DE102019216898A1 - Emission control device - Google Patents

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Arimichi Matsuike
Yoshie Iwawaki
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Abstract

[Aufgabe] Es wird ermöglicht, die Gleichmäßigkeit des NOx/NH-Verhältnisses je nach der Durchflussmenge des Harnstoffwassers und des Abgases geeignet sicherzustellen.[Lösungsmittel]Die Steuerung durch die elektronische Steuereinheit 200 erfolgt derart, dass, der Einspritzung von Harnstoffwasser durch das Harnstoffwassereinspritzventil 4 vorangehend, das Luftein- und Luftauslass-Stellventil 9 allmählich geöffnet wird, um einen Teil des Abgases allmählich in den Teilstrom-Bypasskanal 7 einzuleiten, und zugleich der Flügelwinkel der kleinen variablen Turbine 6 geändert wird, um die Drehgeschwindigkeit der kleinen variablen Turbine 6 allmählich zu erhöhen, wobei, wenn die Drehzahl der Mischturbine 5 eine bestimmte Mischungsstarts-Bezugsdrehzahl Nüberschreitet, der Mischungs-Bypasskanal 8 durch das Mischungs-Stellventil 10 voll verschlossen wird und daraufhin die Einspritzung von Harnstoffwasser durch das Harnstoffwassereinspritzventil 4 gestartet wird.[Task] It is possible to appropriately ensure the uniformity of the NOx / NH ratio depending on the flow rate of the urea water and the exhaust gas. [Solvent] The control by the electronic control unit 200 is such that the urea water injection through the urea water injection valve 4 Previously, the air inlet and outlet control valve 9 is gradually opened to gradually introduce a part of the exhaust gas into the partial flow bypass passage 7, and at the same time the wing angle of the small variable turbine 6 is changed to gradually increase the rotational speed of the small variable turbine 6 Increase, when the speed of the mixing turbine 5 exceeds a certain mixing start reference speed N, the mixing bypass channel 8 is completely closed by the mixing control valve 10 and then the injection of urea water is started by the urea water injection valve 4.

Description

[Technisches Gebiet][Technical field]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsvorrichtung, insbesondere zur Reinigung von aus einer Brennkraftmaschine abgelassenem NOx (Stickoxid) durch ein Reduktionsmittel und einen Katalysator für selektive katalytische Reduktion (SCR: Selective Catalytic Reduction), bei der eine erhöhte Reinigungseffizienz od. dgl. erzielt wird.The present invention relates to an exhaust gas cleaning device, in particular for cleaning NOx (nitrogen oxide) discharged from an internal combustion engine by means of a reducing agent and a catalyst for selective catalytic reduction (SCR: Selective Catalytic Reduction), in which an increased cleaning efficiency or the like is achieved.

[Stand der Technik][State of the art]

Es ist im Allgemeinen bekannt, dass als eines der NOx-Reduzierungssysteme einer Art Brennkraftmaschine, nämlich des Dieselmotors, ein Harnstoff-SCR-System als Abgasreinigungsvorrichtung zur Zersetzung des in Abgas enthaltenen NOx durch eine Reaktion mit dem an einem SCR-Katalysator adsorbierten Ammoniak (NH3) in unschädlichen Stickstoff (N2) und Wasser (H2O) verwendet wird.It is generally known that as one of the NOx reduction systems of a kind of an internal combustion engine, namely the diesel engine, a urea SCR system as an exhaust gas purification device for decomposing the NOx contained in exhaust gas by a reaction with the ammonia (NH 3 ) in harmless nitrogen (N 2 ) and water (H 2 O) is used.

Als ein relativ wichtiger Faktor der Faktoren, die zu einer Erhöhung der NOx-Reinigungseffizienz bei einer aus dem Harnstoff-SCR-System ausgebildeten Abgasreinigungsvorrichtung beitragen, kann die Gleichmäßigkeit des NOx/NH3-Verhältnisses genannt werden.
Das im Auspuffrohr zerstäubte Ammoniak (NH3) wird dem in Abgas enthaltenen Stickoxid beigemischt, wobei bevorzugt wird, dass der Mischungszustand möglichst gleichmäßig ausgebildet wird. Das NOx/NH3-Verhältnis stellt sich als Gleichmäßigkeit des Mischungszustands dar.
As a relatively important factor of the factors contributing to an increase in the NOx purification efficiency in an exhaust gas purification device formed from the urea SCR system, the uniformity of the NOx / NH 3 ratio can be mentioned.
The ammonia (NH 3 ) atomized in the exhaust pipe is mixed with the nitrogen oxide contained in the exhaust gas, it being preferred that the mixing state be as uniform as possible. The NOx / NH 3 ratio is the uniformity of the mixing state.

Als Maßnahme zum Erhöhen der Gleichmäßigkeit des NOx/NH3-Verhältnisses ist bisher z. B. das Verfahren im Allgemeinen bekannt, dass im Auspuffrohr, und zwar stromabwärts des Harnstoffwassereinspritzventils ein als Rührer bezeichnetes plattenartiges Bauteil zur Rührung des Harnstoffwassers und des Stickoxides angeordnet wird (siehe z. B. Patentliteratur 1 od. dgl.).As a measure to increase the uniformity of the NOx / NH 3 ratio, z. For example, the method is generally known that a plate-like component called a stirrer for stirring the urea water and the nitrogen oxide is arranged in the exhaust pipe, downstream of the urea water injection valve (see, for example, patent literature 1 or the like).

Das als Rührer bezeichnete plattenartige Bauteil ist derart ausgebildet, dass an einem das Auspuffrohr querenden flachplattenartigen Bauteil eine Mehrzahl von ausschnittartigen kleinen Zungen vorgesehen ist, die einen bestimmten Winkel mit der Strömungsrichtung des im Auspuffrohr strömenden Abgases einschließen. Gemäß diesem Aufbau werden beim Durchströmen des Harnstoffwassers und des Stickoxides durch die Ausschnittsbereiche die Strömungen durch die kleinen Zungen durcheinander gebracht und somit miteinander verrührt, wodurch ein hoch gleichmäßiger Mischungszustand erzeugt wird.The plate-like component referred to as a stirrer is designed such that a plurality of cutout-like small tongues are provided on a flat plate-like component crossing the exhaust pipe and enclose a certain angle with the direction of flow of the exhaust gas flowing in the exhaust pipe. According to this structure, when the urea water and the nitrogen oxide flow through the cut-out areas, the flows through the small tongues are mixed up and thus stirred together, thereby producing a highly uniform mixing state.

[Ältere technische Literatur][Older technical literature]

[Patentliteratur][Patent literature]

[Patentliteratur 1] JP Patentoffenlegungsschrift Nr. 2009-24655[Patent Literature 1] JP Patent Laid-Open No. 2009-24655

[Zusammenfassung der Erfindung]SUMMARY OF THE INVENTION

[Aufgabe der Erfindung]OBJECT OF THE INVENTION

Da der oben erwähnte Rührer allerdings keinen beweglichen Bereich aufweist und im Gesamtaufbau mechanisch befestigt ist, erfolgt keine der Durchflussmenge des Harnstoffwassers und des Abgases entsprechende Rührung. Deshalb wird angenommen, dass es schwierig ist, einen gleichmäßigen Zustand in einem geeigneten Maß beizubehalten.However, since the stirrer mentioned above has no movable area and is mechanically fastened in its overall structure, there is no stirring corresponding to the flow rate of the urea water and the exhaust gas. Therefore, it is believed that it is difficult to maintain a steady state at an appropriate level.

