärmemenge kann in Abhängigkeit von der Durchflussrate des Abgases, der Durchflussrate des Motorkühlmittels und der Heizung 24 gesteuert werden.
    • • In den obigen Ausführungsformen ist die Heizung 24 beispielsweise vorgesehen. Die Heizung 24 kann jedoch auch weggelassen werden.
    • • Wenn zum Beispiel eine Anfangstemperatur für die Erzeugung von Ammoniakgas von dem festen Reduktionsmittel 25 durch Verdampfung oder Pyrolyse niedriger als eine Mindesttemperatur des Abgases ist, kann die Heizung 24 weggelassen werden. Alternativ kann das von dem festen Reduktionsmittel 25 verdampfte Ammoniakgas in dem Gasspeicherabschnitt 27 gespeichert werden, wenn die Abgastemperatur hoch ist. Wenn die Abgastemperatur niedrig ist, wird der Abgasleitung 11 das in dem Gasspeicherabschnitt 27 gespeicherte Ammoniakgas zugeführt. In diesem Fall kann die Heizung 24 weggelassen werden.
    • • In den obigen Ausführungsformen ist bei der Heizung 24 eine elektrische Heizung als Heizelement vorgesehen. Alternativ kann das Heizelement die Wärme durch eine chemische Reaktion erzeugen.
    • • In der ersten Ausführungsform ist der Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 stromabwärts von der Ammoniak-Beseitigungsvorrichtung 14 angeordnet. Alternativ kann der Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 zwischen dem SCR-Katalysator und der Ammoniak-Beseitigungsvorrichtung 14, zwischen dem DPF 12 und dem SCR-Katalysator oder stromaufwärts von dem DPF 12 angeordnet sein.
    • • In den obigen Ausführungsformen reduziert das Motorkühlmittel die dem festen Reduktionsmittel 25 von dem Wärmeübertragungsabschnitt 21 zugeführte Wärmemenge, wenn der Ammoniakgasdruck PNH größer als der obere Grenzwert Pmax ist. Alternativ kann eine (nicht dargestellte) Kühleinrichtung zur Reduzierung der Wärmemenge, die dem festen Reduktionsmittel 25 von dem Wärmeübertragungsabschnitt 21 zugeführt wird, vorgesehen sein.
    • • In den obigen Ausführungsformen wird das in dem Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 gespeicherte feste Reduktionsmittel 25 als Reduktionsmittel verwendet. Alternativ kann ein flüssiges Reduktionsmittel wie z. B. eine Harnstoff-Wasserlösung anstelle des festen Reduktionsmittels verwendet werden. Das heißt, das flüssige Reduktionsmittel wird in dem Reduktionsmittel-Speicherabschnitt 20 gespeichert und von der Abgaswärme verdampft, um zu einem gasförmigen Reduktionsmittel (Ammoniakgas) zu werden. Das gasförmige Reduktionsmittel strömt durch die Gasleitung 26 in den Gasspeicherabschnitt 27 und wird zunächst in dem Gasspeicherabschnitt 27 gespeichert. Anschließend wird das gasförmige Reduktionsmittel (Ammoniakgas) durch die Austrittsöffnung 15 in die Abgasleitung 11 ausgegeben.
    • • Das SCR-System der vorliegenden Erfindung kann nicht nur auf einen Dieselmotor, sondern auch auf einen Benzinmotor (fremdgezündete Brennkraftmaschine) angewendet werden.
  • 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 2002-4840 A [0003]

Claims (6)

