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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung betrifft eine Steuereinheit für ein Abgasreinigungssystem.
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HINTERGRUND
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Es ist ein Harnstoff-SCR-System (SCR: Selective Catalytic Reduction (selektive katalytische Reduktion)) als ein Reinigungsprozess bekannt, der Harnstoff verwendet, um Abgas einer Brennkraftmaschine zu reinigen. In dem Harnstoff-SCR-System wird NOx, das in einem Abgas enthalten ist, durch Zuführen einer wässrigen Harnstofflösung zu dem Abgas reduziert. Die wässrige Harnstofflösung, die dem Abgas zugeführt wird, wird aufgrund des Abgases mit hoher Temperatur in Ammoniak zersetzt. Das Ammoniak wird durch einen SCR-Katalysator gehalten (beispielsweise adsorbiert) und reagiert chemisch innerhalb des SCR-Katalysators mit NOx, das in dem Abgas enthalten ist (siehe
JP 2001-234736 A und
JP 2009-036055 A ).
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Wenn jedoch die wässrige Harnstofflösung dem Abgas übermäßig zugeführt wird, kann ein Teil des Ammoniaks durch den SCR-Katalysator fließen bzw. dringen und an die Atmosphäre freigesetzt werden. Wenn das Ammoniak übermäßig ist, kann die wässrige Harnstofflösung als Zufuhrquelle von Ammoniak verschwendet werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Abgasreinigungssystem und eine Steuereinheit für das Abgasreinigungssystem zu schaffen, die Ammoniak, das aus einer wässrigen Harnstofflösung erhalten wird und das an die Atmosphäre freigesetzt wird, reduzieren, wodurch der Verbrauch der wässrigen Harnstofflösung angemessen bzw. geeignet ist.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Steuereinheit für ein Abgasreinigungssystem einen Einspritzer, der eine wässrige Harnstofflösung in ein Abgas, das von einer Brennkraftmaschine ausgelassen wird, einspritzt, und einen Katalysator, der eine Reduktion von Stickstoffoxid, das in dem Abgas enthalten ist, mit der wässrigen Harnstofflösung beschleunigt, wobei die Steuereinheit enthält: einen Temperaturdetektor, der direkt oder indirekt eine Temperatur des Katalysators erfasst; einen Konzentrationsdetektor, der eine Konzentration von Ammoniak, das in dem Abgas enthalten ist, an einer Position in einer Fließrichtung des Abgases stromab des Katalysators erfasst; und eine Einspritzersteuerung, die eine Menge der wässrigen Harnstofflösung, die von dem Einspritzer eingespritzt wird, auf der Grundlage der Temperatur des Katalysators, die direkt oder indirekt von dem Temperaturdetektor erfasst wird, und der Konzentration von Ammoniak, die von dem Konzentrationsdetektor erfasst wird, steuert. Die maximale Menge an Ammoniak, die der Katalysator halten kann, variiert entsprechend einer Temperatur des Katalysators. Ammoniak, das von dem Katalysator nicht gehalten werden kann, durchfließt den Reduktionskatalysator, und Ammoniak dringt heraus. Daher steuert die Einspritzersteuerung den Einspritzer entsprechend sowohl der Temperatur des Katalysators als auch der Konzentration von Ammoniak in dem Abgas. Dementsprechend wird die Menge der wässrigen Harnstofflösung, die dem Abgas von dem Einspritzer zugeführt wird, unter Berücksichtigung der Temperatur des Katalysators und der Menge von Ammoniak, das den Katalysator durchfließt, gesteuert. Gemäß dem Aspekt kann ein Freisetzen von Ammoniak, das aus der wässrigen Harnstofflösung erhalten wird, an die Atmosphäre verhindert werden, und der Verbrauch der wässrigen Harnstofflösung kann auf eine geeignete Menge verringert werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Erfindung wird zusammen mit zusätzlichen Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen am besten anhand der folgenden Beschreibung, den zugehörigen Ansprüchen und den zugehörigen Zeichnungen verständlich. Es zeigen:
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1 ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Steuereinheit für ein Abgasreinigungssystem gemäß einer Ausführungsform darstellt;
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2 ein schematisches Diagramm, das das Abgasreinigungssystem gemäß der Ausführungsform darstellt; und