Der vorliegenden Erfindung liegen die oben erwähnten Umstände zugrunde. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Abgasreinigungsvorrichtung bereitzustellen, bei der die Gleichmäßigkeit des NOx/NH3-Verhältnisses je nach der Flussmenge des Harnstoffwassers und des Abgases in geeigneter Weise sichergestellt werden kann.The present invention is based on the above-mentioned circumstances. The object of the invention is to provide an exhaust gas cleaning device in which the uniformity of the NOx / NH 3 ratio can be ensured in a suitable manner depending on the flow rate of the urea water and the exhaust gas.

[Mittel zum Lösen der Aufgabe][Means for Solving the Task]

Zum Lösen der obigen Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Abgasreinigungsvorrichtung, bei der die Einspritzung von Harnstoffwasser bei einem SCR-Katalysator durch eine elektronische Steuereinheit gesteuert wird und dadurch eine Reinigung des von einer an einem Fahrzeug montierten Brennkraftmaschine abgegebenen Stickoxides ermöglicht wird, erfindungsgemäß derart aufgebaut,
dass in einem Auspuffrohr zwischen einem Harnstoffwassereinspritzventil zur Einspritzung von Harnstoffwasser und dem SCR-Katalysator eine Mischturbine einer Mischvorrichtung, die aus einer kleinen variablen Turbine und der Mischturbine mit jeweils miteinander verbundenen Drehwellen ausgebildet ist und zur Mischung von Harnstoffwasser und Stickoxid dient, und ein vor und hinter der Mischturbine das Auspuffrohr umgehender Mischungs-Bypasskanal vorgesehen sind, dass an einer Verbindungsposition des Auspuffrohrs und des Mischungs-Bypasskanals auf der Seite des Harnstoffwassereinspritzventils ein Mischungs-Stellventil vorgesehen ist,
dass ein Teilstrom-Bypasskanal vorgesehen ist, durch den ein Teil des Abgases im Auspuffrohr stromaufwärts eines im Auspuffrohr angeordneten Aufladers abgeteilt wird und zur Stromabwärtsseite des Aufladers zurückgeführt wird, wobei im Teilstrom-Bypasskanal die kleine variable Turbine vorgesehen ist und stromaufwärts des Teilstrom-Bypasskanals an der Verbindungsposition mit dem Auspuffrohr ein Luftein- und Luftauslass-Stellventil vorgesehen ist,
dass die elektronische Steuereinheit derart aufgebaut ist, dass die elektronische Steuereinheit, der Einspritzung von Harnstoffwasser durch das Harnstoffwassereinspritzventil vorangehend, das Luftein- und Luftauslass-Stellventil allmählich öffnet, um einen Teil des Abgases allmählich in den Teilstrom-Bypasskanal einzuleiten, und zugleich den Flügelwinkel der kleinen variablen Turbine ändert, um die Drehgeschwindigkeit der kleinen variablen Turbine allmählich zu erhöhen, wobei, wenn die Drehzahl der Mischturbine eine bestimmte Bezugsdrehzahl überschreitet, der Mischungs-Bypasskanal durch das Mischungs-Stellventil voll verschlossen wird und daraufhin die Einspritzung von Harnstoffwasser durch das Harnstoffwassereinspritzventil gestartet wird.
In order to achieve the above object of the present invention, the exhaust gas purification device, in which the injection of urea water in an SCR catalytic converter is controlled by an electronic control unit and thereby enables the nitrogen oxide emitted by an internal combustion engine mounted on a vehicle to be cleaned, is constructed according to the invention in such a way that
that in an exhaust pipe between a urea water injection valve for injecting urea water and the SCR catalytic converter, a mixing turbine of a mixing device, which is formed from a small variable turbine and the mixing turbine, each with interconnected rotary shafts and used to mix urea water and nitrogen oxide, and a before and behind the mixing turbine, the bypass duct bypassing the exhaust pipe is provided, that a mixing control valve is provided at a connection position of the exhaust pipe and the mixing bypass duct on the side of the urea water injection valve,
that a partial flow bypass duct is provided, through which a part of the exhaust gas in the exhaust pipe is divided upstream of a supercharger arranged in the exhaust pipe and is returned to the downstream side of the supercharger, the small variable turbine being provided in the partial flow bypass duct and upstream of the partial flow bypass duct an air inlet and air outlet control valve is provided in the connection position with the exhaust pipe,
that the electronic control unit is constructed in such a way that the electronic control unit, prior to the injection of urea water through the urea water injection valve, gradually opens the air inlet and outlet control valve in order to gradually introduce part of the exhaust gas into the partial flow bypass duct and at the same time the wing angle of the small variable turbine changes to gradually increase the rotating speed of the small variable turbine, wherein when the speed of the mixing turbine exceeds a certain reference speed, the mixture bypass passage is fully closed by the mixture control valve, and then the injection of urea water through the urea water injection valve is started becomes.

[Effekte der Erfindung]Effects of the Invention

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Abgasreinigungsvorrichtung derart aufgebaut, dass, anders als herkömmliche passive Rührer, eine ausschließlich zum Mischen betriebene Turbine durch Abgasenergie gedreht wird. Dadurch ist der Effekt erzielbar, dass eine Abgasreinigungsvorrichtung bereitgestellt werden kann, bei der die Gleichmäßigkeit des NOx/NH3-Verhältnisses erheblich erhöht wird und die somit eine gute Reinigungseffizienz aufweist.
Es ist nicht nur vorgesehen, dass ein Teil des Abgases als Teilstrom abgeteilt wird, nur wenn Abgas für die Mischturbine benötigt wird, sondern auch vorgesehen, dass je nach dem Teilstromsgrad der Flügelwinkel der variablen Turbine des Aufladers eingestellt wird, wodurch die durch den Teilstrom bedingte Schwankung des aufgeladenen Drucks gedämpft wird. Dadurch werden Einflüsse auf die Steuerung des aufgeladenen Drucks minimiert, und zugleich wird die Gleichmäßigkeit des NOx/NH3-Verhältnisses erhöht.
According to the present invention, the exhaust gas purification device is constructed in such a way that, unlike conventional passive stirrers, a turbine operated exclusively for mixing is rotated by exhaust gas energy. As a result, the effect can be achieved that an exhaust gas purification device can be provided in which the uniformity of the NOx / NH 3 ratio is considerably increased and which therefore has good purification efficiency.
It is not only provided that part of the exhaust gas is divided as a partial flow only if exhaust gas is required for the mixing turbine, but also that depending on the partial flow rate, the blade angle of the variable turbine of the supercharger is adjusted, as a result of which the condition caused by the partial flow Fluctuation of the supercharged pressure is damped. This minimizes influences on the control of the supercharged pressure and at the same time increases the uniformity of the NOx / NH 3 ratio.