  1. Steuervorrichtung für ein Abgasreinigungssystem, welches mit einem selektiven katalytischen Reduktionskatalysator (13), einem Speicherabschnitt (20), der ein festes oder flüssiges Reduktionsmittel (25) speichert, einem Heizabschnitt (21, 22), der das feste oder flüssige Reduktionsmittel (25) erhitzt, und einer Reduktionsmittel-Zuführeinrichtung (15, 31), um einer Abgasleitung (11) stromaufwärts des selektiven katalytischen Reduktionskatalysators (13) ein gasförmiges Reduktionsmittel zuzuführen, welches durch Erhitzen des festen oder flüssigen Reduktionsmittels verdampft worden ist, versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizabschnitt (21) die Abgaswärme in der Abgasleitung (11) als Wärmequelle verwendet und eine Wärme-Steuerungseinrichtung (40) eine Wärmezufuhrmenge eines Abgases steuert, die von dem Heizabschnitt (21) dem Speicherabschnitt (20) zugeführt wird.
  2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, das ferner eine Durchflussraten-Einstelleinrichtung (51, 52) aufweist, um eine Durchflussrate des Abgases einzustellen, welches die Wärmequelle des Heizabschnitts (21) ist, wobei die Wärme-Steuerungseinrichtung (40) die Durchflussrate des Abgases durch Ansteuern der Durchflussraten-Einstelleinrichtung (51, 52) steuert, um die Wärmezufuhrmenge zu steuern.
  3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Speicherabschnitt (20) eine Kühlmittelleitung (17) aufweist, durch die ein Motorkühlmittel strömt und die Wärme-Steuerungseinrichtung (40) eine Einrichtung aufweist, um zu bestimmen, ob die von dem Heizabschnitt (21) dem Speicherabschnitt (20) zugeführte Wärmemenge zu groß ist, und eine Einrichtung, um die dem Speicherabschnitt (20) zugeführte Wärmemenge durch das Kühlmittel, das durch die Kühlmittel-Leitung (17) strömt, zu reduzieren, wenn bestimmt wird, dass die dem Speicherabschnitt (20) zugeführte Wärmemenge zu groß ist.
  4. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Heizabschnitt (21, 22) ein Heizelement (24) aufweist, welches durch elektrische Energie Wärme erzeugt, und die Wärme-Steuerungseinrichtung (40) eine Einrichtung aufweist, um zu bestimmen, ob die Wärmezufuhr von dem Heizabschnitt (21, 22) zu dem Speicherabschnitt (20) unzureichend ist, und eine Einrichtung, um eine Wärmezufuhr von dem Heizelement (24) zu dem Speicherabschnitt (20) durchzuführen, wenn bestimmt wird, dass die Wärmezufuhr zu dem Speicherabschnitt (20) unzureichend ist.
  5. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das weiterhin aufweist: einen Filter (12), der Partikeln in dem Abgas einfängt, und einen Oxidationskatalysator (14), der eine Oxidationsreaktion von Stickoxid in dem Abgas beschleunigt, wobei der Heizabschnitt (21, 22) als Wärmequelle Abgaswärme stromabwärts von dem selektiven katalytischen Reduktionskatalysator (13), dem Filter (12) oder dem Oxidationskatalysator (14) aufnimmt.
  6. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, das weiterhin aufweist: einen Gasspeicherabschnitt (27), der das durch das Erhitzen des Heizabschnitts (21, 22) erzeugte gasförmige Reduktionsmittel speichert, wobei der Gasspeicherabschnitt (27) zwischen dem Speicherabschnitt (20) und der Reduktionsmittel-Zuführeinrichtung (15, 31) angeordnet ist, wobei die Wärme-Steuerungseinrichtung (40) die dem Speicherabschnitt (20) von dem Heizabschnitt (21, 22) zugeführte Wärmemenge in Abhängigkeit von einem Druck in dem Gasspeicherabschnitt (27) steuert.
DE102009058300.9A 2008-12-15 2009-12-15 Abgasreinigungssystem mit Steuervorrichtung Expired - Fee Related DE102009058300B4 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008318623A JP4888480B2 (ja) 2008-12-15 2008-12-15 排気浄化システムの制御装置
JP2008-318623 2008-12-15

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102009058300A1 true DE102009058300A1 (de) 2010-06-17
DE102009058300B4 DE102009058300B4 (de) 2019-07-11

Family

ID=42168983

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102009058300.9A Expired - Fee Related DE102009058300B4 (de) 2008-12-15 2009-12-15 Abgasreinigungssystem mit Steuervorrichtung

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP4888480B2 (de)
DE (1) DE102009058300B4 (de)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012136914A1 (fr) * 2011-04-05 2012-10-11 Peugeot Citroen Automobiles Sa Organe-support d'une cartouche contenant de l'ammoniac destine a etre rapporte sur un chassis d'un vehicule automobile
EP2538051A1 (de) * 2011-06-24 2012-12-26 Aaqius & Aaqius S.A. Verfahren zur Feststellung der Menge eines Reduktionsmittels in einem Behälter
CN104179554A (zh) * 2014-08-12 2014-12-03 吉林省众鑫汽车装备有限公司 一种固体储氨罐尾气连通控制装置和连通控制方法
WO2015092469A1 (en) * 2013-12-19 2015-06-25 Volvo Truck Corporation An exhaust gas treatment system to be fitted on a chassis of an automotive vehicle
FR3087835A1 (fr) * 2018-10-26 2020-05-01 Faurecia Systemes D'echappement Injecteur pour injecter un agent reducteur gazeux dans le flux de gaz d’echappement d’un moteur a combustion interne
DE102013001619B4 (de) 2012-02-02 2024-02-22 Cummins Inc. Systeme und Verfahren zum Steuern einer Reduktionsmittelzufuhr in einen Abgasstrom

