DE102012219613B4 - Emission control system of an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Emissionsregelungssystem für einen Verbrennungsmotor (1), mit einem Reduktionsmittel-Zuleitungsmechanismus (200), der einen Zuleitungskanal (240), durch den ein flüssiges Reduktionsmittel in einen Abgaskanal (26) geleitet wird, ein Sammelmittel (220) zur Sammlung des Reduktionsmittels von dem Zuleitungskanal (26) nach Stoppen des Verbrennungsmotors und ein Harnstoffzugabeventil (230) zur Einspritzung und Zuleitung von wässrigem Harnstoff in den Abgaskanal (26) umfasst, und einem Regler (80), der einen Sammlungsprozess durch das Sammelmittel (220) durchführt, wobei der Regler (80) eine Zeitspanne (KH) vom Stoppen des Verbrennungsmotors (1) bis zum Beginn des Sammelns des Reduktionsmittels auf der Grundlage der zum Zeitpunkt des Stoppens des Verbrennungsmotors (1) gemessenen Abgastemperatur (TH2) ändert, dadurch gekennzeichnet, dass: der Regler (80) die Zeitspanne (KH) so ändert, dass sie gleich lang wie oder länger als eine Zeitspanne vom Stoppen des Verbrennungsmotors (1) bis zum Absinken einer Temperatur um das Harnstoff-Zugabeventil (230) auf eine Gefriergefahrtemperatur (DA), die eine Temperatur repräsentiert, bei der es wahrscheinlich ist, dass wässrige Harnstofflösung gefriert, ist.Emission control system for an internal combustion engine (1), with a reducing agent supply mechanism (200) which has a supply channel (240) through which a liquid reducing agent is passed into an exhaust gas channel (26), a collecting means (220) for collecting the reducing agent from the supply channel (26) after the internal combustion engine has stopped and comprises a urea addition valve (230) for injecting and supplying aqueous urea into the exhaust gas duct (26), and a regulator (80) which carries out a collection process by the collecting means (220), the regulator ( 80) a period of time (KH) from the stopping of the internal combustion engine (1) to the beginning of the collection of the reducing agent on the basis of the exhaust gas temperature (TH2) measured at the time the internal combustion engine (1) was stopped, characterized in that: the controller (80 ) changes the time span (KH) so that it is as long as or longer than a time span from the stopping of the internal combustion engine (1) to absent By setting a temperature around the urea addition valve (230) to a freezing risk temperature (DA) representing a temperature at which the aqueous urea solution is likely to freeze.
Description
Die Erfindung betrifft ein Emissionsregelungssystem eines Verbrennungsmotors.The invention relates to an emissions control system for an internal combustion engine.
Ein Emissionsregelungssystem eines Verbrennungsmotors mit einem Katalysator zur Entfernung von NOx, der im Abgas enthaltene Stickoxide (NOx) entfernt, und einem Reduktionsmittel-Zuleitungsmechanismus, der ein Reduktionsmittel, das zur Entfernung von NOx in dem Katalysator verwendet wird, in den Abgaskanal leitet, ist in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2010-84694 (
In dem Emissionsregelungssystem wird über einen Zuleitungskanal des Reduktionsmittel-Zuleitungsmechanismus eine wässrige Harnstofflösung in den Abgaskanal gespritzt. Die so eingespritzte wässrige Harnstofflösung wird durch die Hitze der Abgase hydrolysiert, um so Ammoniak zu erzeugen. Das so erzeugte Ammoniak wird als Reduktionsmittel dem Katalysator zur Entfernung von NOx zugeführt.In the emission control system, an aqueous urea solution is injected into the exhaust gas channel via a supply channel of the reducing agent supply mechanism. The urea aqueous solution injected in this way is hydrolyzed by the heat of the exhaust gases to produce ammonia. The ammonia produced in this way is fed to the catalytic converter as a reducing agent to remove NOx.
Die Zuleitung des Reduktionsmittels wird gestoppt, wenn der Motor gestoppt wird. Wenn Reduktionsmittel in dem Zuleitungskanal des Reduktionsmittel-Zuleitungsmechanismus zurückbleibt, kann der Zuleitungskanal beschädigt werden, wenn das Reduktionsmittel gefriert und sich dadurch ausdehnt.The supply of the reducing agent is stopped when the engine is stopped. If reducing agent remains in the supply channel of the reducing agent supply mechanism, the supply channel may be damaged if the reducing agent freezes and expands.