FigurenlisteFigure list

  • [1] ist eine Aufbauansicht zum Zeigen eines Aufbaubeispiels für die Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.[ 1 ] is a construction view showing a construction example of the exhaust gas purification device according to the embodiment of the present invention.
  • [2] ist ein Ablaufdiagramm für ein Unterprogramm zum Zeigen der Arbeitsschritte der Betriebssteuerung, die durch die Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden.[ 2nd ] is a flowchart for a subroutine to show the operations of the operation control performed by the exhaust gas purification device according to the embodiment of the present invention.
  • [3] zeigt schematische Darstellungen zur schematischen Erläuterung der Änderungen des Hauptteilszustandes bei der Durchführung der Betriebssteuerung an der Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei 3(A) eine schematische Darstellung zum schematischen Zeigen der Änderung des dem im Inneren der elektronischen Steuereinheit erzeugten Befehl zur Einspritzung von Harnstoffwasser entsprechenden Befehlssignals ist, 3(B) eine schematische Darstellung zum schematischen Zeigen des geöffneten und geschlossenen Zustandes des Luftein- und Luftauslass-Stellventils ist, 3(C) eine schematische Darstellung zum schematischen Zeigen der Änderung des aufgeladenen Drucks ist, 3(D) eine schematische Darstellung zum schematischen Zeigen der Änderung des Flügelwinkels der variablen Turbine ist und 3(E) eine schematische Darstellung zum schematischen Zeigen der Änderung der Drehgeschwindigkeit der Mischturbine ist.[ 3rd ] shows schematic representations for schematically explaining the changes in the main part state when performing the operation control on the exhaust gas purification device according to the embodiment of the present invention, wherein 3 (A) FIG. 2 is a schematic illustration for schematically showing the change in the command signal corresponding to the command for injecting urea water generated inside the electronic control unit, FIG. 3 (B) FIG. 2 is a schematic illustration for schematically showing the open and closed state of the air inlet and air outlet control valve, FIG. 3 (C) FIG. 2 is a schematic diagram for schematically showing the change in the supercharged pressure, 3 (D) FIG. 2 is a schematic diagram for schematically showing the change in the wing angle of the variable turbine; and 3 (E) is a schematic diagram for schematically showing the change in the rotational speed of the mixing turbine.

[Ausführungsform der Erfindung]Embodiment of the Invention

Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 erläutert.
Die vorliegende Erfindung wird nicht auf die nachher erläuterten Bauteile, die Anordnungsarten od. dgl. beschränkt und kann im Bereich des Wesens der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Arten variiert werden.
Zunächst wird ein Aufbaubeispiel für die Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 erläutert. Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Abgasreinigungsvorrichtung aus einem Dieseloxidationskatalysator (DOC: Diesel Oxidation Catalyst) 2, der in einem Auspuffrohr 1 an einer geeigneten Position angeordnet ist, einem Katalysator für selektive katalytische Reduktion (SCR: Selective Catalytic Reduction) 3, einem Harnstoffwassereinspritzventil 4, einer Mischvorrichtung 100 und einer elektronischen Steuereinheit 200 zur Betriebssteuerung der Mischvorrichtung 100 und dgl. als hauptsächlichen Bestandelementen ausgebildet.
An embodiment of the present invention will now be described with reference to FIG 1 to 3rd explained.
The present invention is not limited to the components, the arrangement types or the like explained below and can be varied in various ways within the scope of the essence of the present invention.
First, a construction example of the exhaust gas purification device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG 1 explained. According to the embodiment of the present invention, the exhaust gas purification device is made of a Diesel Oxidation Catalyst (DOC) 2, which is in an exhaust pipe 1 is arranged at a suitable position, a catalyst for selective catalytic reduction (SCR) 3, a urea water injection valve 4th , a mixing device 100 and an electronic control unit 200 for operating control of the mixing device 100 and the like. Formed as main constituent elements.

Nachstehend wird die Abgasreinigungsvorrichtung konkret erläutert. Im Auspuffrohr 1 sind der Dieseloxidationskatalysator 2 und der SCR-Katalysator 3 von der Stromaufwärtsseite zur Stromabwärtsseite in dieser Reihenfolge angeordnet.
Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein sogenanntes Harnstoff-SCR-System mit dem SCR-Katalysator 3 ausgebildet.
Nämlich ist das Harnstoffwassereinspritzventil 4 zur Einspritzung von Harnstoffwasser im Auspuffrohr 1 an einer geeigneten Position, und zwar stromaufwärts des SCR-Katalysators 3 vorgesehen, und zwischen dem Harnstoffwassereinspritzventil 4 und dem SCR-Katalysator 3 ist die Mischvorrichtung 100 zur ausreichenden Verteilung des Harnstoffwassers im Auspuffrohr 1 vorgesehen.
The exhaust gas purification device is specifically explained below. In the exhaust pipe 1 are the diesel oxidation catalyst 2nd and the SCR catalyst 3rd arranged from the upstream side to the downstream side in this order.
According to the embodiment of the present invention is a so-called urea SCR system with the SCR catalyst 3rd educated.
That is the urea water injection valve 4th for injecting urea water into the exhaust pipe 1 at a suitable position, upstream of the SCR catalytic converter 3rd provided, and between the urea water injection valve 4th and the SCR catalyst 3rd is the mixing device 100 for sufficient distribution of urea water in the exhaust pipe 1 intended.

Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist außer der Abgasreinigungsvorrichtung 501 ein Auflader 502, wie als nächstes erläutert, vorgesehen.
Nämlich ist der Auflader 502 derart ausgebildet, dass eine variable Turbine 51 im Auspuffrohr 1 an einer geeigneten Position, und zwar stromaufwärts des Dieseloxidationskatalysators 2 vorgesehen ist, ein Kompressor 52, der mit der Drehwelle der variablen Turbine 51 verbunden ist, in einem Saugluftrohr 50 an einer geeigneten Position vorgesehen ist und der Auflader 502 einen allgemein bekannten Aufbau aus diesen hauptsächlichen Bestandelementen aufweist.
According to the embodiment of the present invention, besides the exhaust gas purification device 501 a charger 502 , as explained next.
That is the charger 502 designed such that a variable turbine 51 in the exhaust pipe 1 in a suitable position upstream of the diesel oxidation catalyst 2nd a compressor is provided 52 that with the rotating shaft of the variable turbine 51 is connected in a suction pipe 50 is provided in a suitable position and the charger 502 has a generally known structure from these main constituent elements.

Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Mischvorrichtung 100, wie als nächstes erläutert, ausgebildet.
Die Mischvorrichtung 100 ist aus einer Mischturbine 5, einer kleinen variablen Turbine 6, einem Teilstrom-Bypasskanal 7, einem Mischungs-Bypasskanal 8, einem Luftein- und Luftauslass-Stellventil 9 und einem Mischungs-Stellventil 10 ausgebildet.
According to the embodiment of the present invention, the mixing device 100 , as explained next.
The mixing device 100 is from a mixing turbine 5 , a small variable turbine 6 , a partial flow bypass duct 7 , a mix bypass channel 8th , an air inlet and outlet control valve 9 and a mixture control valve 10th educated.

Der Teilstrom-Bypasskanal 7 ist derart vorgesehen, um eine geeignete von der variablen Turbine 51 stromaufwärtsseitige Position des Auspuffrohrs 1 mit einer geeigneten von der variablen Turbine 51 stromabwärtsseitigen Position zu verbinden. An einem Ende des Teilstrom-Bypasskanals 7, nämlich einem von der variablen Turbine 51 stromaufwärtsseitigen sich ans Auspuffrohr 1 anschließenden Bereich, ist das Luftein- und Luftauslass-Stellventil 9 vorgesehen.
Des Weiteren ist die kleine variable Turbine 6 im Teilstrom-Bypasskanal 7 an einer geeigneten Position vorgesehen.
The partial flow bypass channel 7 is provided to be an appropriate one of the variable turbine 51 upstream position of the exhaust pipe 1 with a suitable from the variable turbine 51 connect downstream position. At one end of the partial flow bypass channel 7 , namely one from the variable turbine 51 upstream facing the exhaust pipe 1 adjoining area is the air inlet and outlet control valve 9 intended.
Furthermore, the small variable turbine 6 in the partial flow bypass channel 7 provided at a suitable position.