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5287404B2 (ja) * 2009-03-19 2013-09-11 株式会社豊田中央研究所 還元性ガス発生装置及び触媒還元システム
KR20130024079A (ko) * 2011-08-30 2013-03-08 현대자동차주식회사 고체 ｓｃｒ 시스템 및 이를 이용한 고체상의 환원제 가열 방법
WO2013073054A1 (ja) 2011-11-18 2013-05-23 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化システム
EP2784279B1 (de) 2011-11-22 2016-09-28 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Abgasreinigungsvorrichtung für einen verbrennungsmotor
JP5846487B2 (ja) * 2011-12-13 2016-01-20 三菱自動車工業株式会社 排ガス浄化装置
JP5854323B2 (ja) * 2011-12-20 2016-02-09 三菱自動車工業株式会社 内燃機関の排ガス浄化装置
JP5874968B2 (ja) * 2011-12-21 2016-03-02 三菱自動車工業株式会社 内燃機関の排ガス浄化装置
JP5804090B2 (ja) 2012-02-03 2015-11-04 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP2013181452A (ja) * 2012-03-01 2013-09-12 Nippon Soken Inc 排気浄化装置
JP2015520823A (ja) * 2012-05-25 2015-07-23 エミテック ゲゼルシヤフト フユア エミツシオンステクノロギー ミツト ベシユレンクテル ハフツング 液体添加物を貯蔵するタンク用の加熱装置を有する容器
JP6019754B2 (ja) * 2012-05-29 2016-11-02 いすゞ自動車株式会社 尿素水解凍装置
EP2886815B1 (de) * 2012-07-24 2017-03-15 UD Trucks Corporation Abgasreinigungsvorrichtung und verfahren zum auftauen eines flüssigen reduktionsmittels oder vorläufers davon
JP6020105B2 (ja) * 2012-12-07 2016-11-02 いすゞ自動車株式会社 ディーゼルエンジンの排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム
JP6140470B2 (ja) * 2013-02-15 2017-05-31 日立造船株式会社 排ガス浄化システム
JP6160257B2 (ja) * 2013-05-30 2017-07-12 株式会社豊田自動織機 排気浄化装置
WO2014203350A1 (ja) * 2013-06-19 2014-12-24 ボルボ ラストバグナー アクチエボラグ 排気浄化装置、液体還元剤又はその前駆体の解凍方法
KR101601496B1 (ko) * 2014-09-30 2016-03-08 두산엔진주식회사 선택적 촉매 환원 시스템
JP6884491B2 (ja) * 2017-11-23 2021-06-09 中央精機株式会社 熱音響エンジン
KR102172440B1 (ko) * 2018-12-21 2020-10-30 한국기계연구원 질소산화물 정화 시스템용 반응기 및 질소산화물 정화 시스템

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002004840A (ja) 2000-06-23 2002-01-09 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000220437A (ja) * 1999-02-02 2000-08-08 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
JP3600522B2 (ja) * 2000-11-20 2004-12-15 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の還元剤供給装置
DE102006025257B4 (de) 2006-05-31 2016-09-01 Volkswagen Ag Verfahren zum Betreiben eines SCR-Katalysators sowie Programmalgorithmus zur Ausführung des Verfahrens