Um zu verhindern, dass Reduktionsmittel in dem Zuleitungskanal zurückbleibt, wird in dem in der
Ein Emissionsregelungssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 der vorliegenden Erfindung ist aus der
Wenn das Reduktionsmittel nach dem Stoppen des Motors gesammelt wird, wird auch das in dem Abgaskanal verbleibende Abgas in den Reduktionsmittel-Zuleitungsmechanismus gesaugt, so dass sich die Qualität des Reduktionsmittels verschlechtern kann. Somit stellt die vorliegende Erfindung ein Emissionsregelungssystem eines Verbrennungsmotors bereit, das die Menge des in den Reduktionsmittel-Zuleitungsmechanismus gesaugten Abgases minimiert.When the reducing agent is collected after the engine is stopped, the exhaust gas remaining in the exhaust passage is also drawn into the reducing agent supply mechanism, so that the reducing agent may deteriorate in quality. Thus, the present invention provides an emission control system of an internal combustion engine that minimizes the amount of exhaust gas drawn into the reductant supply mechanism.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Emissionsregelungssystem für einen Verbrennungsmotor einen Reduktionsmittel-Zuleitungsmechanismus mit einem Zuleitungskanal, durch den ein flüssiges Reduktionsmittel in einen Abgaskanal geleitet wird, einem Sammelmittel zur Sammlung des Reduktionsmittels von dem Zuleitungskanal nach dem Stoppen des Verbrennungsmotors und ein Harnstoff-Zugabeventil zur Einspritzung und Zuleitung von wässrigem Harnstoff in den Abgaskanal, und einen Regler, der einen Sammelprozess durch das Sammelmittel durchführt, wobei der Regler eine Zeitspanne vom Stoppen des Motors bis zum Beginn des Sammelns des Reduktionsmittels auf der Grundlage der zum Zeitpunkt des Stoppens des Verbrennungsmotors gemessenen Abgastemperatur ändert. Das Emissionsregelungssystem ist dadurch gekennzeichnet, dass der Regler die Zeitspanne so ändert, dass sie gleich lang wie oder länger als eine Zeitspanne vom Stoppen des Verbrennungsmotors bis zum Absinken einer Temperatur um das Harnstoff-Zugabeventil auf eine Gefriergefahrtemperatur, die eine Temperatur repräsentiert, bei der es wahrscheinlich ist, dass wässrige Harnstofflösung gefriert, ist.According to the present invention, an emission control system for an internal combustion engine comprises a reducing agent supply mechanism having a supply passage through which a liquid reducing agent is supplied into an exhaust passage, a collecting means for collecting the reducing agent from the supply passage after the internal combustion engine is stopped, and a urea addition valve for injection and supplying aqueous urea into the exhaust passage, and a regulator that performs a collecting process by the collecting means, the regulator changing a period of time from stopping the engine to starting collecting the reducing agent based on the exhaust gas temperature measured at the time of stopping the internal combustion engine . The emission control system is characterized in that the controller changes the period of time so that it is equal to or longer than a period of time from stopping the internal combustion engine to when a temperature around the urea addition valve drops to a freezer temperature representing a temperature at which it it is likely that the aqueous urea solution is freezing.
Wenn das Reduktionsmittel unmittelbar nach dem Stoppen des Motors gesammelt wird, wird das Reduktionsmittel immer dann gesammelt, wenn der Motor abgeschaltet wird, so dass die Frequenz oder Häufigkeit, mit der Abgase in den Reduktionsmittel-Zuleitungsmechanismus gesaugt werden, erhöht ist. Insbesondere wenn der Motor in kurzer Zeit wiederholt gestartet und abgeschaltet wird, wird das Reduktionsmittel mit einer sehr hohen Frequenz in den Reduktionsmittel-Zuleitungsmechanismus gesaugt.When the reducing agent is collected immediately after the engine is stopped, the reducing agent is collected every time the engine is stopped, so that the frequency or frequency with which exhaust gases are drawn into the reducing agent supply mechanism is increased. In particular, when the engine is started and stopped repeatedly in a short time, the reducing agent is drawn into the reducing agent supply mechanism at a very high frequency.
In diesem Zusammenhang ist die Wahrscheinlichkeit, dass das Reduktionsmittel nach dem Stoppen des Motors gefriert, umso niedriger, je höher die in gestopptem Zustand des Motors gemessene Abgastemperatur ist. Daher kann die Zeitspanne vom Stoppen des Motors bis zum Beginn des Sammelns des Reduktionsmittels umso länger sein, je höher die in gestopptem Zustand des Motors gemessene Abgastemperatur ist. Insbesondere kann der Zeitpunkt des Sammelns des Reduktionsmittels nach dem Stoppen des Motors umso weiter verzögert werden, je höher die in gestopptem Zustand des Motors gemessene Abgastemperatur ist. Ferner wird, wenn der Motor vor dem Sammelzeitpunkt erneut gestartet wird, das Reduktionsmittel nicht gesammelt, so dass verhindert wird, dass die Abgase in den Reduktionsmittel-Zuleitungsmechanismus gesaugt werden.In this context, the higher the exhaust gas temperature measured when the engine is stopped, the lower the probability that the reducing agent will freeze after the engine has stopped. Therefore, the higher the exhaust gas temperature measured when the engine is stopped, the longer the time from stopping the engine to starting collecting the reducing agent. In particular, the time at which the reducing agent is collected after the engine has stopped can be delayed all the more, the higher the exhaust gas temperature measured when the engine is stopped. Further, if the engine is restarted before the collection timing, the reducing agent is not collected, so that the exhaust gases are prevented from being drawn into the reducing agent supply mechanism.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Wahrscheinlichkeit, dass das Reduktionsmittel nicht gesammelt wird, wenn der Motor erneut gestartet wird, erhöht, mit anderen Worten, die Frequenz oder Häufigkeit, mit der die Abgase abgesaugt werden, ist verringert. Daher wird, wenn der Motor in kurzer Zeit wiederholt gestartet und abgeschaltet wird, die Frequenz oder Häufigkeit, mit der die Abgase abgesaugt werden, im Vergleich zu dem bekannten System signifikant erhöht. Somit ermöglicht die oben beschriebene Anordnung gemäß dem Aspekt der Erfindung eine Minimierung der Menge der in den Reduktionsmittel-Zuleitungsmechanismus gesaugten Abgase, während gleichzeitig ein Gefrieren des Reduktionsmittels verhindert wird.According to one aspect of the invention, the likelihood that the reducing agent will not be collected when the engine is restarted is increased, in other words, the frequency or frequency with which the exhaust gases are extracted is decreased. Therefore, if the engine is started and stopped repeatedly in a short period of time, the frequency or frequency with which the exhaust gases are extracted is significantly increased compared with the known system. Thus, the above-described arrangement according to the aspect of the invention makes it possible to minimize the amount of that sucked into the reducing agent supply mechanism Exhaust gases, while at the same time preventing the reducing agent from freezing.
Wie es oben beschrieben ist, wird die Wahrscheinlichkeit des Gefrierens des Reduktionsmittels nach dem Stoppen des Motors mit zunehmender, in gestopptem Zustand des Motors gemessener Abgastemperatur verringert. Demzufolge ist es in der obigen Anordnung, in der die Zeitspanne vom Stoppen des Motors bis zum Beginn des Sammelns des Reduktionsmittels mit zunehmender Abgastemperatur verlängert wird, möglich, den Zeitpunkt des Sammelns des Reduktionsmittels nach dem Stoppen des Motors so weit wie möglich zu verzögern, wobei gleichzeitig ein Gefrieren des Reduktionsmittels verhindert wird. Somit kann die Wahrscheinlichkeit, dass das Reduktionsmittel nicht gesammelt wird, wenn der Motor erneut gestartet wird, maximiert werden.As described above, the likelihood of freezing of the reducing agent after the engine is stopped is decreased as the exhaust gas temperature measured when the engine is stopped increases. Accordingly, in the above arrangement, in which the time from stopping the engine to starting collecting the reducing agent is lengthened as the exhaust gas temperature increases, it is possible to delay the time of collecting the reducing agent as much as possible after stopping the engine, whereby at the same time a freezing of the reducing agent is prevented. Thus, the likelihood that the reducing agent will not be collected when the engine is restarted can be maximized.
Die oben erwähnte gegebene Temperatur kann auf eine Temperatur eingestellt werden, bei der es wahrscheinlich ist, dass das Reduktionsmittel gefriert. Das oben erwähnte Sammlungsmittel kann als Pumpe ausgebildet sein, die in dem Zuleitungskanal angeordnet und vorwärts und rückwärts drehbar ist, oder als Schaltventil ausgebildet sein, das dazu geeignet ist, die Strömungsrichtung des Reduktionsmittels zu ändern, oder dergleichen.The above-mentioned given temperature can be set to a temperature at which the reducing agent is likely to freeze. The above-mentioned collecting means can be designed as a pump which is arranged in the supply channel and can be rotated forwards and backwards, or as a switching valve which is suitable for changing the flow direction of the reducing agent, or the like.
Die Merkmale, Vorteile und die technische sowie industrielle Bedeutung dieser Erfindung ist in der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in der gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und wobei:
-
1 eine schematische Ansicht ist, die ein Emissionsregelungssystem eines Verbrennungsmotors gemäß der Erfindung, den Verbrennungsmotor, in dem das System verwendet wird, und dessen periphere Komponenten zeigt; -
2 ein Flussdiagramm ist, das eine Folge von Schritten eines in einer Ausführungsform der Erfindung ausgeführten Sammlungsprozesses zeigt; -
3 eine Kennlinie ist, die die Beziehung zwischen einer zweiten Abgastemperatur und einem kritischen Zählwert in der Ausführungsform zeigt.
-
1 Fig. 3 is a schematic view showing an emission control system of an internal combustion engine according to the invention, the internal combustion engine in which the system is used, and its peripheral components; -
2 Figure 3 is a flow chart showing a sequence of steps of a collection process carried out in an embodiment of the invention; -
3 Fig. 13 is a graph showing the relationship between a second exhaust gas temperature and a critical count value in the embodiment.
Nachfolgend ist eine Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die
Die Injektoren
Ein Ansaugkrümmer
Ein Abgaskrümmer
Eine erste Abgasnachbehandlungsvorrichtung
Der Oxidationskatalysator
Ein Kraftstoff-Zugabeventil
Wenn die Menge des durch den Filter
Weiter ist eine zweite Abgasnachbehandlungsvorrichtung
Ferner ist eine dritte Abgasnachbehandlungsvorrichtung
Der Motor
Das Harnstoff-Zugabeventil
Die Pumpe
Weiter ist eine Zerstäuberplatte
Die über das Harnstoff-Zugabeventil
Der Motor
Der Motor
Ferner erfasst ein erster Abgastemperatursensor
Ein zweiter Abgastemperatursensor
Ein zweiter NOx-Sensor 140, der die zweite NOx-Konzentration N2 als die Konzentration von NOx in den Abgasen erfasst, die durch den SCR-Katalysator
Ein Kontroller oder Regler
Der Regler
Als eine der Abgasemissionsregelungen regelt der Regler
Wie es oben beschrieben ist, wird die Einspritzung der wässrigen Harnstofflösung gestoppt, wenn der Motor gestoppt ist. Jedoch kann, wenn die wässrige Harnstofflösung in dem Zuleitungskanal
Jedoch werden, wenn wässrige Harnstofflösung gesammelt wird, nachdem der Motor ausgeschaltet wurde, auch Abgase, die in der Abgasleitung
Somit wird in dieser Ausführungsform ein Sammlungsprozess, wie er in
Sobald der Prozess in
Sobald der Zählerbeurteilungswert
Wenn in Schritt
Wenn die Durchführung der Sammlungsregelung abgeschlossen ist, wird die Stromzufuhr zu der CPU
Die Wahrscheinlichkeit, dass die wässrige Harnstofflösung nach dem Stoppen des Motors gefriert, wird mit zunehmender Abgastemperatur, die in gestopptem Zustand des Motors gemessenen wird, kleiner. Daher kann die Zeitspanne von dem Zeitpunkt, zu dem der Motor abgeschaltet wird, zu dem Zeitpunkt, zu dem die Sammlung der wässrigen Harnstofflösung begonnen wird, mit zunehmender Abgastemperatur, die zum Zeitpunkt des Stoppens des Motors gemessen wird, ausgedehnt oder verlängert werden. Insbesondere ist es mit zunehmender Abgastemperatur, die zum Zeitpunkt des Stoppens des Motors gemessen wird, immer weniger wahrscheinlich oder unwahrscheinlich, dass die wässrige Harnstofflösung gefriert, selbst wenn der Zeitpunkt, zu dem die wässrige Harnstofflösung nach dem Stoppen des Motors gesammelt wird, verzögert ist. Wenn der Motor vor dem Sammlungszeitpunkt wieder gestartet wird, wird keine wässrige Harnstofflösung gesammelt, was zur Folge hat, dass kein Abgas in den Mechanismus