Die kleine variable Turbine 6 weist einen dem Aufbau der variablen Turbine 51 im Wesentlichen gleichen Aufbau auf. Nämlich weist die kleine variable Turbine 6 eine Mehrzahl von beweglichen Flügeln (nicht dargestellt) auf. Durch eine Änderung der relativen Richtungen und des Abstands der einander benachbarten beweglichen Flügel ist die Menge des in die Turbine (nicht dargestellt) einströmenden Abgases einstellbar, wodurch die Drehgeschwindigkeit einstellbar ist.The small variable turbine 6 shows the structure of the variable turbine 51 essentially the same structure. Namely, the small variable turbine 6 a plurality of movable wings (not shown). The amount of exhaust gas flowing into the turbine (not shown) can be adjusted by changing the relative directions and the spacing of the mutually adjacent movable blades, as a result of which the rotational speed can be adjusted.

Die beweglichen Flügel (nicht dargestellt) der kleinen variablen Turbine 6 sind durch die elektronische Steuereinheit 200 einstellbar.
Die Drehwelle (nicht dargestellt) der kleinen variablen Turbine 6 ist mit der Drehwelle (nicht dargestellt) der nachher erläuterten Mischturbine 5 wechselseitig verbunden.
The moving blades (not shown) of the small variable turbine 6 are through the electronic control unit 200 adjustable.
The rotating shaft (not shown) of the small variable turbine 6 is with the rotary shaft (not shown) of the mixing turbine explained below 5 mutually connected.

Die Mischturbine 5 ist im Auspuffrohr 1 an einer geeigneten Position zwischen einer Stromabwärtsseite des Harnstoffwassereinspritzventils 4 und dem SCR-Katalysator 3 vorgesehen.
Die Mischturbine 5 unterscheidet sich von der oben erwähnten kleinen variablen Turbine 6 und weist keine beweglichen Flügel auf, sondern weist befestigte Turbinenschaufeln (nicht dargestellt) auf.
The mixing turbine 5 is in the exhaust pipe 1 at an appropriate position between a downstream side of the urea water injection valve 4th and the SCR catalyst 3rd intended.
The mixing turbine 5 differs from the small variable turbine mentioned above 6 and has no movable blades, but has attached turbine blades (not shown).

Die Mischturbine 5 wird durch unmittelbare Beaufschlagung durch Abgas gedreht und kann zugleich durch die Drehkraft der oben erwähnten kleinen variablen Turbine 6 gedreht werden, wie nachher näher erläutert.
Nahe der Mischturbine 5 ist ein Drehungssensor 11 vorgesehen, durch den die Drehgeschwindigkeit der Mischturbine 5 erfassbar ist. Das Erfassungssignal wird in die elektronische Steuereinheit 200 eingegeben.
The mixing turbine 5 is rotated by direct exposure to exhaust gas and can at the same time by the torque of the small variable turbine mentioned above 6 be rotated, as explained in more detail below.
Near the mixing turbine 5 is a rotation sensor 11 provided by which the rotational speed of the mixing turbine 5 is detectable. The detection signal is sent to the electronic control unit 200 entered.

Der Mischungs-Bypasskanal 8 ist derart vorgesehen, um eine geeignete von der Mischturbine 5 stromaufwärtsseitige Position des Auspuffrohrs 1 mit einer geeigneten von der Mischturbine 5 stromabwärtsseitigen Position zu verbinden.
Am Verbindungsbereich des Mischungs-Bypasskanals 8 und des Auspuffrohrs 1 ist das Mischungs-Stellventil 10 vorgesehen.
The mix bypass channel 8th is provided to be suitable from the mixing turbine 5 upstream position of the exhaust pipe 1 with a suitable one from the mixing turbine 5 connect downstream position.
At the connection area of the mixture bypass channel 8th and the exhaust pipe 1 is the mixture control valve 10th intended.

Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Mischungs-Stellventil 10 den Aufbau eines sogenannten Drei-Wege-Ventils auf.
Durch das Mischungs-Stellventil 10 kann das den Dieseloxidationskatalysator 2 durchströmende Abgas in zwei Richtungen, nämlich zu der Seite der Mischturbine 5 und der Seite des Mischungs-Bypasskanals 8, abgeteilt werden.
According to the embodiment of the present invention, the mixture control valve 10th the construction of a so-called three-way valve.
Through the mixture control valve 10th can the diesel oxidation catalyst 2nd Exhaust gas flowing through in two directions, namely to the side of the mixing turbine 5 and the side of the mix bypass channel 8th , can be divided.

Das Mischungs-Stellventil 10 weist den Aufbau auf, dass z. B. bei großem Ventilöffnungsgrad zur Seite der Mischturbine 5 der Ventilöffnungsgrad zur Seite des Mischungs-Bypasskanals 8 klein wird, so dass bei voll geöffnetem 100%igen Ventilöffnungsgrad zur Seite der Mischturbine 5 der Ventilöffnungsgrad zur Seite des Mischungs-Bypasskanals 8 voll geschlossen, also 0%ig ist.
Wenn, gegenteilig wie das obige Beispiel, der Ventilöffnungsgrad zur Seite des Mischungs-Bypasskanals 8 vergrößert wird, wird der Ventilöffnungsgrad zur Seite der Mischturbine 5 dagegen proportional verkleinert.
The mixture control valve 10th has the structure that z. B. with a large degree of valve opening to the side of the mixing turbine 5 the valve opening degree to the side of the mixture bypass channel 8th becomes small, so that when the valve opening degree is fully open to the side of the mixing turbine 5 the valve opening degree to the side of the mixture bypass channel 8th fully closed, i.e. 0%.
If, contrary to the above example, the valve opening degree to the side of the mixture bypass channel 8th is increased, the valve opening degree to the side of the mixing turbine 5 on the other hand, proportionally reduced.

Das Luftein- und Luftauslass-Stellventil 9 und das Mischungs-Stellventil 10 sind ebenfalls derart ausgeführt, dass die Öffnung und die Schließung der Ventile, wie nachher erläutert, durch die elektronische Steuereinheit 200 gesteuert werden.
Der Ventilöffnungsgrad des am stromaufwärtsseitigen Ende des Teilstrom-Bypasskanals 7 vorgesehenen Luftein- und Luftauslass-Stellventils 9 ist durch die elektronische Steuereinheit 200 einstellbar, wodurch die Menge des vom Auspuffrohr 1 in den Teilstrom-Bypasskanal 7 einströmenden Abgases einstellbar ist.
Der Ventilöffnungsgrad des am stromaufwärtsseitigen Ende des Mischungs-Bypasskanals 8 vorgesehenen Mischungs-Stellventils 10 ist durch die elektronische Steuereinheit 200 einstellbar, wodurch die Menge des vom Auspuffrohr 1 in den Mischungs-Bypasskanal 8 einströmenden Abgases einstellbar ist.
The air inlet and outlet control valve 9 and the mixture control valve 10th are also designed so that the opening and closing of the valves, as explained later, by the electronic control unit 200 to be controlled.
The valve opening degree of the at the upstream end of the partial flow bypass channel 7 provided air inlet and outlet control valve 9 is through the electronic control unit 200 adjustable, making the Amount of that from the exhaust pipe 1 into the partial flow bypass channel 7 incoming exhaust gas is adjustable.
The valve opening degree of the at the upstream end of the mixture bypass channel 8th provided mixing control valve 10th is through the electronic control unit 200 adjustable, reducing the amount of exhaust pipe 1 into the mix bypass channel 8th incoming exhaust gas is adjustable.

Die elektronische Steuereinheit 200 ist z. B. aus hauptsächlich einem Mikrocomputer mit einem allgemein bekannten Aufbau, Speicherelementen (nicht dargestellt) wie RAM, ROM od. dgl. und Ein- und Ausgabenschnittstellenschaltungen (nicht dargestellt) als hauptsächlichen Bestandelementen ausgebildet.The electronic control unit 200 is z. B. mainly from a microcomputer with a well-known structure, memory elements (not shown) such as RAM, ROM or the like. And input and output interface circuits (not shown) formed as the main constituent elements.

In die elektronische Steuereinheit 200 werden außer dem Erfassungssignal des vorher erwähnten Drehungssensors 11 verschiedene von nicht dargestellten Sensoren od. dgl. erfasste, für die Betriebssteuerung des Fahrzeugs erforderliche Signale, z. B. hinsichtlich des Atmosphärendrucks, der Motordrehzahl, des Pedalöffnungsgrads, der Temperatur des Motorkühlwassers od. dgl., eingegeben.
Die obigen verschiedenen in die elektronische Steuereinheit 200 eingegebenen Erfassungssignale werden hauptsächlich zur Einspritzungssteuerung von Harnstoffwasser verwendet und dienen der nachher erläuterten Betriebssteuerung od. dgl. der Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In the electronic control unit 200 in addition to the detection signal of the aforementioned rotation sensor 11 Various sensors or the like, not shown. Detected signals required for the operational control of the vehicle, e.g. B. with respect to the atmospheric pressure, the engine speed, the pedal opening degree, the temperature of the engine cooling water or the like. Entered.
The above various in the electronic control unit 200 Input detection signals are mainly used for the injection control of urea water and are used for the operation control or the like explained later. The exhaust gas purification device according to the embodiment of the present invention.

Als nächstes werden die von der elektronischen Steuereinheit 200 durchgeführten Arbeitsschritte zur Betriebssteuerung der Abgasreinigungsvorrichtung 501 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf das in 2 gezeigte Ablaufdiagramm für ein Unterprogramm erläutert.
Vor allem wird vorausgesetzt, dass die elektronische Steuereinheit 200 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung derart ausgeführt ist, dass die elektronische Steuereinheit 200 eine der herkömmlichen Betriebssteuerung gleiche Betriebssteuerung des Aufladers 502 und eine der herkömmlichen Betriebssteuerung gleiche Betriebssteuerung der Abgasreinigungsvorrichtung, die die Einspritzung durch das Harnstoffwassereinspritzventils 4 bewirkt, durchführen kann.
Next are those from the electronic control unit 200 performed steps for operating control of the exhaust gas purification device 501 according to the embodiment of the present invention with reference to the in 2nd Flowchart shown for a subroutine explained.
Above all, it is assumed that the electronic control unit 200 According to the embodiment of the present invention, the electronic control unit 200 an operation control of the supercharger which is the same as the conventional operation control 502 and an operation control of the exhaust gas purification device which is the same as the conventional operation control and which controls the injection by the urea water injection valve 4th causes, can perform.

Wird die Behandlung durch die elektronische Steuereinheit 200 gestartet, wird zunächst bestimmt, ob ein Befehl zur Einspritzung von Harnstoffwasser vorhanden ist (siehe Schritt S110 in 2).
Wie oben erläutert wurde, ist es vorausgesetzt, dass die elektronische Steuereinheit 200 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine herkömmliche grundsätzliche Steuerung für die Abgasreinigungsvorrichtung durchführt. Dabei wird der Befehl zur Einspritzung von Harnstoffwasser aufgrund dieser herkömmlichen Steuerung für die Abgasreinigungsvorrichtung im Inneren der elektronischen Steuereinheit 200 erzeugt, wenn eine Harnstoffwassereinspritzung beim SCR-Katalysator 3 erforderlich ist.
Will the treatment by the electronic control unit 200 started, it is first determined whether there is a command to inject urea water (see step S110 in 2nd ).
As explained above, it is assumed that the electronic control unit 200 according to the embodiment of the present invention performs a conventional basic control for the exhaust gas purification device. Here, the command to inject urea water based on this conventional control for the exhaust gas purification device inside the electronic control unit 200 generated when a urea water injection on the SCR catalytic converter 3rd is required.

Wird in Schritt S110 bestimmt, dass ein Befehl zur Einspritzung von Harnstoffwasser erzeugt wurde (vorhanden ist) (im Fall JA), geht der Arbeitsprozess mit dem nächstes erläuterten Schritt S120 weiter. Wird bestimmt, dass kein Befehl zur Einspritzung von Harnstoffwasser erzeugt wurde (vorhanden ist) (im Fall NEIN), geht der Arbeitsprozess mit dem nachher erläuterten Schritt S180 weiter.
In Schritt S120 wird eine allmähliche Öffnung des Luftein- und Luftauslass-Stellventils gestartet, und gleichzeitig wird eine Nachstellung des Flügelwinkels durchgeführt.
Will in step S110 determines that a command to inject urea water has been generated (is present) (in the case of YES), the process proceeds to the next step S120 continue. If it is determined that no command to inject urea water has been generated (is present) (in the case of NO), the work process proceeds to the step explained below S180 continue.
In step S120 a gradual opening of the air inlet and air outlet control valve is started and at the same time an adjustment of the wing angle is carried out.

In der Betriebssteuerung der Abgasreinigungsvorrichtung 501 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die kleine variable Turbine 6 durch einen Teil des Abgases gedreht. Dafür ist es erforderlich, das Luftein- und Luftauslass-Stellventil 9 zu öffnen, um dadurch einen Teil des Abgases in den Teilstrom-Bypasskanal 7 einzuleiten. Dabei darf der Teilstrom des Abgases durch das Luftein- und Luftauslass-Stellventil 9 möglichst keinen äußeren Störfaktor für die Steuerung des aufgeladenen Drucks durch den Auflader 502 darstellen.
Daher wird der Ventilöffnungsgrad des Luftein- und Luftauslass-Stellventils 9 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht sofort auf den erforderlichen Ventilöffnungsgrad umgestellt, sondern wird bis zum erforderlichen Ventilöffnungsgrad allmählich vergrößert.
In the operation control of the exhaust gas purification device 501 according to the embodiment of the present invention, the small variable turbine 6 rotated through part of the exhaust gas. This requires the air inlet and outlet control valve 9 to open, thereby part of the exhaust gas in the partial flow bypass channel 7 initiate. The partial flow of the exhaust gas is allowed through the air inlet and outlet control valve 9 as far as possible no external interference factor for the control of the supercharged pressure by the supercharger 502 represent.
Therefore, the valve opening degree of the air inlet and air outlet control valve 9 According to the embodiment of the present invention, it is not immediately changed over to the required valve opening degree, but is gradually increased to the required valve opening degree.

Dabei wird neben der allmählichen Öffnung des Luftein- und Luftauslass-Stellventils 9 auch eine Einstellung des Flügelwinkels (Nachstellung des Flügelwinkels) der variablen Turbine 51 durchgeführt, um dadurch die Absenkung der Drehgeschwindigkeit der variablen Turbine 51 durch die Reduzierung des in die variablen Turbine 51 einströmenden Abgases auszugleichen.In addition to the gradual opening of the air inlet and air outlet control valve 9 also an adjustment of the wing angle (adjustment of the wing angle) of the variable turbine 51 performed, thereby reducing the speed of rotation of the variable turbine 51 by reducing the in the variable turbine 51 equalize incoming exhaust gas.

Anschließend werden die Einspritzungsmenge des Harnstoffwassers und die Abgasdurchflussmenge berechnet (siehe Schritt S130 in 2).
Die Berechnung der Einspritzungsmenge des Harnstoffwassers und der Abgasdurchflussmenge ist nicht für die vorliegende Erfindung spezifisch, sondern wird aufgrund der herkömmlichen Betriebssteuerung der Abgasreinigungsvorrichtung durchgeführt.
Bei der Einspritzungsmenge des Harnstoffwassers handelt es sich um die Menge des vom Harnstoffwassereinspritzventil 4 einzuspritzenden Harnstoffwassers, die normalerweise aufgrund der Abgabemenge des Stickoxides je nach der Abgasdurchflussmenge und dem Betriebszustand od. dgl. berechnet wird.
Then the injection amount of urea water and the exhaust gas flow rate are calculated (see step S130 in 2nd ).
The calculation of the injection amount of the urea water and the exhaust gas flow rate is not specific to the present invention, but is performed based on the conventional operation control of the exhaust gas purification device.
The urea water injection amount is the amount of the urea water injection valve 4th urea water to be injected, which is normally calculated on the basis of the amount of nitrogen oxide released, depending on the exhaust gas flow rate and the operating state or the like.

Da die erforderliche Einspritzungsmenge des Harnstoffwassers in Abhängigkeit von den Spezifikationen od. dgl. des Fahrzeugs unterschiedlich ist, wird es bevorzugt, dass die erforderliche Einspritzungsmenge des Harnstoffwassers unter Berücksichtigung der Spezifikationen od. dgl. des Fahrzeugs aufgrund von Experimentsergebnissen und Simulationsergebnissen durch eine vorgegebene Operationsformel, ein Diagramm od. dgl. berechnet wird.
Die Durchflussmenge des Abgases wird z. B. aufgrund des Erfassungswertes durch einen Luftdurchflussmesser (nicht dargestellt), durch ein AGR-Ventil (nicht dargestellt) od. dgl. durch eine allgemein bekannte Berechnungsformel od. dgl. berechnet.
Since the required injection amount of the urea water differs depending on the specifications or the like of the vehicle, it is preferable to take the required injection amount of the urea water into consideration the specifications or the like of the vehicle is calculated on the basis of experiment results and simulation results by means of a predetermined operating formula, a diagram or the like.
The flow rate of the exhaust gas is e.g. B. based on the detection value by an air flow meter (not shown), by an EGR valve (not shown) or the like. Calculated by a well-known calculation formula or the like.

Anschließend wird die Drehung der kleinen variablen Turbine eingestellt (siehe Schritt S140 in 2).
Um die Drehgeschwindigkeit der kleinen variablen Turbine 6 aufgrund der in Schritt S130 berechneten Einspritzungsmenge des Harnstoffwassers und der Durchflussmenge des Abgases zu erhöhen, wird eine Stelleinrichtung (nicht dargestellt) zur Einstellung des Flügelwinkels durch die elektronische Steuereinheit 200 angetrieben, wodurch der Flügelwinkel zu einem geeigneten Flügelwinkel eingestellt wird.
Then the rotation of the small variable turbine is set (see step S140 in 2nd ).
The speed of rotation of the small variable turbine 6 due to the in step S130 To increase the calculated injection amount of the urea water and the flow rate of the exhaust gas, an adjusting device (not shown) for adjusting the wing angle by the electronic control unit 200 driven, whereby the wing angle is adjusted to a suitable wing angle.

Die Einstellung des Flügelwinkels erfolgt derart, dass der Flügelwinkel allmählich geändert wird, bis die durch den Drehungssensor 11 erfasste Drehzahl der Mischturbine 5 die Vollöffnungs-Bezugsdrehzahl Nup überschreitet (siehe Schritt S150 in 2).
Die Vollöffnungs-Bezugsdrehzahl Nup wird vorzugsweise nach dem Gesichtspunkt, ob der Drehungszustand für das Erreichen des Mischungszustandes geeignet ist, in dem das durch die Harnstoffwassereinspritzung eingespritzte Harnstoffwasser ausreichend verteilt ist und dem Abgas geeignet beigemischt ist, aufgrund von Experimentsergebnissen, Simulationsergebnissen od. dgl. festgelegt.
Hinsichtlich der Einstellung des Ventilöffnungsgrads des Luftein- und Luftauslass-Stellventils 9 und der Einstellung des Flügelwinkels der variablen Turbine 51 ist es wünschenswert, die jeweiligen Stellwerte einer Filterverarbeitung zu unterziehen, um die Änderung des Ventilöffnungsgrads und die Änderung des Flügelwinkels abzumildern und dadurch in der Praxis keine empfindliche Reaktion im Übergangsbereich zu bewirken.
The setting of the wing angle is carried out in such a way that the wing angle is changed gradually until that by the rotation sensor 11 recorded speed of the mixing turbine 5 the full opening reference speed N up exceeds (see step S150 in 2nd ).
The full opening reference speed N up is preferably determined based on experiment results, simulation results or the like, based on the point of view of whether the rotation state is suitable for reaching the mixing state in which the urea water injected by the urea water injection is sufficiently distributed and appropriately mixed with the exhaust gas.
Regarding the setting of the valve opening degree of the air inlet and outlet control valve 9 and the adjustment of the wing angle of the variable turbine 51 it is desirable to subject the respective manipulated values to filter processing in order to mitigate the change in the degree of valve opening and the change in the wing angle and in this way in practice not to cause a sensitive reaction in the transition region.

Wird in Schritt S150 bestimmt, dass die Drehzahl der Mischturbine 5 die Mischungsstarts-Bezugsdrehzahl Nup überschreitet (im Fall JA), wird der Mischungs-Bypasskanal 8 voll verschlossen (siehe Schritt S160 in 2).
Nämlich wird im Mischungs-Stellventil 10 jeweils der Ventilöffnungsgrad zur Seite des Mischungs-Bypasskanals 8 auf 0% und der Ventilöffnungsgrad zur Seite der Mischturbine 5 auf 100% festgelegt. Infolgedessen wird der Mischungs-Bypasskanal 8 voll verschlossen, so dass sämtliches den Dieseloxidationskatalysator 2 durchströmendes Abgas in die Mischturbine 5 einströmt.
Will in step S150 determines that the speed of the mixing turbine 5 the mix start reference speed N up exceeds (in the case of YES), the mix bypass channel 8th fully closed (see step S160 in 2nd ).
Namely, in the mixture control valve 10th the degree of valve opening to the side of the mixing bypass channel 8th to 0% and the valve opening degree to the side of the mixing turbine 5 set to 100%. As a result, the mix bypass channel 8th fully closed so that all of the diesel oxidation catalyst 2nd exhaust gas flowing into the mixing turbine 5 flows in.