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002004840A (ja) 2000-06-23 2002-01-09 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012136914A1 (fr) * 2011-04-05 2012-10-11 Peugeot Citroen Automobiles Sa Organe-support d'une cartouche contenant de l'ammoniac destine a etre rapporte sur un chassis d'un vehicule automobile
FR2973833A1 (fr) * 2011-04-05 2012-10-12 Peugeot Citroen Automobiles Sa Organe-support d'une cartouche contenant de l'ammoniac destine a etre rapporte sur un chassis d'un vehicule automobile
EP2538051A1 (de) * 2011-06-24 2012-12-26 Aaqius & Aaqius S.A. Verfahren zur Feststellung der Menge eines Reduktionsmittels in einem Behälter
WO2012175661A1 (fr) * 2011-06-24 2012-12-27 Aaqius & Aaqius Sa Procede pour determiner la quantite d'un agent reducteur dans un reservoir
US9442041B2 (en) 2011-06-24 2016-09-13 Aaqius & Aaqius S.A. Method for determining the quantity of reducing agent in a tank
US9903246B2 (en) 2011-06-24 2018-02-27 Aaqius & Aaqius Sa Method for determining the quantity of reducing agent in a tank
DE102013001619B4 (de) 2012-02-02 2024-02-22 Cummins Inc. Systeme und Verfahren zum Steuern einer Reduktionsmittelzufuhr in einen Abgasstrom
WO2015092469A1 (en) * 2013-12-19 2015-06-25 Volvo Truck Corporation An exhaust gas treatment system to be fitted on a chassis of an automotive vehicle
US11319851B2 (en) 2013-12-19 2022-05-03 Volvo Truck Corporation Exhaust gas treatment system to be fitted on a chassis of an automotive vehicle
CN104179554A (zh) * 2014-08-12 2014-12-03 吉林省众鑫汽车装备有限公司 一种固体储氨罐尾气连通控制装置和连通控制方法
CN104179554B (zh) * 2014-08-12 2016-08-17 吉林省众鑫汽车装备有限公司 一种固体储氨罐尾气连通控制装置和连通控制方法
FR3087835A1 (fr) * 2018-10-26 2020-05-01 Faurecia Systemes D'echappement Injecteur pour injecter un agent reducteur gazeux dans le flux de gaz d’echappement d’un moteur a combustion interne

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010138883A (ja) 2010-06-24
DE102009058300B4 (de) 2019-07-11
JP4888480B2 (ja) 2012-02-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009058300B4 (de) Abgasreinigungssystem mit Steuervorrichtung
DE10349126B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines SCR-Katalysators
DE10348799B4 (de) Abgasnachbehandlungssysteme
DE10347133B4 (de) Abgasnachbehandlungssysteme
DE10348800B4 (de) Diesel-Abgasnachbehandlungssysteme
DE102007000526B4 (de) Abgasreinigungsvorrichtung für eine Kraftmaschine
EP1561016B1 (de) Vorrichtung zur nachbehandlung des abgases einer brennkraftmaschine
DE102007042836B4 (de) Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung eines Abgasstroms eines Kraftfahrzeuges
EP2553227B1 (de) Verfahren zum betrieb einer abgasbehandlungsvorrichtung
DE102014111444B4 (de) Abgasreinigungssystem mit Kühlabschnitt für ein Zusatzventil
DE102013210120B4 (de) Abgasreinigungssystem eines Verbrennungsmotors
DE102011104233B4 (de) Dosiersteuersystem für ein fahrzeug
EP2411636A1 (de) Verfahren zur zufuhr von reduktionsmittel in ein abgassystem und entsprechendes abgassystem
DE102014107092A1 (de) Spannungssteuersystem zum Heizen einer Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion
DE10206028A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Ammoniak
DE102014223491A1 (de) Abgasbehandlungsvorrichtung und Verfahren zur Abgasbehandlung
DE102008002327B4 (de) Zugabemengensteuerungseinrichtung für ein Abgasreinigungsmittel und Abgasemissionssteuerungssystem
DE112009001331T5 (de) Prozess zum Starten eines SCR-Systems
DE102010035621A1 (de) Vorrichtung, System und Verfahren für eine Dieselabgasfluid-Erwärmungssteuerung
AT522990B1 (de) Hybridkraftfahrzeug und Betriebsverfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs
DE10346715B4 (de) Diesel-Abgasnachbehandlungssysteme
DE102008002326A1 (de) Zugabemengensteuerungseinrichtung für ein Abgasreinigungsmittel und Abgasemissionssteuerungssystem
DE102009047338A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Reduktionsmittelbereitstellung für einen Kraftfahrzeugkatalysator
DE102008061471B4 (de) Verfahren zum Abschmelzen und/oder Erwärmen einer Reduktionsmittelflüssigkeit in einem SCR-Abgasnachbehandlungssystem
DE102004050763B4 (de) Anordnung zur dynamischen Bereitstellung von Ammoniak zur NOx- Minderung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R084 Declaration of willingness to licence
R012 Request for examination validly filed

Effective date: 20150423

R082 Change of representative

Representative=s name: WINTER, BRANDL - PARTNERSCHAFT MBB, PATENTANWA, DE

Representative=s name: WINTER, BRANDL, FUERNISS, HUEBNER, ROESS, KAIS, DE

R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee