DE102014111444B4

DE102014111444B4 - Abgasreinigungssystem mit Kühlabschnitt für ein Zusatzventil

Info

Publication number: DE102014111444B4
Application number: DE102014111444.2A
Authority: DE
Inventors: c/o DENSO CORPORATION Ikeda Sumitaka
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-10-02
Filing date: 2014-08-12
Publication date: 2024-01-04
Anticipated expiration: 2034-08-13
Also published as: JP2015071962A; US20150089926A1; US9222391B2; DE102014111444A1; JP5880514B2

Abstract

Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor umfassend:
ein Zusatzventil (20), das in einer Abgasrohrleitung (11) des Verbrennungsmotors angeordnet ist, wobei das Zusatzventil (20) dem Abgas, das durch die Abgasrohrleitung strömt, ein Reduktionsmittel zusetzt;
einen Temperaturbestimmungsabschnitt (46, 28), der eine Temperatur des Zusatzventils akquiriert;
einen Kühlabschnitt (C), der das Zusatzventil durch Zirkulieren einer Kühlflüssigkeit kühlt;
einen Bestimmungsabschnitt (47, 39), der bestimmt, ob der Kühlabschnitt in der Lage ist, das Zusatzventil normal zu kühlen; und
einen Leistungsabgabebegrenzungsabschnitt (48), der die Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors basierend auf einer Wärmewiderstandstemperatur des Zusatzventils und der durch den Temperaturbestimmungsabschnitt bestimmten Temperatur des Zusatzventils begrenzt, sodass die Temperatur des Zusatzventils kleiner oder gleich der Wärmewiderstandstemperatur wird, wenn der Bestimmungsabschnitt bestimmt, dass der Kühlabschnitt nicht in der Lage ist, das Zusatzventil normal zu kühlen, während der Verbrennungsmotor betrieben wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Abgasreinigungssystem.
STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Abgasreinigungssystem, das Abgas durch Zusetzen eines Reduktionsmittels in eine Abgasrohrleitung eines Verbrennungsmotors reinigt.
In den vergangenen Jahren wurde für einen Verbrennungsmotor wie einen Dieselmotor ein selektives katalytisches Harnstoffreduktions-(SCR)-System entwickelt, das in einem Fahrzeug als ein Abgasreinigungssystem angewendet wird, das chemisch mit einer hohen Reinigungsrate Stickoxide (NOx) im Abgas reduziert.
Der Harnstoff SCR ist mit einer Pumpe einer Auslassrohrleitung und einem Zusatzventil versehen. Die Pumpe pumpt Harnstoffwasser (Harnstofflösung), die in einem Tank als ein Reduktionsmittel gespeichert wird. Die Ablassrohrleitung ist mit der Ausstoßseite der Pumpe verbunden. Das Zusatzventil setzt das Harnstoffwasser, das durch die Ausstoßrohrleitung gepumpt wird, in eine Abgasrohrleitung des Motors zu.
Wenn das Harnstoffwasser von dem Zusatzventil in die Abgasrohrleitung zugesetzt wird, werden das Harnstoffwasser und das Abgas einem SCR-Katalysator zugeführt und das Abgas wird durch die Reduktionsreaktion von NOx an dem SCR-Katalysator gereinigt. In der Reduktionsreaktion von NOx wird Harnstoffwasser durch die Abgaswärme zu Ammoniak (NH₃) hydrolysiert und der Ammoniak wird dem im Abgas enthaltenen NOx zugesetzt, das selektiv an den SCR-Katalysator adsorbiert ist.
Daraufhin wird das NOx reduziert und durch die auf Ammoniak basierende Reduktionsreaktion an dem SCR-Katalysator herausgereinigt.
Die Temperatur des Zusatzventils wird durch das Hochtemperaturabgas angehoben wenn das Harnstoffwasser unter Verwendung des Zusatzventils in die Abgasrohrleitung zugesetzt wird. Daher wird eine Kühlvorrichtung bereitgestellt, um die Wärme des Zusatzventils abzuführen, um einen zu starken Anstieg der Temperatur des Zusatzventils zu verhindern. Zum Beispiel beschreibt die JP 2012-509439 A ( US 2005/0235632 A1 , US 2008/0087739 A1 , US 2009/0179087 A1 ) eine Kühlvorrichtung, welche die Wärme eines Zusatzventils durch Zirkulieren von Harnstoffflüssigkeit als Kühlflüssigkeit zwischen dem Zusatzventil und einer Pumpe abführt.
Allerdings wird es, wenn die Kühlflüssigkeit gefroren ist, unmöglich, die Kühlflüssigkeit zu zirkulieren, um das Zusatzventil während der Motor betrieben wird angemessen zu kühlen. In diesem Fall kann die Temperatur des Zusatzventils ansteigen, wobei sie die Wärmewiderstandstemperatur überschreitet. Unter der Bedingung ist es, wenn eine Leistungsabgabe des Motors begrenzt wird, um die Wärme des Abgases zu reduzieren, schwierig, ein ausreichendes Drehmoment zu erzielen.
JP 2010 - 96 126 A offenbart eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Motor. Wenn die EUC feststellt, dass der Druck einer Harnstoffwasserversorgung zu einem Einspritzventil eines Reduzierers nicht höher ist als ein vorgeschriebener Druck ist, und wenn die ECU feststellt, dass die verbleibende Menge an Harnstoffwasser geringer ist als eine vorgeschriebene Menge, selbst wenn der Druck den vorgeschriebenen Druck übersteigt, wird die Zielfiltertemperatur während der Filterregeneration niedriger eingestellt.
US 2013 / 0 118 155 A1 offenbart eine Steuereinheit und ein Steuerverfahren für eine Reduktionsmittelzufuhrvorrichtung. Die Reduktionsmittelzuführungsvorrichtung weist ein Reduktionsmitteleinspritzventil mit einer Einspritzspitze, die an einem Abgasrohr auf der stromaufwärts gelegenen Seite eines Reduktionskatalysators befestigt ist, auf, wobei die Vorrichtung eine wässrige Harnstofflösung, die dem Reduktionsmitteleinspritzventil in einem Zustand eines flüssigen Fluids unter Druck zugeführt wird, direkt einspritzt und zuführt, indem das Öffnen und Schließen des Reduktionsmitteleinspritzventils gesteuert wird. Die Vorrichtung umfasst einen Kühlwasserzirkulationskanal; ein Durchflussmengenregelventil; einen Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur an der Spitze des Reduktionsmitteleinspritzventils; und eine Steuerung zum Steuern des Durchflussmengenregelventils auf der Grundlage der Temperatur an der Spitze, so dass die Temperatur an der Spitze des Reduktionsmitteleinspritzventils auf einer Temperatur zwischen gleich oder höher als dem Siedepunkt der wässrigen Harnstofflösung und gleich oder niedriger als 130 °C gehalten wird.
US 2014 / 0 277 995 A1 offenbart ein hierarchisches Fahrzeug-De-Rate- bzw. Fahrzeugabbrems- und Benachrichtigungssystem. Ein fahrzeuginternes Computersystem ist so konfiguriert, dass es einen Zustand eines Fahrzeugs erkennt; eine Abbrems-Ursache für das Fahrzeug in einem hierarchischen Set von Abbrems-Ursachen identifiziert, wobei die Abbrems-Ursache dem Zustand zugeordnet ist; einen Abbrems-Typ aus einem Set möglicher Abbrems-Typen zumindest teilweise auf der Grundlage der Abbrems-Ursache auswählt; eine anfängliche Abbrems-Stufe aus einem Set möglicher Abbrems-Stufen zumindest teilweise auf der Grundlage der Abbrems-Ursache auswählt; eine mit der Abbrems-Ursache verbundene Bedienerbenachrichtigung über eine Bedienerschnittstelle zu präsentieren; eine Abbremsung für das Fahrzeug gemäß dem Abbrems-Typ und dem anfänglichen Abbrems-Niveau zu aktivieren; eine Änderung des Fahrzeugzustands zu erkennen; und das anfängliche Abbrems-Niveau zumindest teilweise auf der Grundlage der Änderung des Fahrzeugzustands zu aktualisieren..
DE 10 2013 200 487 A1 offenbart ein Verfahren zum Detektieren eines thermischen Ereignisses in einem Abgassystem auf Grundlage von Temperaturgradienten sowie ein dafür konfiguriertes Abgassystem. Es ist ein Verfahren zum Detektieren eines thermischen Ereignisses vorgesehen, das sich nicht nur auf überwachte Abgastemperaturen sondern auch auf Temperaturgradienten verlässt, die sich in der Richtung der Abgasströmung ausbreiten. Genauer weist das Verfahren zur Detektion eines thermischen Ereignisses in einem Fahrzeugabgassystem ein Überwachen zumindest eines Betriebsparameters an mehreren Orten, die in der Abgasströmung des Fahrzeugabgassystems beabstandet sind, auf. Das Verfahren weist dann ein Auslösen einer Schutzmaßnahme auf, falls das Überwachen anzeigt, dass zumindest eine jeweilige vorbestimmte Temperaturanforderung und eine jeweilige vorbestimmte Temperaturgradientenanforderung an zwei der mehreren Temperatursensororten innerhalb einer vorbestimmten Zeitperiode überschritten werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Es ist ein Ziel der vorliegenden Offenbarung, ein Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, in dem, während der Verbrennungsmotor betrieben wird, eine Temperatur eines Zusatzventils daran gehindert wird, zu stark anzusteigen.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Anmeldung enthält ein Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor ein Zusatzventil, einen Temperaturbestimmungsabschnitt, einen Kühlungsabschnitt, einen Bestimmungsabschnitt und einen Leistungsabgabebegrenzungsabschnitt. Das Zusatzventil ist in einer Abgasrohrleitung des Verbrennungsmotors angeordnet und setzt dem Abgas, das durch die Abgasrohrleitung strömt, ein Reduktionsmittel zu. Der Temperaturbestimmungsabschnitt akquiriert eine Temperatur des Zusatzventils. Der Kühlungsabschnitt kühlt das Zusatzventil durch Zirkulieren von Kühlflüssigkeit. Der Bestimmungsabschnitt bestimmt, ob der Kühlabschnitt in der Lage ist, das Zusatzventil normal zu kühlen. Der Leistungsabgabebegrenzungsabschnitt begrenzt die Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors basierend auf einer Wärmewiderstandstemperatur des Zusatzventils und der Temperatur des Zusatzventils, die durch den Temperaturbestimmungsabschnitt akquiriert wird, sodass die Temperatur des Zusatzventils kleiner oder gleich der Wärmewiderstandstemperatur wird, wenn der Bestimmungsabschnitt bestimmt, dass der Kühlungsabschnitt nicht in der Lage ist, das Zusatzventil normal zu kühlen, während der Verbrennungsmotor betrieben wird.
Dementsprechend wird die Motorleistung basierend auf der Wärmewiderstandstemperatur des Zusatzventils und der Temperatur des Zusatzventils, die durch den Temperaturbestimmungsabschnitt akquiriert wird, begrenzt, wenn das Zusatzventil einen Kühlablauf nicht angemessen durchführen kann, sodass die Temperatur des Zusatzventils unter die Wärmewiderstandstemperatur sinkt. Unter der vorliegenden Bedingung wird die Motorleistung nicht nur basierend auf der Wärmewiderstandstemperatur des Zusatzventils sondern auch der aktuellen Temperatur des Zusatzventils begrenzt. Daher kann die Motorleistung basierend auf dem Unterschied zwischen der aktuellen Temperatur und der Wärmewiderstandstemperatur des Zusatzventils nur in einem angemessenen (minimalen) Ausmaß begrenzt werden. Daher kann das Zusatzventil durch Begrenzen der Motorleistung ohne Unannehmlichkeiten davor bewahrt werden thermal beschädigt zu werden wenn eine Abnormalität in der Zirkulation der Kühlflüssigkeit erzeugt wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Das obige und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung, die mit Bezug auf die begleitenden Figuren erfolgt, besser in Augenschein treten. In den Figuren ist:

1 ein schematisches Diagramm, das ein Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor nach einer Ausführungsform darstellt;
2 ist eine schematische Querschnittsansicht, die ein Zusatzventil des Abgasreinigungssystems darstellt;
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Begrenzen einer Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors darstellt;
4 ist ein Zeitablaufsdiagramm, das ein Verfahren des Begrenzens einer Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors darstellt; und
5 ist ein anderes Zeitablaufsdiagramm, das ein Verfahren des Begrenzens einer Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ein Abgasreinigungssystem nach einer Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die Figuren erklärt. Das Abgasreinigungssystem reinigt das Abgas durch chemisches Reduzieren von NOx unter Verwendung eines Katalysators des selektiven Reduktionstyps. Der Katalysator vom selektiven Reduktionstyp wird nachfolgend als SCR-Katalysator bezeichnet. Das Abgasreinigungssystem ist als ein Hamstoff-SCR-System ausgelegt.
Das Abgasreinigungssystem wird mit Bezug auf 1 beschrieben. Das Abgasreinigungssystem reinigt das Abgas, das von einem Verbrennungsmotor 10 wie einem Dieselmotor ausgestoßen wird, der an einem Fahrzeug (nicht dargestellt) montiert ist. Das Abgasreinigungssystem weist verschiedene Aktuatoren, verschiedene Sensoren und eine ECU (elektronische Steuereinheit) 40 auf. Das Abgasreinigungssystem dieser Ausführungsform ist für verschiedene Fahrzeuge mit Dieselmotor, Baumaschinen wie einen Kranlastwagen und Landwirtschaftsmaschinen wie einen Trecker anwendbar.
In einem Motorabgassystem nach 1 ist eine Abgasrohrleitung 11 mit dem Verbrennungsmotor 10 verbunden und umgrenzt einen Abgasdurchgang 11a in der Abgasrohrleitung 11. Ein Dieselpartikelfilter (DPF) 12 und ein SCR-Katalysator 13 sind in dieser Reihenfolge von der stromaufwärtigen Seite in der Abgasrohrleitung angeordnet. Ein Zusatzventil 20 ist zwischen dem DPF 12 und dem SCR-Katalysator 13 in der Abgasleitung 11 angeordnet. Das Zusatzventil 20 führt Harnstoffwasser (Harnstofflösung) zu und setzt sie als eine Reduktionsmittellösung in den Abgasdurchgang 11a zu. Das Zusatzventil 20 ist so angeordnet, dass nur der Spitzenseitenabschnitt des Zusatzventils 20 in der Abgasrohrleitung 11 positioniert ist. Somit kann erreicht werden, dass das Zusatzventil 20 weniger durch die Wärme des Abgases, das eine hohe Temperatur wie 600°C aufweist, beeinträchtigt wird.
Ein NOx-Sensor 16 und ein Abgastemperatursensor 17 sind an der Abgasrohrleitung 11 angeordnet. Der NOx-Sensor 16 bestimmt den Anteil (die Konzentration) von NOx im Abgas, das durch den Abgasdurchgang 11a strömt und eine Reinigungsrate von NOx, das durch den SCR-Katalysator 13 herausgereinigt wird, kann durch Verwenden des bestimmten Wertes des NOx-Sensors 16 erhalten werden. Der Abgastemperatursensor 17 bestimmt die Temperatur des Abgases, das durch den Abgasdurchgang 11a strömt.
Ein Oxidationskatalysator (nicht dargestellt) kann stromabwärtig des SCR-Katalysators in der Abgasrohrleitung 11 als eine Ammoniakentfernungsausrüstung angeordnet sein. Überschüssiges Ammoniak (NH₃), das von dem SCR-Katalysator 13 ausgestoßen wird, wird durch den Oxidationskatalysator entfernt.
Details des Abgasreinigungssystems werden beschrieben.
Der DPF 12 enthält einen Filter zum Entfernen partikulären Materials (PM) aus dem Abgas durch Auffangen des PM. Ein platinbasierter Oxidationskatalysator ist auf dem Filter des DPF 12 geträgert, um HC und CO zusammen mit einer löslichen organischen Fraktion (SOF), die ein Bestandteil des PM ist, zu entfernen. Das PM, das durch den DPF 12 aufgefangen wurde, kann z.B. durch Verbrennung durch Nacheinspritzung nach einer Haupttreibstoffeinspritzung in den Dieselmotor entfernt werden. Die Entfernung durch Verbrennung entspricht einem Reproduktionsverfahren. Daher ist es möglich, den DPF 12 fortwährend zu verwenden.
Der SCR-Katalysator 13 erleichtert die Reduktionsreaktion von NOx (Abgasreinigungsreaktion) mit den folgenden chemischen Gleichungen. 4NO+4NH₃+O₂→4N₂+6H₂O (Gleichung 1) 6NO₂+8NH₃→7N₂+12H₂O (Gleichung 2) NO+NO₂+2NH₃→2N₂+3H₂O (Gleichung 3)
In diesen Reaktionen setzt das stromauf des SCR-Katalysators 13 angeordnete Zusatzventil 20 Harnstoff (NH₃) zu und bringt diesen als ein Reaktionsmittel von NOx ein.
Wie in 2 dargestellt, weist das Zusatzventil 20 ein Gehäuse 21, einen Filter 23, einen Düsenhalter 24, einen Düsenkörper 25, eine Nadel 26, einen Temperatursensor 28 und einen Aktuator 41 auf. Das Gehäuse 21 weist einen ersten Förderanschluss 22 auf, von dem im oberen Bereich (an der stromaufwärtigen Seite) Harnstoffwasser in das Gehäuse 21 strömt. Das von dem ersten Förderventil 22 ausströmende Harnstoffwasser strömt über den Filter 23 in die Innenumfangsseite des Gehäuses 21.
Der Düsenhalter 24 mit zylindrischer Form ist am anderen Ende (stromabwärtige Seite) des Gehäuses 21 angeordnet. Der Düsenkörper 25 mit Zylinderform ist in dem Düsenhalter 24 untergebracht. Der Düsenkörper 25 weist eine konische Innenwandoberfläche auf, in welcher der Innendurchmesser während der Näherung an das Spitzenende abnimmt, und ein Ventilsitz 25a ist an der Innenwandoberfläche definiert. Darüber hinaus weist die Endoberfläche des Düsenkörpers 25 mehrere Einspritzöffnungen 25b auf, aus denen Harnstoffwasser eingebracht wird. Das Harnstoffwasser, das dem ersten Förderanschluss 22 zugeführt wird, strömt in der Reihenfolge Gehäuse 21, Düsenhalter 24 und Düsenkörper 25 und wird von der Einspritzöffnung 25b in den Abgasdurchgang 11a eingespritzt.
Die Nadel 26 (Ventilteil) ist in einer Unterbringungskammer untergebracht, die im Inneren des Gehäuses 21, des Düsenhalters 24 und des Düsenkörpers 25 definiert ist. Die Nadel 26 ist in der Lage, sich in der axialen Richtung hin und her zu bewegen. Die Nadel 26 ist ungefähr koaxial mit dem Düsenkörper 25 angeordnet. Ein ringförmiger Durchgang 27 ist zwischen der äußeren Umfangsfläche der Nadel 26 und der inneren Umfangsfläche des Düsenkörpers 25 definiert und Harnstoffwasser strömt durch den ringförmigen Durchgang 27.
Die Nadel 26 wird durch den Aktuator 41 angetrieben. Wenn das Einbringen von Harnstoffwasser gestoppt wird, wird der Aktuator 41 in der axialen Richtung bewegt, um Kraft auf die Nadel 26 auszuüben, sodass sie auf den Ventilsitz 25a gepresst wird, sodass die Einspritzöffnung 25b geschlossen wird. Wenn Harnstoffwasser eingebracht wird, bringt der Aktuator 41 die Nadel 26 dazu, sich vom Ventilsitz 25a in der axialen Richtung zu lösen und der ringförmige Durchgang 27 wird geöffnet. Dadurch wird das Einbringen von Harnstoffwasser zwischen Ausführung (AN) und Stopp (AUS) umgeschaltet.
Der Temperatursensor 28 ist zwischen der radial äußeren Seite des Spitzenendabschnitts (Düsenkörper 25) des Zusatzventils 20 angeordnet. Der Temperatursensor 28 kann aus einem thermal sensitiven Widerstand (Thermistor) hergestellt sein, der eine der Wärmewiderstandstemperatur des Zusatzventils 20 verwandte Wärmewiderstandseigenschaft aufweist. Die Wärmewiderstandstemperatur (insbesondere die Wärmewiderstandstemperatur an der Spitzenendseite) des Zusatzventils 20 beträgt z.B. 300°C.
Als Nächstes wird eine Harnstoffwasserfördereinheit 30 mit Bezug auf 1 erklärt, die dem Zusatzventil 20 Harnstoffwasser zuführt. Die Harnstoffwasserzufuhreinheit 30 umfasst einen Harnstoffwassertank 34, von dem Harnstoffwasser dem Zusatzventil 20 zugeführt wird. In dieser Bedeutung ist der Harnstoffwassertank 34 an der stromaufwärtigen Seite angeordnet und das Zusatzventil 20 ist an der stromabwärtigen Seite angeordnet.
In 1 besteht der Harnstoffwassertank 34 aus einem gasdichten Behälter mit einer Flüssigkeitszufuhrkappe und in dem Tank 34 wird Harnstoffwasser mit einer vorbestimmten Konzentration, wie 32,5%, gespeichert. In dieser Ausführungsform wird die Gefriertemperatur (Verfestigungspunkt) durch Festlegen der Harnstoffkonzentration bei 32,5% am niedrigsten eingestellt. In diesem Fall gefriert Harnstoff bei einer Temperatur die geringer als oder gleich minus 11°C (-11°C) ist.
Der Harnstoffwassertank 34 und das Zusatzventil 20 sind miteinander durch eine Harnstoffwasserförderrohrleitung 31 verbunden. Ein Harnstoffwasserdurchgang (Reduktionsmitteldurchgang) ist in der Harnstoffwasserförderleitung 31 gebildet. Die Harnstoffwasserförderleitung 31 weist eine Harnstoffwasseransaugöffnung 35 zum Ansaugen von Harnstoffwasser am Spitzenende auf, das an den Harnstoffwassertank 34 angrenzt. Die Harnstoffwasseransaugöffnung 35 ist in dem Zustand, in dem Harnstoffwasser in dem Harnstoffwassertank 34 gespeichert wird, in Harnstoffwasser eingetaucht.
Eine Harnstoffwasserpumpe 33 ist in der Harnstoffwasserförderleitung 31 angeordnet. Die Harnstoffwasserpumpe 33 ist eine elektrische Pumpe vom In-Line-Typ, die mit einer Betriebssignalausgabe von der ECU 40 in Rotation versetzt wird.
In dieser Ausführungsform kann die Harnstoffwasserpumpe 33 in beide Richtungen in Rotation versetzt werden. Wenn die Harnstoffwasserpumpe 33 in einer normalen Richtung in Rotation versetzt wird, wird Harnstoffwasser von dem Harnstoffwassertank 34 angesaugt. Wenn die Harnstoffwasserpumpe 33 in einer umgekehrten Richtung in Rotation versetzt wird, wird Harnstoffwasser zurück in den Harnstofftank gezogen.
Eine Filtervorrichtung 36 ist in der Harnstoffwasserförderrohrleitung 31 zum Filtern von Harnstoffwasser an der stromaufwärtigen Seite (an den Harnstoffwassertank 34 angrenzend) angeordnet. Darüber hinaus sind ein Drucksteuerventil 37 und ein Drucksensor in der Harnstoffwasserförderrohrleitung 31 angeordnet. Das Drucksteuerventil 37 steuert den Druck des Harnstoffwassers. Der Drucksensor 39 bestimmt den Ausstoßdruck des Harnstoffwassers, das mit der Harnstoffwasserpumpe 33 ausgestoßen wird. Es wird basierend auf dem Druckbestimmungsergebnis des Drucksensors 39 bestimmt, ob die Zirkulation des Harnstoffwassers ausgeführt werden muss oder nicht.
Wenn das Harnstoffwasser zu dem Zusatzventil 20 gepumpt wird, rotiert die Harnstoffwasserpumpe 33 dadurch, dass sie mit Strom versorgt wird, in der normalen Richtung. Dadurch wird das Harnstoffwasser von dem Harnstoffwassertank 34 gepumpt und strömt durch die Filtervorrichtung 36 zu der stromabwärtigen Seite. Zu dieser Zeit kann eine fremde Substanz, die in dem Harnstoffwasser enthalten ist, mit der Filtervorrichtung 36 entfernt werden. Der Ausstoßdruck des Harnstoffwassers, das durch die Harnstoffwasserpumpe 33 gepumpt wird, wird so durch das Drucksteuerventil 37 gesteuert, dass er einen vorbestimmten Zufuhrdruck aufweist und dem Zusatzventil 20 zugeführt. Darüber hinaus wird zusätzliches Harnstoffwasser als Ergebnis der Drucksteuerung in den Harnstoffwassertank 34 zurückgeführt.
Wenn das Harnstoffwasser zurück in den Harnstoffwassertank 34 zurückgeführt wird, rotiert die Harnstoffwasserpumpe 33 in der umgekehrten Richtung. Dadurch wird das Harnstoffwasser in der Harnstoffwasserförderrohrleitung 31 in den Harnstoffwassertank 34 zurückgeführt, sodass die Harnstoffwasserförderrohrleitung 31 davon abgehalten wird, durch ein Gefrieren oder Ausdehnung von Harnstoffwasser beschädigt zu werden, das verursacht werden kann, falls das Harnstoffwasser in der Harnstoffwasserförderrohrleitung 31 verbleibt, während das Fahrzeug nach Stoppen des Motors geparkt ist.
Ein Heizelement 38 ist im Harnstoffwassertank 34 angeordnet. Das Heizelement 38 kann zum Beispiel ein elektrischer Heizer sein und es taut Harnstoff, der in dem Harnstoffwassertank 34 gefroren ist, dadurch auf, dass es als Reaktion auf eine Steuersignalausgabe von der ECU 40 mit Strom versorgt wird. Das Heizelement 38 ist in einer Position angeordnet, wo der gefrorene Harnstoff aufgetaut werden kann und es kann nahe des Ansauganschlusses der Harnstoffwasserförderrohrleitung 31 angeordnet sein.
In dem System wird während der Motor betrieben wird, das Harnstoffwasser in dem Harnstoffwassertank 34 durch die Harnstoffwasserförderrohrleitung 31 durch die Harnstoffwasserpumpe 33 zu dem Zusatzventil 20 gepumpt und das Harnstoffwasser wird durch das Zusatzventil 20 in die Abgasrohrleitung 11 zugeführt. Daraufhin wird in der Abgasrohrleitung 11 Harnstoffwasser dem SCR-Katalysator 13 mit dem Abgas zugeführt und das Abgas wird durch die Reduktionsreaktion von NOx so wie nach der folgenden Gleichung 4 in dem SCR-Katalysator 13 gereinigt. (NH₂)2CO+H₂O→2NH₃+CO₂ (Gleichung 4)
In anderen Worten wird das Harnstoffwasser unter der durch die Abgaswärme bewirkten Hochtemperaturbedingung hydrolysiert. Somit wird Ammoniak (NH₃) erzeugt und das Ammoniak wird an den SCR-Katalysator 13 adsorbiert. Ferner wird in dem SCR-Katalysator 13 NOx, das im Abgas enthalten ist, selektiv reduziert und durch Ammoniak entfernt. Das heißt, an dem SCR-Katalysator 13 wird NOx reduziert und durch die auf Ammoniak basierende Reduktionsreaktion (oben erwähnte Gleichungen 1 bis 3) herausgereinigt.
Darüber hinaus ist das Zusatzventil 20 dieser Ausführungsform so ausgelegt, dass es mit dem Harnstoffwasser aus dem Harnstoffwassertank 34 gekühlt wird. Eine Kühlvorrichtung C zum Kühlen des Zusatzventils 20 ist in der Harnstoffwasserfördereinheit 30 angeordnet. Die Kühlvorrichtung C wird unter Verwendung von 1 erklärt. Die Kühlvorrichtung C enthält einen Wärmeabgabeblock 50, eine Kühlrohrleitung 53 und eine zweite Pumpe 55.
Der Wärmeabgabeblock weist einen Unterbringungsabschnitt, der das Zusatzventil 20 unterbringt, und einen Harnstoffwasserzirkulierungsdurchgang 54 zum Zirkulieren von Kühlflüssigkeit im Inneren des Wärmeabgabeblocks 50 auf. Die Kühlrohrleitung 53 und der Harnstoffwasserzirkulierungsdurchgang 54 bilden zwischen dem Wärmedurchgangsblock 50 und dem Zusatzventil 20 einen Zirkulationsdurchgang.
Wenn die zweite Pumpe 55 der Kühlvorrichtung 10 als Reaktion auf eine Betriebssignalausgabe von der ECU 40 mit Strom versorgt wird, wird das Harnstoffwasser, das von einem Ende der Kühlrohrleitung 53 gepumpt wird, zu dem Wärmeabgabeblock 50 zugeführt. Das Harnstoffwasser, das in den Wärmeabgabeblock 50 geströmt ist, nimmt die Wärme von dem Zusatzventil 20 durch Wärmeaustausch auf und strömt stromab durch die Kühlungsrohrleitung 53, um in den Harnstoffwassertank 34 zurückgeführt zu werden. Das Zusatzventil 20 wird durch die Zirkulation des Harnstoffwassers gekühlt.
Wenn das Zusatzventil 20 während des Betriebs des Motors 10 nicht angemessen gekühlt werden kann, können Abnormalitäten verursacht werden, wenn die Temperatur des Zusatzventils 20 ansteigt und die Wärmewiderstandstemperatur übersteigt. Zum Beispiel ist, wenn ein Fahrzeug mit dem Abgasreinigungssystem in einer kalten Region verwendet wird, wenn die Außenlufttemperatur sehr gering ist (z.B. weniger als minus 10°C), wenn der Motor 10 gestartet wird, das Harnstoffwasser in dem Harnstoffwassertank 34 gefroren. In diesem Fall wird es unmöglich, das Zusatzventil 20 durch die Zirkulation des Harnstoffwassers zu kühlen. Auch wenn die Harnstoffwasserzufuhreinheit 30 Abnormalitäten wie eine Fehlfunktion der Harnstoffwasserpumpe 33 aufweist, wird es unmöglich, das Zusatzventil 20 durch die Zirkulation von Harnstoffwasser zu kühlen.
Die vom Abgas abgegebene Wärmemenge kann, wenn das Zusatzventil 20 aufgrund von Abnormalitäten der Zirkulation des Harnstoffwassers nicht gekühlt werden kann, durch Begrenzen der Leistungsabgabe des Motors 10 so begrenzt werden, dass der Temperaturanstieg des Zusatzventils 20 unterdrückt wird.
Wenn allerdings die Leistungsabgabe des Motors 10 begrenzt wird, führt dies zu Unannehmlichkeiten, z.B. kann kein ausreichendes Drehmoment erreicht werden. Wenn z.B. die Motorleistung im Fall von Baumaschinen begrenzt wird, besteht die Möglichkeit, dass sich die Arbeitseffizienz verschlechtert.
Nach der vorliegenden Ausführungsform wird, wenn eine Abnormalität bei der Zirkulation des Harnstoffwassers während des Betriebs des Motors 10 erzeugt wird, wenn die Temperatur des Zusatzventils 20 die Wärmewiderstandstemperatur überschreiten kann, die Motorleistung begrenzt, um den Temperaturanstieg des Zusatzventils 20 zu unterdrücken. In diesem Fall wird die Leistungsabgabe des Motors 10 durch eine Rückkopplungssteuerung begrenzt, welche die Motorleistung basierend auf einem Unterschied zwischen einer aktuellen Temperatur und der Wärmewiderstandstemperatur des Zusatzventils 20 steuert. Somit kann die Unannehmlichkeit unterdrückt werden, die durch die Begrenzung der Motorleistung verursacht wird, während das Zusatzventil 20 davor geschützt werden kann, thermal beschädigt zu werden.
Ein Flussdiagramm des Motorleistungsabgabesteuerverfahrens ist in 3 dargestellt. Dieses Verfahren wird wiederholt mit einem vorbestimmten Zeitzyklus von der ECU 40 durchgeführt.
Bei S11 wird durch einen Bestimmungsabschnitt (DP) 47 der ECU 40 bestimmt, ob die Zirkulation des Harnstoffwassers möglich oder nicht möglich ist. In anderen Worten wird bestimmt, ob es möglich ist, das Zusatzventil 20 normal zu kühlen. Die Bestimmung, ob die Zirkulation des Harnstoffwassers möglich ist oder nicht, wird basierend auf dem Druck (Pumpendruck) durchgeführt, der durch den Drucksensor 39 erfasst wird. Wenn der mit dem Drucksensor 39 erfasste Druck größer als oder gleich ist wie ein vorbestimmter Wert, ist die Zirkulation des Harnstoffwassers möglich und der Übergang zu S 12 erfolgt.
Bei S12 wird bestimmt, ob ein Leistungsabgabebegrenzungssignal AN ist. Wenn das Leistungsabgabebegrenzungssignal nicht AN ist, erfolgt der Übergang zu S13 und die Leistungsabgabe des Motors 10 wird in einem normalen Ablauf nicht begrenzt. Zu dieser Zeit wird keine Reduktionskorrektur der Motorleistungsabgabe auf Basis der Zusatzventiltemperatur Tb ausgeführt.
Wenn der mit dem Drucksensor 39 bestimmte Druck geringer als der vorbestimmte Wert ist, wird festgestellt, dass die Zirkulation des Harnstoffwassers in S 11 nicht möglich ist und es erfolgt der Übergang zu S 15. Das Leistungsabgabebegrenzungssignal des Motors 10 wird in S15 AN-gestellt.
In S 16 wird die Zusatzventiltemperatur Tb (die Temperatur Tb des Zusatzventils 20) von dem Temperatursensor 28 durch einen Temperaturbestimmungsabschnitt (TOP) 46 der ECU 40 akquiriert. In S 17 wird die Leistungsabgabe des Motors 10 durch einen Leistungsabgabebegrenzungsabschnitt (OLP) 48 der ECU 40 korrigiert, sodass sie um eine Rückkopplungskorrekturmenge abnimmt.
Wenn z.B. die Motorleistung durch Steuern der Treibstoffeinspritzmenge gesteuert wird, wird die Korrekturmenge (Begrenzungsmenge) der Treibstoffeinspritzmenge basierend auf dem Unterschied zwischen der Zusatzventiltemperatur Tb (aktueller durch den Sensor erfasster Wert) und einer Zieltemperatur Ttg (z.B. 200°C) des Zusatzventils 20, die basierend auf der Wärmewiderstandstemperatur LM (300°C) des Zusatzventils 20 vorab festgelegt wurde, berechnet.
Insbesondere wird die Rückkopplungskorrekturmenge basierend auf einer Abweichung ΔT (=Ttg-Tb) zwischen der Zusatzventiltemperatur Tb und der Zieltemperatur Ttg des Zusatzventils 20 unter Verwendung einer PID-Steuertechnik berechnet. Zu dieser Zeit wird die Rückkopplungskorrekturmenge durch Addieren einer Proportionalitätskorrekturkomponente, einer Integrationskorrekturkomponente und einer Differenziationskorrekturkomponente berechnet. Die Proportionalitätskorrekturkomponente und die Integrationskorrekturkomponente werden basierend auf der Abweichung ΔT berechnet. Die Differenziationskorrekturkomponente wird basierend auf einem Variationsausmaß der Abweichung ΔT berechnet.
Die grundlegende Einspritzmenge wird basierend auf einer Motordrehzahl und Motorlast wie einem Gaspedalbetätigungsgrad berechnet. Eine endgültige Treibstoffeinspritzmenge wird durch Addieren der Rückkopplungskorrekturmenge zu der grundlegenden Einspritzmenge berechnet. Zu einer Zeit des Berechnens der Treibstoffeinspritzmenge werden eine Luft-Treibstoffverhältniskorrektur, Aufwärmkorrektur und dergleichen auf geeignete Weise durchgeführt, aber eine Erklärung dieser wird hier ausgelassen.
Wie in 4 dargestellt, wird die Zieltemperatur Ttg nur um einen vorbestimmten Wert auf der Niedrigtemperaturseite von der Wärmewiderstandstemperatur LM festgelegt. Ein Berechnen der Korrekturmenge der Treibstoffeinspritzmenge basierend auf dem Unterschied zwischen der Zieltemperatur Ttg und der Zusatzventiltemperatur Tb ist ungefähr gleichwertig zum Berechnen der Korrekturmenge der Treibstoffeinspritzmenge basierend auf der Wärmewiderstandstemperatur LM und der Zusatzventiltemperatur Tb.
Die Verstärkung der proportionalen Steuerung wird so festgelegt, dass die Proportionalitätskorrekturkomponente größer wird, während die Zusatzventiltemperatur Tb sich der Zieltemperatur Ttg nähert (d.h. die Verminderungsrate wird größer, wenn die Abweichung ΔT kleiner wird).
Die Verstärkung der Integralsteuerung wird auf solche Weise eingestellt, dass die Integrationskorrekturkomponente größer wird (die Verminderungsrate größer wird), wenn der Integrationswert der Abweichung ΔT in einem vorbestimmten Integrationsintervall vom gegenwärtigen Moment in die Vergangenheit kleiner ist.
Die Verstärkung der Differenziationssteuerung wird auf solche Weise eingestellt, dass die Differenziationskorrekturkomponente größer wird (die Verminderungsrate größer wird), wenn ein Variationsbetrag (|gegenwärtiger Wert - vorangegangener Wert|) der Deviation ΔT größer ist. Der Variationsbetrag der Deviation ΔT ist ein absoluter Wert zwischen einem diesmaligen Wert und einem letztmaligen Wert.
Zu dieser Zeit wird die Differenziationskorrekturkomponente entsprechend der Anstiegsgeschwindigkeit der Zusatzventiltemperatur Tb berechnet. Die Differenziationskorrekturkomponente wird vergrößert, wenn die Anstiegsgeschwindigkeit größer ist. Jede der Verstärkungen wird auf geeignete Weise basierend auf einem Modell der Kühlvorrichtung C festgelegt.
Wenn das Leitungsabgabebegrenzungssignal bei S12 AN ist, wird die Zirkulation der Harnstoffflüssigkeit von unmöglich zu möglich verändert. In diesem Fall erfolgt der Übergang zu S14 und es wird ein Verfahren des Wiederherstellens der Leistungsabgabe des Motors 10 durchgeführt. In dem Wiederherstellungsverfahren des Motors 10 wird die Rückkopplungskorrekturmenge unmittelbar vor dem Wiederherstellungsverfahren graduell zu einer normalen Leistungsabgabe (Treibstoffeinspritzmenge) vermindert.
Ein Ausführungsbeispiel des Motorleistungsabgabesteuerverfahrens ist in 4 dargestellt, in dem der Motor in dem Zustand gestartet wird, in dem die Harnstoffflüssigkeit gefroren ist, wenn ein Fahrzeug mit dem Abgasreinigungssystem mit der Annahme, dass die Kühlvorrichtung C normal funktioniert, in einer kalten Region verwendet wird. Unter der Bedingung wird, wenn der durch den Drucksensor 39 bestimmte Druck geringer als der vorbestimmte Wert ist, bestimmt, dass die Zirkulation von Harnstoffwasser unmöglich ist und der Zufuhrablauf von Harnstoffflüssigkeit durch die Kühlvorrichtung C wird gestoppt. Die Kühlvorrichtung C wird in dem Zustand in dem der Zufuhrablauf von Harnstoffflüssigkeit ausgesetzt ist, wiederholt mit einem vorbestimmten Zyklus betrieben. Wenn bestimmt wird, dass der zu diesem Zeitpunkt aufgenommene Messwert größer ist oder gleich wie der vorbestimmte Wert, wird bestimmt, dass die Zirkulation von Harnstoffwasser möglich ist und der Zufuhrablauf von Harnstoffwasser wird wieder gestartet, um das Harnstoffwasser zu dem Zusatzventil 20 in Zirkulation zu versetzen.
Zu einer Zeit t1 wird ein Zündschlüssel (nicht dargestellt) auf AN gestellt, um den Motor 10 zu starten und das Abrufen der Zusatzventiltemperatur Tb wird gestartet. Darüber hinaus wird der Druck der Harnstoffwasserpumpe 33 mit dem Drucksensor 39 bestimmt. Da das Harnstoffwasser zu der Zeit t1 gefroren ist, ist der durch den Drucksensor 39 bestimmte Druck geringer als der vorbestimmte Wert, weshalb der Zufuhrablauf des Harnstoffwassers durch die Kühlvorrichtung C gestoppt wird.
Zu der Zeit t1 ist das Leistungsabgabebegrenzungssignal des Motors 10 auf AN gestellt, da die Zirkulation des Harnstoffwassers unmöglich ist. Nach der Zeit t1 wird die Rückkopplungskorrekturmenge Kfb basierend auf der Abweichung ΔT zwischen der Zieltemperatur Ttg des Zusatzventils 20 und der Zusatzventiltemperatur 20 berechnet. Die Leistungsabgabe des Motors wird basierend auf der Rückkopplungskorrekturmenge Kfb so begrenzt, dass die Treibstoffeinspritzmenge so korrigiert wird, dass sie abnimmt.
Allerdings ist zu der Zeit t1 und direkt nach der Zeit t1 die Abweichung ΔT vergleichsweise groß. Unter diesem Umstand ist die Rückkopplungskorrekturmenge Kfb Null. In anderen Worten, jeder von der Proportionalitätskorrekturkomponente, der Integrationskorrekturkomponente und der Differenziationskorrekturkomponente ist Null. Daher wird die Motorleistung im Wesentlichen nicht begrenzt, sodass die Treibstoffeinspritzmenge nicht vermindert wird. Zu der Zeit t1 steigt, da der Motor betrieben wird, die Temperatur des Abgases, das in den Abgasdurchgang 11a abgegeben wird, und die Zusatzventiltemperatur Tb steigt graduell durch die Wärme des Abgases.
Dann zu einer Zeit t2, nähert sich die Zusatzventiltemperatur Tb der Zieltemperatur Ttg, namentlich wird die Abweichung ΔT vergleichsweise klein. Die Rückkopplungskorrekturmenge Kfb wird so berechnet, dass sie tatsächlich zum Verkleinern von (|Kfb| > 0) verwendet wird. Dadurch wird nach der Zeit t2 die Motorleistung begrenzt, sodass die Treibstoffeinspritzmenge vermindert wird. Im Vergleich zu einem Fall, in dem die Motorleistung nicht begrenzt wird (siehe Punkt-Strich-Linie in 4) wird die Zunahmerate der Zusatzventiltemperatur Tb vermindert (siehe durchgezogene Linie in 4). Danach, wenn die Zusatzventiltemperatur Tb die Zieltemperatur Ttg erreicht, während die Zunahmerate der Zusatzventiltemperatur Tb vermindert wird, wird die Rückkopplungskorrekturmenge Kfb so berechnet, dass die Zusatzventiltemperatur Tb gleich wird, wie die Zieltemperatur Ttg.
Zu einer Zeit t3, wenn die Temperatur des Harnstoffwassers auf eine vorbestimmte Temperatur (-11°C) steigt, wird das Harnstoffwasser aufgetaut, sodass die Zirkulation des Harnstoffwassers möglich wird. Das Leistungsabgabebegrenzungssignal des Motors 10 wird auf AUS gestellt und die Harnstoffwasserpumpe 33 wird auf AN gestellt. Unter der Bedingung wird, während die Rückkopplungskorrekturmenge Kfb graduell abnimmt, die Treibstoffeinspritzmenge zu einer normalen Abgabe zurückgeführt. Nach der Zeit t3 wird das Zusatzventil 20 durch Zirkulation des Harnstoffwassers gekühlt und die Zusatzventiltemperatur Tb beginnt abzunehmen.
Nach der Zeit t3 (nicht in 4 dargestellt) wird, wenn Abnormalitäten in der Kühlvorrichtung C auftreten, während der Motor 10 normal gesteuert wird, wenn der Messwert des durch den Drucksensor 39 bestimmten Druckes gleich oder größer wird als der vorbestimmte Wert, d.h. wenn es unmöglich wird, die Harnstoffflüssigkeit zu zirkulieren, das Leistungsabgabebegrenzungssignal des Motors 10 auf AN gestellt und die Leistungsabgabe des Motors 10 wird begrenzt. Dadurch wird das Zusatzventil 20 vor thermaler Beeinträchtigung geschützt.
Vorteile der Ausführungsform werden beschrieben.
Wenn das Zusatzventil 20 während des Betriebs des Motors 10 nicht angemessen gekühlt werden kann, wenn die Zusatzventiltemperatur Tb steigt und die Wärmewiderstandstemperatur LM überschreitet, kann das Zusatzventil 20 beschädigt werden. Unter der vorliegenden Bedingung ist es, um den Anstieg der Temperatur des Zusatzventils 20 zu unterdrücken möglich, die Leistungsabgabe des Motors 10 zu begrenzen, um die Abgaswärme zu reduzieren. Allerdings kann das Begrenzen der Leistungsabgabe des Motors 10 zu Unannehmlichkeiten führen, sodass es unmöglich wird, ausreichendes Drehmoment zu erhalten.
Nach der Ausführungsform wird, wenn das Zusatzventil 20 während des Betriebs des Motors 10 nicht angemessen gekühlt werden kann, die Leistungsabgabe des Motors 10 basierend auf der Zieltemperatur Ttg und der Zusatzventiltemperatur Tb begrenzt, sodass die Zusatzventiltemperatur kleiner als oder gleich ist, wie die Zieltemperatur Ttg. Die Unannehmlichkeit, die durch die Begrenzung der Motorleistung verursacht wird, kann beseitigt werden, während das Zusatzventil 20 vor thermaler Beschädigung geschützt werden kann, die erzeugt wird, wenn die Zusatzventiltemperatur Tb die Wärmewiderstandstemperatur LM überschreitet.
Wenn die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit des Zusatzventils 20 groß ist, erreicht die Zusatzventiltemperatur Tb die Zieltemperatur Ttg (oder die Wärmewiderstandstemperatur LM) relativ früh. Im Gegensatz ist, wenn die Temperaturzunahmegeschwindigkeit des Zusatzventils 20 langsam ist, eine vergleichsweise lange Zeit nötig, damit die Zusatzventiltemperatur Tb die Zieltemperatur Ttg (oder die Wärmewiderstandstemperatur LM) erreicht.
Wenn die Temperaturzunahmegeschwindigkeit des Zusatzventils groß (schnell) ist, wird die Rückkopplungskorrekturmenge Kfb relativ groß festgelegt. Wenn die Temperaturzunahmegeschwindigkeit des Zusatzventils 20 klein (langsam) ist, wird die Rückkopplungskorrekturmenge Kfb relativ klein festgelegt. Somit kann die durch die Begrenzung der Motorleistung verursachte Unannehmlichkeit beseitigt werden, während das Zusatzventil 20 vor thermaler Beschädigung geschützt werden kann, die erzeugt wird, wenn die Zusatzventiltemperatur Tb die Wärmewiderstandstemperatur LM überschreitet.
Die Rückkopplungssteuerung der Motorleistung wird so durchgeführt, dass die Zusatzventiltemperatur und die Zieltemperatur zueinander gleich werden können. Daher kann während die Motorleistung begrenzt werden kann, der durch das Begrenzen der Motorleistung hervorgerufene Nachteil angemessener reduziert werden.
Die Ausführungsform kann wie folgt modifiziert werden, ohne auf die obige Beschreibung beschränkt zu sein.
In der Ausführungsform wird in der Rückkopplungssteuerung zum Begrenzen der Motorleistung die Zieltemperatur Ttg auf die Niedrigtemperaturseite um ein vorbestimmtes Ausmaß niedriger als die Wärmewiderstandstemperatur LM eingestellt. Alternativ kann die Wärmewiderstandstemperatur LM als die Zieltemperatur Ttg eingestellt werden.
Es wird basierend auf dem Auslassseitendruck der Pumpe in der Ausführungsform bestimmt, ob die Kühlung des Zusatzventils 20 durch Zirkulation von Harnstoffwasser möglich oder unmöglich ist. Alternativ kann die Temperatur des Harnstoffwassers in dem Harnstoffwassertank 34 mit einem Temperatursensor bestimmt werden und die Bestimmung kann auf Basis der Temperatur des Harnstoffwassers durchgeführt werden. Zum Beispiel wird, wenn die Temperatur des Harnstoffwassers geringer ist oder gleich ist, wie -11°C, was der Schmelzpunkt des Harnstoffwassers ist, angenommen, dass die Kühlung des Zusatzventils 20 unmöglich ist. Wenn die Temperatur des Harnstoffwassers höher als -11°C ist, wird die Kühlung des Zusatzventils 20 ermöglicht sein.
Die Motorleistungsabgabe wird durch die Rückkopplungssteuerung der obigen Ausführungsform unter Verwendung der PID-Steuertechnik begrenzt. Alternativ kann die Motorleistung durch eine Rückkopplungsregelung, die z.B. eine PD-Steuertechnik verwendet, begrenzt werden. Darüber hinaus, kann die Motorleistung ohne Verwenden der Rückkopplungssteuertechnik begrenzt werden.
In 5, die ein anderes Beispiel eines Zeitablaufdiagramms darstellt, startet der Motor 10 zu einer Zeit t11 und die Zusatzventiltemperatur Tb erreicht eine vorbestimmte Temperatur Th2, die eine untere Grenztemperatur ist, zu einer Zeit t12. Zu der Zeit t12 wird ein Leistungsabgabebegrenzungssignal auf AN gestellt und die Leistungsabgabebegrenzung des Motors 10 wird gestartet. In diesem Fall kann die Zusatzventiltemperatur Tb auf weniger als eine Zieltemperatur Th1 begrenzt werden, die eine obere Grenztemperatur ist.
Zu einer Zeit t13, wenn die Harnstoffwassertemperatur Ta auf eine vorbestimmte Temperatur (-11°C) steigt, wird das Leistungsabgabebegrenzungssignal auf AUS gestellt und die Leistungsabgabebegrenzung des Motors 10 wird beendet. In 5 ist die Schwelle zum Ausführen der Leistungsabgabebegrenzung des Motors 10 bei zwei Niveaus, Th1 und Th2, definiert. Die Anzahl der Schwellenniveaus kann eins oder drei oder mehr sein ohne auf zwei begrenzt zu sein.
Wenn das Leistungsabgabebegrenzungssignal des Motors 10 auf AN gestellt ist, kann die Temperatur des Abgases durch Anheben des Ausmaßes der Abgasrezirkulation (EGR) gesenkt werden. Somit kann die Temperatur des Zusatzventils 20 am Steigen gehindert werden.
Die Zusatzventiltemperatur Tb kann durch den Abgastemperatursensor 17 bestimmten Temperatur des Abgases geschätzt werden und bezüglich der Leistungsabgabebegrenzung des Motors 10 kann basierend auf der angenommenen Zusatzventiltemperatur Tb bestimmt werden, ob sie ausgeführt wird oder nicht. In diesem Fall wird ein Zusammenhang zwischen der durch den Abgastemperatursensor 17 bestimmten Temperatur des Abgases und der Zusatzventiltemperatur Tb vorab aufgenommen und vorab in einem Speicher (nicht dargestellt) gespeichert.
Die ECU 40 führt die Leistungsabgabebegrenzung des Motors 10 durch, wenn die anhand der bestimmten Temperatur des Abgases geschätzte Zusatzventiltemperatur Tb die obere Grenztemperatur (z.B. die Zieltemperatur Ttg) erreicht. Somit kann die Zusatzventiltemperatur Tb daran gehindert werden, den vorbestimmten Wert zu übersteigen. Die Zusatzventiltemperatur Tb kann mit einem einfacheren Aufbau erhoben werden ohne ein Bauteil für die ausschließliche Verwendung zum Ermitteln der Temperatur des Zusatzventils 20 hinzuzufügen, wenn die Zusatzventiltemperatur Tb basierend auf der durch den Abgastemperatursensor 17 bestimmten Abgastemperatur geschätzt wird. Darüber hinaus kann die Zusatzventiltemperatur Tb basierend auf dem Betriebszustand des Motors 10 anders als unter Verwendung des Sensors 17 geschätzt werden.
Das Zusatzventil 20 kann andere Ammoniakursprungsverbindungen als Harnstoffwasser zusetzen.
Das Zusatzventil 20 kann unter Verwendung einer gut bekannten Flüssigkeit wie Wasser, die sich von Harnstoffwasser unterscheidet, gekühlt werden. Unter der Bedingung, wenn die Kühlung des Zusatzventils 20 während des Betriebs des Motors 10 nicht angemessen durch eine Zirkulation der einer Kühlflüssigkeit entsprechenden Flüssigkeit durchgeführt wird, wird die Leistungsabgabe des Motors 10 begrenzt, sodass das Zusatzventil 20 davor geschützt werden kann, thermisch beschädigt zu werden.
Ein Zirkulationsdurchgang kann im Körper des Zusatzventils 20 zum Zirkulieren von Kühlflüssigkeit gebildet sein und das Zusatzventil 20 kann durch Zirkulieren von Kühlflüssigkeit in dem Zirkulationsdurchgang gekühlt werden.
Wenn das Zusatzventil 20 während des Betriebs des Motors 10 nicht angemessen durch die Zirkulation von Harnstoffwasser gekühlt wird kann, wenn die durch einen Außenlufttemperatursensor bestimmte Außenlufttemperatur höher als ein Schmelzpunkt von Harnstoffwasser ist, bestimmt werden, dass eine Abnormalität in der Harnstoffwasserzufuhreinheit 30 wie der Harnstoffwasserpumpe 33 besteht. In diesem Fall, kann eine Ursache des Fehlers in der Zirkulation des Harnstoffwassers genauer beschrieben werden.
Solche Veränderungen und Modifikationen sind als innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung zu verstehen, wie er durch die angehängten Ansprüche definiert wird.

Claims

Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor umfassend: ein Zusatzventil (20), das in einer Abgasrohrleitung (11) des Verbrennungsmotors angeordnet ist, wobei das Zusatzventil (20) dem Abgas, das durch die Abgasrohrleitung strömt, ein Reduktionsmittel zusetzt; einen Temperaturbestimmungsabschnitt (46, 28), der eine Temperatur des Zusatzventils akquiriert; einen Kühlabschnitt (C), der das Zusatzventil durch Zirkulieren einer Kühlflüssigkeit kühlt; einen Bestimmungsabschnitt (47, 39), der bestimmt, ob der Kühlabschnitt in der Lage ist, das Zusatzventil normal zu kühlen; und einen Leistungsabgabebegrenzungsabschnitt (48), der die Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors basierend auf einer Wärmewiderstandstemperatur des Zusatzventils und der durch den Temperaturbestimmungsabschnitt bestimmten Temperatur des Zusatzventils begrenzt, sodass die Temperatur des Zusatzventils kleiner oder gleich der Wärmewiderstandstemperatur wird, wenn der Bestimmungsabschnitt bestimmt, dass der Kühlabschnitt nicht in der Lage ist, das Zusatzventil normal zu kühlen, während der Verbrennungsmotor betrieben wird.
Abgasreinigungssystem nach Anspruch 1, wobei der Leistungsabgabebegrenzungsabschnitt die Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors basierend auf einer Anstiegsgeschwindigkeit der Temperatur des Zusatzventils begrenzt.
Abgasreinigungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Leistungsabgabebegrenzungsabschnitt eine Zieltemperatur (Ttg) des Zusatzventils festlegt und die Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors so begrenzt, dass die Temperatur des Zusatzventils gleich der Zieltemperatur des Zusatzventils wird.
Abgasreinigungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Zusatzventil einen Spitzenendabschnitt (25) aufweist, der in der Abgasrohrleitung exponiert ist, um das Reduktionsmittel in die Abgasrohrleitung zuzusetzen, und der Temperaturbestimmungsabschnitt eine Temperatur des Spitzenendabschnitts als Temperatur des Zusatzventils akquiriert.
Abgasreinigungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ferner umfassend: einen Abgastemperatursensor (17), der eine Temperatur des Abgases bestimmt, wobei der Temperaturbestimmungsabschnitt die Temperatur des Zusatzventils basierend auf der durch den Abgastemperatursensor bestimmten Temperatur des Abgases schätzt.
Abgasreinigungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Kühlungsabschnitt umfasst: eine Pumpe (55) zum Pumpen des Reduktionsmittels, das in einem Tank (34) gespeichert wird und eine Leitung (53), die an einer Auslassseite der Pumpe angeschlossen ist, und wobei der Kühlabschnitt das Zusatzventil durch Zirkulieren des Reduktionsmittels kühlt, das als Kühlmittel zwischen dem Tank und dem Zusatzventil durch die Leitung gepumpt wird.