Anschließend wird die Einspritzung von Harnstoffwasser gestartet (siehe Schritt S170 in 2).
Nämlich wird das Harnstoffwassereinspritzventil 4 angetrieben, um eine bestimmte Menge von Harnstoffwasser ins Auspuffrohr 1 einzuspritzen.
Das eingespritzte Harnstoffwasser strömt zusammen mit Abgas in die Mischturbine 5 ein und wird durch die sich in einem ausreichend gedrehten Zustand befindende Mischturbine 5 verteilt und umgerührt. Dadurch werden Stickoxid (NOx) und Ammoniak (NH3) ausreichend miteinander gemischt (Mischung) und strömen daraufhin in den SCR-Katalysator 3 ein. Daher wird die Gleichmäßigkeit des NOx/NH3-Verhältnisses im SCR-Katalysator 3 im Vergleich zu einer herkömmlichen Abgasreinigungsvorrichtung erheblich erhöht, wodurch eine hohe Reinigungseffizienz sichergestellt wird.
Then the injection of urea water is started (see step S170 in 2nd ).
Namely, the urea water injection valve 4th driven to a certain amount of urea water into the exhaust pipe 1 to inject.
The injected urea water flows together with exhaust gas into the mixing turbine 5 and is by the mixing turbine in a sufficiently rotated state 5 distributed and stirred. As a result, nitrogen oxide (NOx) and ammonia (NH 3 ) are mixed sufficiently (mixture) and then flow into the SCR catalytic converter 3rd a. Therefore, the uniformity of the NOx / NH 3 ratio in the SCR catalyst 3rd significantly increased compared to a conventional exhaust gas purification device, which ensures a high purification efficiency.

Wird im vorerwähnten Schritt S110 bestimmt, dass kein Befehl zur Einspritzung von Harnstoffwasser vorhanden ist (im Fall NEIN), wird eine allmähliche Schließung des Luftein- und Luftauslass-Stellventils gestartet (siehe Schritt S180 in 2).
Nämlich wird der Ventilöffnungsgrad des Luftein- und Luftauslass-Stellventils 9, von der vorerwähnten allmählichen Öffnung des Luftein- und Luftauslass-Stellventils in Schritt S120 umgekehrt, allmählich verkleinert, um dadurch keinen äußeren Störfaktor für die Steuerung des aufgeladenen Drucks durch den Auflader 502 darzustellen, und schließlich wird das Luftein- und Luftauslass-Stellventil 9 voll verschlossen.
Die allmähliche Schließung des Luftein- und Luftauslass-Stellventils 9 wird durchgeführt, nachdem bestimmt wurde, ob die Drehzahl der Mischturbine 5 die Mischungsbeendungs-Bezugsdrehzahl Ndw unterschreitet (siehe Schritt S190 in 2). Im Übrigen ist beides möglich, dass die vorerwähnte Mischungsstarts-Bezugsdrehzahl Nup und die Mischungsbeendungs-Bezugsdrehzahl Ndw ein gleicher Wert sind oder voneinander unterschiedliche Werte sind.
Will in the above step S110 determines that there is no command to inject urea water (in the case of NO), a gradual closure of the air inlet and outlet control valve is started (see step S180 in 2nd ).
Namely, the valve opening degree of the air inlet and outlet control valve 9 , from the aforementioned gradual opening of the air inlet and outlet valve in step S120 conversely, gradually reduced so as not to have an external disturbing factor for the control of the supercharged pressure by the supercharger 502 to represent, and finally the air inlet and outlet control valve 9 fully closed.
The gradual closure of the air inlet and outlet control valve 9 is performed after determining whether the speed of the mixing turbine 5 falls below the mixture completion reference speed N dw (see step S190 in 2nd ). Incidentally, it is both possible that the aforementioned mix start reference speed N up and the mixture completion reference speed N dw is the same value or different values from each other.

Die Mischungsbeendungs-Bezugsdrehzahl Ndw wird vorzugsweise nach dem Gesichtspunkt, ob der Drehungszustand für das Einleiten sämtliches in die Mischturbine 5 einzuströmenden Abgases in den Mischungs-Bypasskanal 8 geeignet ist, aufgrund von Experimentsergebnissen, Simulationsergebnissen od. dgl. festgelegt.The mixture completion reference speed N dw is preferably determined from the point of view of whether the rotation state for introducing everything into the mixing turbine 5 exhaust gas flowing into the mixture bypass duct 8th is suitable, based on experiment results, simulation results or the like.

Wird in Schritt S190 bestimmt, dass die Drehzahl der Mischturbine 5 die Mischungsbeendungs-Bezugsdrehzahl Ndw unterschreitet (im Fall JA), wird der Mischungs-Bypasskanal 8 voll geöffnet (siehe Schritt S200 in 2).
Nämlich wird im Mischungs-Stellventil 10 jeweils der Ventilöffnungsgrad zur Seite des Mischungs-Bypasskanals 8 auf 100% und der Ventilöffnungsgrad zur Seite der Mischturbine 5 auf 0% festgelegt. Infolgedessen wird der Kanal zur Seite der Mischturbine 5 voll verschlossen, so dass sämtliches den Dieseloxidationskatalysator 2 durchströmendes Abgas in den Mischungs-Bypasskanal 8 einströmt und ohne Durchströmen durch die Mischturbine 5 in den SCR-Katalysator 3 einströmt.
Will in step S190 determines that the speed of the mixing turbine 5 falls below the mixture completion reference speed N dw (in the case of YES), the mixture bypass channel 8th fully open (see step S200 in 2nd ).
Namely, in the mixture control valve 10th the degree of valve opening to the side of the mixing bypass channel 8th to 100% and the valve opening degree to the side of the mixing turbine 5 set to 0%. As a result, the duct becomes the side of the mixing turbine 5 fully closed so that all of the diesel oxidation catalyst 2nd Exhaust gas flowing into the mixture bypass channel 8th flows in and without flowing through the mixing turbine 5 in the SCR catalyst 3rd flows in.

Nachstehend werden sämtliche Betriebsweisen der Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 3 in groben Umrissen erläutert.
Wird ein Befehl zur Einspritzung von Harnstoffwasser aufgrund der herkömmlichen Betriebssteuerung der Abgasreinigungsvorrichtung erzeugt (siehe den Zeitmoment zum Zeitpunkt t1 in 3(A)), wird der Ventilöffnungsgrad des Luftein- und Luftauslass-Stellventils 9 allmählich vergrößert (siehe Schritt S120 in 2 und die Umgebung des Zeitpunktes t1 in 3(B)). Gleichzeitig wird der Flügelwinkel der variablen Turbine 51 derart eingestellt, um die Drehungsabsenkung der variablen Turbine 51 durch den Teilstrom des Abgases in den Teilstrom-Bypasskanal 7 auszugleichen (siehe Schritt S120 in 2 und 3(D)).
Below, all of the operations of the exhaust gas purification device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG 3rd explained in rough outline.
If a command to inject urea water is generated due to the conventional operation control of the exhaust gas purification device (see the time instant at time t1 in 3 (A) ), the valve opening degree of the air inlet and air outlet control valve 9 gradually increased (see step S120 in 2nd and the vicinity of time t1 in 3 (B) ). At the same time, the wing angle of the variable turbine 51 set to reduce the rotation of the variable turbine 51 through the partial flow of the exhaust gas into the partial flow bypass duct 7 compensate (see step S120 in 2nd and 3 (D) ).