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3 ein Flussdiagramm, das einen Betriebsprozess darstellt, der von der Steuereinheit für das Abgasreinigungssystem gemäß der Ausführungsform ausgeführt wird.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Im Folgenden wird eine Steuereinheit für ein Abgasreinigungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Das in 2 gezeigte Abgasreinigungssystem 10 ist ein SCR-System, das NOx (Stickstoffoxid), das in einem Abgas enthalten ist, das beispielsweise von einer Brennkraftmaschine 11 eines Fahrzeugs ausgelassen wird, durch Zuführen einer wässrigen Harnstofflösung zu dem Abgas reduziert. Das Abgas der Brennkraftmaschine 11 wird durch eine Abgaspassage 13, die durch eine Abgasleitung 12 definiert wird, zur Atmosphäre freigegeben. Die Brennkraftmaschine 11 ist beispielsweise ein Dieselmotor. Das Abgasreinigungssystem 10 ist jedoch nicht auf die Anwendung für den Dieselmotor beschränkt und kann für einen Benzinmotor, einen Gasturbinenmotor oder Ähnliches als Brennkraftmaschine 11 verwendet werden. Außerdem ist das Abgasreinigungssystem 10 nicht auf die Anwendung für die Brennkraftmaschine 11 für ein Fahrzeug beschränkt und kann beispielsweise für eine stationäre Brennkraftmaschine einer Elektrizitätserzeugungseinheit verwendet werden.
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Das Abgasreinigungssystem 10 enthält einen Tank 14 für eine wässrige Harnstofflösung, eine Pumpe 15 für eine wässrige Harnstofflösung, einen Passagenabschnitt 16 für eine wässrige Harnstofflösung und einen Reduktionskatalysator 17. Der Tank 14 für eine wässrige Harnstofflösung speichert eine wässrige Lösung von Harnstoff (wässrige Harnstofflösung). Die Pumpe 15 für eine wässrige Harnstofflösung ist in dem Tank 14 für eine wässrige Harnstofflösung untergebracht. Die Pumpe 15 für eine wässrige Harnstofflösung wird von einem Motor (nicht gezeigt) angetrieben. Die Pumpe 15 für eine wässrige Harnstofflösung setzt die wässrige Harnstofflösung, die aus dem Tank 14 für eine wässrige Harnstofflösung gesaugt wird, unter Druck und lässt diese zu dem Passagenabschnitt 16 für eine wässrige Harnstofflösung aus. Der Passagenabschnitt 16 für eine wässrige Harnstofflösung definiert in sich eine Passage 18 für eine wässrige Harnstofflösung. Der Reduktionskatalysator 17 ist in der Abgaspassage 13 angeordnet. Die Pumpe 15 für eine wässrige Harnstofflösung kann außerhalb des Tanks 14 für eine wässrige Harnstofflösung angeordnet sein.
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Das Abgasreinigungssystem 10 enthält außerdem einen Einspritzer 20. Die Passage 18 für eine wässrige Harnstofflösung weist ein Ende auf, das dem anderen Ende gegenüberliegt, das mit der Pumpe 15 für eine wässrige Harnstofflösung verbunden ist, und das eine Ende der Passage 18 für eine wässrige Harnstofflösung ist mit dem Einspritzer 20 verbunden. Die wässrige Harnstofflösung, die von der Pumpe 15 für eine wässrige Harnstofflösung ausgelassen wird, wird dem Einspritzer 20 durch die Passage 18 für eine wässrige Harnstofflösung zugeführt. Der Einspritzer 20 ist in der Abgasleitung 12 angeordnet. Der Einspritzer 20 ist in die Abgasleitung 12 eingeführt, und ein Ende des Einspritzers 20 ist innerhalb der Abgaspassage 13 angeordnet. Die wässrige Harnstofflösung, die dem Einspritzer 20 zugeführt wird, wird von einem Düsenloch (nicht gezeigt), das in dem Ende des Einspritzers 20 ausgebildet ist, in ein Abgas, das durch die Abgaspassage 13 fließt, eingespritzt. Das Abgas, das von der Brennkraftmaschine 11 ausgelassen wird, und die wässrige Harnstofflösung, die von dem Einspritzer 20 eingespritzt wird, werden in der Abgaspassage 13 miteinander vermischt und fließen in den Reduktionskatalysator 17. Die wässrige Harnstofflösung wird aufgrund des Abgases mit hoher Temperatur, das durch die Abgaspassage 13 fließt, zersetzt, und als Ergebnis wird Ammoniak erzeugt. Das Ammoniak fließt zusammen mit dem Abgas in den Reduktionskatalysator 17 und wird von dem Reduktionskatalysator 17 gehalten (beispielsweise adsorbiert). NOx, das in dem Abgas enthalten ist, fließt in den Reduktionskatalysator 17 und reagiert chemisch mit dem Ammoniak, das von dem Reduktionskatalysator 17 gehalten wird, wodurch das NOx reduziert wird. Ein Ammoniakkatalysator 21 ist in einer Fließrichtung des Abgases an einer Position stromab des Reduktionskatalysators 17 angeordnet. Der Ammoniakkatalysator 21 oxidiert und zersetzt das Ammoniak, das durch den Reduktionskatalysator 17 geflossen hat, ohne dass es von dem Reduktionskatalysator 17 gehalten wurde.
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Das Abgasreinigungssystem 10 wird von einer Steuereinheit 30 gesteuert. Die Steuereinheit 30 enthält einen Mikrocomputer 31 und eine Einspritzersteuerung 32, wie es in 1 gezeigt ist. Der Mikrocomputer 31 enthält eine CPU, einen ROM und einen RAM und steuert das Abgasreinigungssystem 10 durch Ausführen eines Computerprogramms, das in dem ROM gespeichert ist. Die Einspritzersteuerung 32 wird mittels Software durch Ausführen von Computerprogrammen realisiert. Die Einspritzersteuerung 32 kann jedoch als Hardware oder als eine Kombination aus Software und Hardware realisiert werden.
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Die Steuereinheit 30 ist mit einem Temperaturdetektor 33, der eine Temperaturerfassungseinheit ist, und einem Konzentrationsdetektor 34, der eine Konzentrationserfassungseinheit ist, elektrisch verbunden. Der Temperaturdetektor 33 ist in der Abgaspassage 13 in der Fließrichtung des Abgases an einer Position stromauf des Reduktionskatalysators 17 angeordnet, wie es in 2 gezeigt ist. Der Temperaturdetektor 33 erfasst eine Temperatur des Abgases, das in den Reduktionskatalysator 17 fließt. Der Temperaturdetektor 33 gibt die erfasste Temperatur des Abgases an den Mikrocomputer 31 als ein elektrisches Signal aus. Daher erlangt die Steuereinheit 30 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Temperatur des Abgases, das in den Reduktionskatalysator 17 fließt. Die Temperatur des Abgases, das in den Reduktionskatalysator 17 fließt, korreliert mit einer Temperatur des Reduktionskatalysators 17. Dementsprechend erfasst die Steuereinheit 30 indirekt die Temperatur des Reduktionskatalysators 17 anhand der Temperatur des Abgases, die von dem Temperaturdetektor 33 erfasst wird. Der Temperaturdetektor 33 kann in dem Reduktionskatalysator 17 angeordnet und ausgebildet sein, die Temperatur des Reduktionskatalysators 17 direkt zu erfassen.
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Der Konzentrationsdetektor 34 ist in der Abgaspassage 13 in der Fließrichtung des Abgases an einer Position stromab des Reduktionskatalysators 17 angeordnet. Der Konzentrationsdetektor 34 erfasst eine Konzentration von Ammoniak, das in dem Abgas enthalten ist, das durch den Reduktionskatalysator 17 und den Ammoniakkatalysator 21 geflossen ist. Der Konzentrationsdetektor 34 gibt die erfasste Konzentration des Ammoniaks, das in dem Abgas enthalten ist, an den Mikrocomputer 31 als ein elektrisches Signal aus.
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Die Einspritzersteuerung 32, die in 1 gezeigt ist, steuert den Einspritzer 20, um selektiv die wässrige Harnstofflösung auf der Grundlage sowohl einer Temperatur des Katalysators 17, die direkt oder indirekt auf der Grundlage der Temperatur des Abgases erfasst wird, die von dem Temperaturdetektor 33 erfasst wird, und der Konzentration des Ammoniaks, das in dem Abgas enthalten ist, die von dem Konzentrationsdetektor 34 erfasst wird, einzuspritzen und das Einspritzen zu stoppen. Dementsprechend steuert die Einspritzersteuerung 32 die Menge der wässrigen Harnstofflösung, die dem Abgas von dem Einspritzer 20 zugeführt wird. Wie es oben beschrieben wurde, korreliert die Temperatur, die von dem Temperaturdetektor 33 erfasst wird, mit der Temperatur des Reduktionskatalysators 17.
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Insbesondere erfasst die Einspritzersteuerung 32 direkt oder indirekt die Temperatur des Katalysators 17 auf der Grundlage der Temperatur des Abgases, die von dem Temperaturdetektor 33 erfasst wird. Die Einspritzersteuerung 32 bestimmt, ob die Temperatur des Reduktionskatalysators 17, die direkt oder indirekt erfasst wird, größer als eine vorbestimmte untere Grenztemperatur Tmin und kleiner als eine vorbestimmte obere Grenztemperatur Tmax ist. Wenn die Temperatur des Reduktionskatalysators 17 größer als die vorbestimmte untere Grenztemperatur Tmin und kleiner als die vorbestimmte obere Grenztemperatur Tmax ist, steuert die Einspritzersteuerung 32 die Menge der wässrigen Harnstofflösung, die von dem Einspritzer 20 eingespritzt wird, auf der Grundlage der Konzentration des Ammoniaks, das in dem Abgas enthalten ist, die von dem Konzentrationsdetektor 34 erfasst wird. Die maximale Menge an Ammoniak, die der Reduktionskatalysator 17 halten (beispielsweise adsorbieren) kann, variiert entsprechend der Temperatur des Reduktionskatalysators 17. Wenn die Temperatur des Reduktionskatalysators 17 größer als die vorbestimmte untere Grenztemperatur Tmin und kleiner als die vorbestimmte obere Grenztemperatur Tmax ist, kann der Reduktionskatalysator 17 Ammoniak ausreichend halten. Dieses bedeutet, dass die wässrige Harnstofflösung von dem Einspritzer 20 übermäßig zugeführt wird, wenn der Konzentrationsdetektor 34 Ammoniak unabhängig davon erfasst, dass erfasst wird, dass die Temperatur des Abgases kleiner als die vorbestimmte Temperatur T ist. Daher reduziert die Einspritzersteuerung 32 die Menge der wässrigen Harnstofflösung, die von dem Einspritzer 20 eingespritzt wird, auf der Grundlage der Konzentration des Ammoniaks. Als Ergebnis können ein Freisetzen von Ammoniak aufgrund einer übermäßigen Zufuhr der wässrigen Harnstofflösung und ein übermäßiger Verbrauch der wässrigen Harnstofflösung verhindert werden. Die Einspritzersteuerung 32 reduziert die Einspritzmenge der wässrigen Harnstofflösung beispielsweise durch Verkürzen einer Einspritzzeitdauer, während der der Einspritzer 20 die wässrige Harnstofflösung einspritzt, oder durch Verringern eines Drucks der wässrigen Harnstofflösung, die dem Einspritzer 20 zugeführt wird.
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Wenn die Temperatur des Reduktionskatalysators 17, die direkt oder indirekt auf der Grundlage der Temperatur des Abgases erfasst wird, gleich oder kleiner als die vorbestimmte untere Grenztemperatur Tmin oder gleich oder größer als die vorbestimmte obere Grenztemperatur Tmax ist, steuert die Einspritzersteuerung 32 den Einspritzer 20, um das Einspritzen der wässrigen Harnstofflösung unabhängig von der Konzentration des Ammoniaks, die von dem Konzentrationsdetektor 34 erfasst wird, zu stoppen. Mit anderen Worten, wenn die Temperatur des Reduktionskatalysators 17 gleich oder kleiner als die vorbestimmte untere Grenztemperatur Tmin oder gleich oder größer als die vorbestimmte obere Grenztemperatur Tmax ist, steuert die Einspritzersteuerung 32 den Einspritzer 20, so dass dieser die wässrige Harnstofflösung nicht einspritzt. Wenn die Temperatur des Reduktionskatalysators 17 gleich oder kleiner als die vorbestimmte untere Grenztemperatur Tmin ist, wird der Reduktionskatalysator 17 nicht aktiviert. Daher kann der Reduktionskatalysator 17 Schwierigkeiten beim Reduzieren des NOx aufweisen, das in dem Abgas enthalten ist. Wie es oben beschrieben wurde, variiert die maximale Menge an Ammoniak, die der Reduktionskatalysator 17 halten kann, entsprechend der Temperatur des Reduktionskatalysators 17. Insbesondere wenn die Temperatur des Abgases gleich oder größer als die vorbestimmte obere Grenztemperatur Tmax ist, kann der Reduktionskatalysator 17 Ammoniak sehr wenig halten. Wenn die Temperatur des Reduktionskatalysators 17 gleich oder kleiner als die vorbestimmte untere Grenztemperatur Tmin oder gleich oder größer als die vorbestimmte obere Grenztemperatur Tmax ist, kann daher die Zufuhr der wässrigen Harnstofflösung zu dem Abgas unabhängig von der Konzentration des Ammoniaks, das in dem Abgas enthalten ist, d. h. der Konzentration, die von dem Konzentrationsdetektor 34 erfasst wird, gestoppt werden. Dann steuert die Einspritzersteuerung 32 den Einspritzer 20, um die Einspritzung der wässrigen Harnstofflösung zu stoppen, und somit wird Ammoniak, das den Reduktionskatalysator 17 durchfließt, verringert. Um einen Temperaturbereich zu sichern, innerhalb dessen die wässrige Harnstofflösung von dem Einspritzer 20 eingespritzt wird und die Menge der wässrigen Harnstofflösung von der Einspritzersteuerung 32 gesteuert wird, werden die vorbestimmte untere Grenztemperatur Tmin und die vorbestimmte obere Grenztemperatur Tmax auf unterschiedliche Werte eingestellt. Die vorbestimmte untere Grenztemperatur Tmin ist beispielsweise gleich oder kleiner als 180 °C, und die vorbestimmte obere Grenztemperatur Tmax beträgt beispielsweise etwa 500 °C.
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Im Folgenden wird der Betriebsprozess der Steuereinheit 30 gemäß der oben beschriebenen Konfiguration mit Bezug auf 3 beschrieben. Die Einspritzersteuerung 32 bestimmt, ob sich die Brennkraftmaschine 11 in Betrieb befindet (S101). Während des Betriebs der Brennkraftmaschine 11 wird eine Reinigung des Abgases benötigt. Dieses ist, warum die Einspritzersteuerung 32 als Voraussetzungsbedingung für die Verarbeitung bestimmt, ob sich die Brennkraftmaschine 11 in Betrieb befindet. Wenn die Einspritzersteuerung 32 bestimmt, dass sich die Brennkraftmaschine 11 nicht in Betrieb befindet (S101: Nein), endet die Verarbeitung.
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Wenn die Einspritzersteuerung 32 bestimmt, dass sich die Brennkraftmaschine 11 in Betrieb befindet (S101: Ja), bestimmt die Einspritzersteuerung 32, ob die Temperatur des Reduktionskatalysators 17, die auf der Grundlage der Temperatur des Abgases erfasst wird, größer als die vorbestimmte untere Grenztemperatur Tmin ist (S102). Mit anderen Worten, die Einspritzersteuerung 32 erfasst direkt oder indirekt die Temperatur des Reduktionskatalysators 17 auf der Grundlage der Temperatur des Abgases, die von dem Temperaturdetektor 33 erfasst wird. Die Einspritzersteuerung 32 bestimmt, ob die Temperatur des Reduktionskatalysators 17 größer als die vorbestimmte untere Grenztemperatur Tmin ist. Wenn die Einspritzersteuerung 32 bestimmt, dass die Temperatur des Katalysators 17, die auf der Grundlage der Temperatur des Abgases erfasst wird, gleich oder kleiner als die vorbestimmte untere Grenztemperatur Tmin ist (S102: Nein), steuert die Einspritzersteuerung 32 den Einspritzer 20, um das Einspritzen der wässrigen Harnstofflösung zu stoppen (S106). Wenn die Temperatur des Reduktionskatalysators 17 gleich oder kleiner als die vorbestimmte untere Grenztemperatur Tmin ist, wird der Reduktionskatalysator 17 nicht aktiviert. Daher kann es schwierig sein, das NOx, das in dem Abgas enthalten ist, mittels des Reduktionskatalysators 17 zu reduzieren. Dementsprechend stoppt die Einspritzersteuerung 32 das Hinzufügen der wässrigen Harnstofflösung zu dem Abgas, um einen ineffizienten Verbrauch der wässrigen Harnstofflösung zu vermeiden.
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Wenn die Temperatur des Reduktionskatalysators 17, die auf der Grundlage der Temperatur des Abgases erfasst wird, größer als die vorbestimmte untere Grenztemperatur Tmin ist (S102: Ja), bestimmt die Einspritzersteuerung 32, ob die Temperatur des Reduktionskatalysators 17 kleiner als die vorbestimmte obere Grenztemperatur Tmax ist (S103). Mit anderen Worten, die Einspritzersteuerung 32 bestimmt, ob die Temperatur des Reduktionskatalysators 17, die direkt oder indirekt auf der Grundlage der Temperatur des Abgases erfasst wird, die von dem Temperaturdetektor 33 erfasst wird, kleiner als die vorbestimmte obere Grenztemperatur Tmax ist. Wenn die Einspritzersteuerung 32 bestimmt, dass die Temperatur des Reduktionskatalysators 17 gleich oder größer als die vorbestimmte obere Grenztemperatur Tmax ist (S103: Nein), steuert die Einspritzersteuerung 32 den Einspritzer 20, um das Einspritzen der wässrigen Harnstofflösung zu stoppen (S106). Grundlegend ist der Reduktionskatalysator 17 nicht in der Lage, Ammoniak, das in dem Abgas enthalten ist, bei oder oberhalb der vorbestimmten oberen Grenztemperatur Tmax zu halten. Daher wird Ammoniak, das aus der wässrigen Harnstofflösung erhalten wird, von dem Reduktionskatalysator 17 nicht gehalten, und es tritt Ammoniak aus. Dementsprechend stoppt die Einspritzersteuerung 32 das Hinzufügen der wässrigen Harnstofflösung zu dem Abgas, um einen ineffizienten Verbrauch der wässrigen Harnstofflösung und ein Freisetzen in die Atmosphäre zu vermeiden.
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Wenn die Temperatur des Reduktionskatalysators 17, die auf der Grundlage der Temperatur des Abgases erfasst wird, kleiner als die vorbestimmte obere Grenztemperatur Tmax ist (S103: Ja), bestimmt die Einspritzersteuerung 32, ob Ammoniak von dem Konzentrationsdetektor 34 erfasst wird (S104). Mit anderen Worten, die Einspritzersteuerung 32 erlangt die Konzentration von Ammoniak, das in dem Abgas enthalten ist, von dem Konzentrationsdetektor 34. Dann stellt die Einspritzersteuerung 32 anhand eines Ausgangswerts des Konzentrationsdetektors 34 fest, ob das Abgas Ammoniak enthält. Der Reduktionskatalysator 17 weist eine obere Grenze hinsichtlich der Menge an Ammoniak, die von dem Reduktionskatalysator 17 gehalten werden kann, auf. Die Menge an Ammoniak, die von dem Reduktionskatalysator 17 gehalten werden kann, variiert mit der Temperatur des Reduktionskatalysators 17. Ammoniak, das von dem Reduktionskatalysator 17 nicht gehalten werden kann, fließt durch den Reduktionskatalysator 17, und es tritt Ammoniak aus. Wenn zu diesem Zeitpunkt die Menge an Ammoniak, die durch den Reduktionskatalysator 17 fließt, kleiner als ein bestimmter Wert ist, wird Ammoniak, das durch den Reduktionskatalysator 17 geflossen ist, von dem Ammoniakkatalysator 21 zersetzt. Wenn die Menge an Ammoniak, die durch den Reduktionskatalysator 17 geflossen ist, jedoch übermäßig ist, wird die Zersetzung des Ammoniaks mittels des Ammoniakkatalysators 21 nicht vollendet, und die Menge an Ammoniak, die durch den Ammoniakkatalysator 21 fließt, erhöht sich. Dementsprechend wird Ammoniak, das durch den Reduktionskatalysator 17 geflossen ist, von dem Konzentrationsdetektor 34 erfasst.
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Wenn Ammoniak, das in dem Abgas enthalten ist, erfasst wird (S104: Ja), steuert die Einspritzersteuerung 32 die Menge der wässrigen Harnstofflösung, die von dem Einspritzer 20 eingespritzt wird, entsprechend der erfassten Konzentration an Ammoniak (S105). Mit anderen Worten, wenn die wässrige Harnstofflösung von dem Einspritzer 20 übermäßig eingespritzt wird, ist Ammoniak in dem Abgas sogar oberhalb der vorbestimmten unteren Grenztemperatur Tmin und unterhalb der vorbestimmten oberen Grenztemperatur Tmax enthalten. Mit anderen Worten, ein Teil des Ammoniaks, der aus der wässrigen Harnstofflösung erhalten wird, wird von dem Reduktionskatalysator 17 nicht gehalten und fließt sowohl durch den Reduktionskatalysator 17 als auch den Ammoniakkatalysator 21. Dann steuert die Einspritzersteuerung 32 die Menge der wässrigen Harnstofflösung, die dem Abgas zugeführt wird, auf der Grundlage der Konzentration des Ammoniaks, das in dem Abgas enthalten ist, die von dem Konzentrationsdetektor 34 erfasst wird. Wenn kein Ammoniak in dem Abgas erfasst wird (S104: Nein), beendet die Einspritzersteuerung 32 die Verarbeitung. Mit anderen Worten, wenn kein Ammoniak in dem Abgas enthalten ist, wird eine geeignete Menge an wässriger Harnstofflösung von dem Einspritzer 20 eingespritzt. Daher wird Ammoniak, das aus der wässrigen Harnstofflösung erhalten wird, von dem Reduktionskatalysator 17 gehalten. Wenn kein Ammoniak in dem Abgas enthalten ist, beendet die Einspritzersteuerung 32 somit die Verarbeitung. Somit steuert die Einspritzersteuerung 32 die Einspritzung von dem Einspritzer 20 auf der Grundlage sowohl der Temperatur des Reduktionskatalysators 17, die auf der Grundlage der Temperatur des Abgases erfasst wird, als auch der Konzentration des Ammoniaks, das in dem Abgas enthalten ist.
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In der oben beschriebenen Ausführungsform steuert die Einspritzersteuerung 32 die Menge der wässrigen Harnstofflösung, die von dem Einspritzer 20 eingespritzt wird, durch Steuern des Einspritzers 20 auf der Grundlage sowohl der Temperatur des Katalysators 17, die direkt oder indirekt auf der Grundlage der Temperatur des Abgases erfasst wird, die von dem Temperaturdetektor 33 erfasst wird, als auch der Konzentration des Ammoniaks, das in dem Abgas enthalten ist, die von dem Konzentrationsdetektor 34 erfasst wird. Die Menge an Ammoniak, die der Reduktionskatalysator 17 halten kann, variiert entsprechend der Temperatur des Reduktionskatalysators 17. Daher steuert die Einspritzersteuerung 32 den Einspritzer 20 entsprechend sowohl der Temperatur des Reduktionskatalysators 17 als auch der Konzentration des Ammoniaks in dem Abgas. Dementsprechend wird die Menge der wässrigen Harnstofflösung, die dem Abgas von dem Einspritzer 20 zugeführt wird, unter Berücksichtigung der Temperatur des Reduktionskatalysators 17 und der Menge an Ammoniak, die durch den Reduktionskatalysator 17 fließt, gesteuert. Daher kann ein Freisetzen von Ammoniak, das aus der wässrigen Harnstofflösung erhalten wird, an die Atmosphäre verhindert werden, und es kann der Verbrauch der wässrigen Harnstofflösung auf eine geeignete Menge verringert werden.
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Wenn gemäß der Ausführungsform die Temperatur des Reduktionskatalysators 17, die direkt oder indirekt auf der Grundlage der Temperatur des Abgases erfasst wird, die mittels des Temperaturdetektors 33 erfasst wird, größer als die vorbestimmte untere Grenztemperatur Tmin und kleiner als die vorbestimmte obere Grenztemperatur Tmax ist, steuert die Einspritzersteuerung 32 die Menge der wässrigen Harnstofflösung, die von dem Einspritzer 20 eingespritzt wird, entsprechend der Konzentration des Ammoniaks, das in dem Abgas enthalten ist, die von dem Konzentrationsdetektor 34 erfasst wird. Wenn Ammoniak durch den Reduktionskatalysator 17 fließt, das heißt, wenn Ammoniak austritt, wird die Menge der wässrigen Harnstofflösung, die dem Abgas zugeführt wird, auf der Grundlage der Konzentration des Ammoniaks verringert. Daher kann ein Freisetzen von Ammoniak, das aus der wässrigen Harnstofflösung erhalten wird, an die Atmosphäre verhindert werden, und es kann der Verbrauch der wässrigen Harnstofflösung auf eine geeignete Menge verringert werden. Wenn gemäß der Ausführungsform die Temperatur des Reduktionskatalysators 17, die direkt oder indirekt auf der Grundlage der Temperatur des Abgases erfasst wird, die von dem Temperaturdetektor 33 erfasst wird, gleich oder kleiner als die vorbestimmte untere Grenztemperatur Tmin oder gleich oder größer als die vorbestimmte obere Grenztemperatur Tmax ist, steuert die Einspritzersteuerung 32 den Einspritzer 20, um die Einspritzung der wässrigen Harnstofflösung unabhängig von der Konzentration des Ammoniaks, die von dem Konzentrationsdetektor 34 erfasst wird, zu stoppen. Wenn die Temperatur des Reduktionskatalysators 17 gleich oder kleiner als die vorbestimmte untere Grenztemperatur Tmin ist, wird der Reduktionskatalysator 17 nicht aktiviert. Somit ist es schwierig, das NOx, das in dem Abgas enthalten ist, durch den Reduktionskatalysator 17, der nicht aktiviert ist, zu reduzieren. Wenn die Temperatur des Reduktionskatalysators 17 gleich oder größer als die vorbestimmte obere Grenztemperatur Tmax ist, kann der Reduktionskatalysator 17 Ammoniak nur sehr wenig halten. Daher fließt Ammoniak, das aus der wässrigen Harnstofflösung, die von dem Einspritzer 20 eingespritzt wird, erhalten wird, durch den Reduktionskatalysator 17 und den Ammoniakkatalysator 21, ohne dass es von dem Reduktionskatalysator 17 gehalten wird. Wenn die Temperatur des Reduktionskatalysators 17 gleich oder kleiner als die vorbestimmte untere Grenztemperatur Tmin oder gleich oder größer als die vorbestimmte obere Grenztemperatur Tmax ist, steuert die Einspritzersteuerung 32 dementsprechend den Einspritzer 20, um das Einspritzen der wässrigen Harnstofflösung zu stoppen. Daher wird dem Abgas keine wässrige Harnstofflösung zugeführt, es wird ein ineffizienter Verbrauch der wässrigen Harnstofflösung vermieden und es wird kein Ammoniak aus der wässrigen Harnstofflösung erzeugt. Daher kann ein Freisetzen von Ammoniak, das aus der wässrigen Harnstofflösung erhalten wird, an die Atmosphäre verhindert werden, und es kann der Verbrauch der wässrigen Harnstofflösung auf eine geeignete Menge verringert werden.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt und kann beliebig modifiziert werden. Bei der oben beschriebenen Ausführungsform muss nicht gesagt werden, dass Komponenten, die die Ausführungsform bilden, nicht notwendigerweise essenziell sind, mit der Ausnahme, wenn die Komponenten deutlich als essenziell oder im Prinzip als essenziell beschrieben sind. In Fällen, in denen eine Zahl, ein Wert oder eine Menge oder ein Bereich der Komponenten der Ausführungsform in der oben beschriebenen Ausführungsform genannt ist, ist die Ausführungsform nicht auf die spezielle Zahl beschränkt, mit der Ausnahme, wenn die spezielle Zahl deutlich als essenziell beschrieben ist oder im Prinzip deutlich auf die spezielle Zahl begrenzt ist. In Fällen, in denen eine Gestalt oder eine Positionsbeziehung von Komponenten in der oben beschriebenen Ausführungsform genannt ist, ist die Ausführungsform nicht auf die Gestalt oder die Positionsbeziehung beschränkt, mit der Ausnahme, wenn die Gestalt oder die Positionsbeziehung deutlich beschrieben ist oder auf eine spezielle Gestalt oder eine Positionsbeziehung im Prinzip begrenzt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2001-234736 A [0002]
- JP 2009-036055 A [0002]