Somit wird in dieser Ausführungsform der Zeitpunkt der Sammlung der wässrigen Harnstofflösung nach dem Stoppen des Motors auf der Grundlage der in gestopptem Zustand des Motors gemessenen Abgastemperatur geändert. Insbesondere wird der Zählerbeurteilungswert
Die Sammlungsregelung wird begonnen, wenn der Motorstoppzählwert
Der Zählerbeurteilungswert
Wie es oben erläutert ist, liefert diese Ausführungsform die folgenden Effekte. (1) Der Zählerbeurteilungswert
(2) Der Zählerbeurteilungswert
Die beschriebene Ausführungsform kann wie folgt modifiziert werden. Während in dieser Ausführungsform die zweite Abgastemperatur
Während die wässrige Harnstofflösung von dem Zuleitungskanal
Obgleich eine wässrige Harnstofflösung als ein Reduktionsmittel verwendet wird, kann ebenso ein anderes flüssiges Reduktionsmittel verwendet werden.Although a urea aqueous solution is used as a reducing agent, another liquid reducing agent can also be used.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Motorengine
- #1- #4# 1- # 4
- Zylindercylinder
- 22
- ZylinderkopfCylinder head
- 33
- AnsaugkanalIntake duct
- 4a - 4d4a - 4d
- InjektorenInjectors
- 55
- Kraftstoff-ZugabeventilFuel addition valve
- 6a - 6d6a-6d
- AusströmöffnungenOutflow openings
- 77th
- AnsaugkrümmerIntake manifold
- 88th
- AbgaskrümmerExhaust manifold
- 99
- gemeinsame Kraftstoffzuleitungcommon fuel supply line
- 1010
- FörderpumpeFeed pump
- 1111
- Turboladerturbocharger
- 1313
- EGR-KanalEGR channel
- 1414th
- EGR-KühlerEGR cooler
- 1515th
- EGR-VentilEGR valve
- 1616
- AnsaugdrosselklappeIntake throttle
- 1717th
- AktorActuator
- 1818th
- LadeluftkühlerIntercooler
- 1919th
- LuftströmungsmesserAir flow meter
- 2020th
- DrosselöffnungssensorThrottle opening sensor
- 2121st
- MotordrehzahlsensorEngine speed sensor
- 2222nd
- GashubsensorGas lift sensor
- 2323
- AußenluftsensorOutside air sensor
- 2424
- FahrzeuggeschwindigkeitssensorVehicle speed sensor
- 2525th
- ZündschalterIgnition switch
- 2626th
- AbgaskanalExhaust duct
- 2727
- KraftstoffzuleitungsrohrFuel supply pipe
- 3030th
- erste Abgasnachbehandlungsvorrichtungfirst exhaust aftertreatment device
- 3131
- OxidationskatalysatorOxidation catalyst
- 3232
- Filterfilter
- 4040
- zweite Abgasnachbehandlungsvorrichtungsecond exhaust aftertreatment device
- 4141
- SCR-KatalysatorSCR catalytic converter
- 5050
- dritte Abgasnachbehandlungsvorrichtungthird exhaust aftertreatment device
- 5151
- AmmoniumoxidationskatalysatorAmmonium oxidation catalyst
- 6060
- ZerstäuberplatteAtomizer plate
- 8080
- ReglerRegulator
- 80a80a
- ZentralverarbeitungseinheitCentral processing unit
- 100100
- erster Abgastemperatursensorfirst exhaust gas temperature sensor
- 110110
- DifferenzdrucksensorDifferential pressure sensor
- 120120
- zweiter Abgastemperatursensorsecond exhaust gas temperature sensor
- 130130
- NOx-SensorNOx sensor
- 140140
- zweiter NOx-Sensorsecond NOx sensor
- 200200
- Reduktionsmittel-ZuleitungsmechanismusReducing agent supply mechanism
- 210210
- Tanktank
- 220220
- Pumpepump
- 230230
- Harnstoff-ZugabeventilUrea addition valve
- 240240
- ZuleitungskanalSupply duct
- ACCPACCP
- GaspedalbetätigungsbetragAccelerator operation amount
- DATHERE
- GefriergefahrtemperaturFreezer temperature
- ΔPΔP
- DruckdifferenzPressure difference
- KHKH
- ZählerbeurteilungswertCounter rating value
- KSKS
- MotorstoppzählwertEngine stop count
- NENE
- MotordrehzahlEngine speed
- N1N1
- erste NOx-Konzentrationfirst NOx concentration
- PMPM
- FeinstäubeFine dust
- SPDSPD
- FahrzeuggeschwindigkeitVehicle speed
- THoutTHout
- AußenlufttemperaturOutside air temperature
- TH1TH1
- erste Abgastemperaturfirst exhaust gas temperature
- TH2TH2
- zweite Abgastemperatursecond exhaust gas temperature
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