Obwohl die Öffnung des Luftein- und Luftauslass-Stellventils 9 einen Faktor bildet, der zu einer Schwankung des aufgeladenen Drucks führen kann, wird gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Flügelwinkel der variablen Turbine 51 in Abhängigkeit von der Größe des Ventilöffnungsgrads des Luftein- und Luftauslass-Stellventils 9 eingestellt, wodurch die Schwankung des aufgeladenen Drucks durch die Öffnung des Luftein- und Luftauslass-Stellventils 9 als Ganzes möglichst minimiert wird (siehe 3(C)).
In 3(C) ist die Änderung des Soll-Verstärkungsdrucks durch eine punktierte Kennlinie dargestellt, und die Änderung des Ist-Verstärkungsdrucks ist durch eine durchgezogene Kennlinie dargestellt.
Although the opening of the air inlet and outlet control valve 9 is a factor that can lead to a fluctuation in the supercharged pressure, according to the embodiment of the present invention, the blade angle of the variable turbine 51 depending on the size of the valve opening degree of the air inlet and air outlet control valve 9 adjusted, causing the fluctuation of the supercharged pressure through the opening of the air inlet and outlet control valve 9 is minimized as a whole (see 3 (C) ).
In 3 (C) The change in the target boost pressure is represented by a dotted characteristic curve, and the change in the actual boost pressure is represented by a solid characteristic curve.

Durch die Einstellung des Flügelwinkels der kleinen variablen Turbine 6 wird die Drehgeschwindigkeit erhöht (siehe Schritt S140 in 2). Überschreitet die Drehgeschwindigkeit der Mischturbine 5 die Mischungsstarts-Bezugsdrehzahl Nup (siehe Schritt S150 in 2 und die Umgebung des Zeitpunktes t3 in 3(E)), wird der Mischungs-Bypasskanal 8 durch das Mischungs-Stellventil 10 voll verschlossen (siehe Schritt S160 in 2).
Dadurch strömt sämtliches den Dieseloxidationskatalysator 2 durchströmendes Abgas in die Mischturbine 5 ein, und die Einspritzung von Harnstoffwasser wird gestartet (siehe Schritt S170 in 2).
By adjusting the wing angle of the small variable turbine 6 the rotation speed is increased (see step S140 in 2nd ). Exceeds the speed of rotation of the mixing turbine 5 the mix start reference speed N up (see step S150 in 2nd and the vicinity of time t3 in 3 (E) ), the mix bypass channel 8th through the mixture control valve 10th fully closed (see step S160 in 2nd ).
As a result, everything flows through the diesel oxidation catalyst 2nd exhaust gas flowing into the mixing turbine 5 and urea water injection starts (see step S170 in 2nd ).

Nachdem der Befehl zur Einspritzung von Harnstoffwasser beendet wurde, wird der Ventilöffnungsgrad des Luftein- und Luftauslass-Stellventils 9 allmählich verkleinert (siehe Schritt S180 in 2 und den Verlauf ab Zeitpunkt t5 in 3(B)). Unterschreitet die Drehgeschwindigkeit der Mischturbine 5 die Mischungsbeendungs-Bezugsdrehzahl Ndw, wird der Mischungs-Bypasskanal 8 durch das Mischungs-Stellventil 10 voll geöffnet (siehe Schritte S190 und S200 in 2 und 3(B) und 3(E)).
Dadurch strömt sämtliches den Dieseloxidationskatalysator 2 durchströmendes Abgas in den Mischungs-Bypasskanal 8 ein und strömt ohne Durchströmen durch die Mischturbine 5 in den SCR-Katalysator 3 ein.
After the urea water injection command is completed, the valve opening degree of the air intake and exhaust control valve 9 gradually reduced (see step S180 in 2nd and the course from time t5 in 3 (B) ). Falls below the speed of rotation of the mixing turbine 5 the mix completion reference speed N dw , becomes the mix bypass channel 8th through the mixture control valve 10th fully open (see steps S190 and S200 in 2nd and 3 (B) and 3 (E) ).
As a result, everything flows through the diesel oxidation catalyst 2nd Exhaust gas flowing into the mixture bypass channel 8th and flows through the mixing turbine without flowing through 5 in the SCR catalyst 3rd a.

[Industrielle Verwendungsmöglichkeiten][Industrial uses]

Die vorliegende Erfindung kann für eine Abgasreinigungsvorrichtung mit einem Harnstoff-SCR-System verwendet werden, bei der gewünscht ist, dass die Gleichmäßigkeit des NOx/NH3-Verhältnisses je nach der Durchflussmenge des Harnstoffwassers und des Abgases geeignet sichergestellt wird.The present invention can be applied to an exhaust gas purification device with a urea SCR system in which it is desired that the uniformity of the NOx / NH 3 ratio be appropriately ensured depending on the flow rate of the urea water and the exhaust gas.

BezugszeichenlisteReference list

22nd
DieseloxidationskatalysatorDiesel oxidation catalyst
33rd
SCR-KatalysatorSCR catalytic converter
44th
HarnstoffwassereinspritzventilUrea water injection valve
55
MischturbineMixing turbine
66
kleine variable Turbinesmall variable turbine
77
Teilstrom-BypasskanalPartial flow bypass duct
88th
Mischungs-BypasskanalMix bypass channel
99
Luftein- und Luftauslass-StellventilAir inlet and outlet control valve
1010th
Mischungs-StellventilMixing control valve
100100
MischvorrichtungMixing device
200200
elektronische Steuereinheitelectronic control unit
501501
AbgasreinigungsvorrichtungEmission control device
502502
AufladerSupercharger

Claims (2)

Abgasreinigungsvorrichtung, bei der die Einspritzung von Harnstoffwasser bei einem SCR-Katalysator durch eine elektronische Steuereinheit gesteuert wird und dadurch eine Reinigung des von einer an einem Fahrzeug montierten Brennkraftmaschine abgegebenen Stickoxides ermöglicht wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Auspuffrohr zwischen einem Harnstoffwassereinspritzventil zur Einspritzung von Harnstoffwasser und dem SCR-Katalysator eine Mischturbine einer Mischvorrichtung, die aus einer kleinen variablen Turbine und der Mischturbine mit jeweils miteinander verbundenen Drehwellen ausgebildet ist und zur Mischung von Harnstoffwasser und Stickoxid dient, und ein vor und hinter der Mischturbine das Auspuffrohr umgehender Mischungs-Bypasskanal vorgesehen sind, dass an einer Verbindungsposition des Auspuffrohrs und des Mischungs-Bypasskanals auf der Seite des Harnstoffwassereinspritzventils ein Mischungs-Stellventil vorgesehen ist, dass ein Teilstrom-Bypasskanal vorgesehen ist, durch den ein Teil des Abgases im Auspuffrohr stromaufwärts eines im Auspuffrohr angeordneten Aufladers abgeteilt wird und zur Stromabwärtsseite des Aufladers zurückgeführt wird, wobei im Teilstrom-Bypasskanal die kleine variable Turbine vorgesehen ist und stromaufwärts des Teilstrom-Bypasskanals an der Verbindungsposition mit dem Auspuffrohr ein Luftein- und Luftauslass-Stellventil vorgesehen ist, dass die elektronische Steuereinheit derart aufgebaut ist, dass die elektronische Steuereinheit, der Einspritzung von Harnstoffwasser durch das Harnstoffwassereinspritzventil vorangehend, das Luftein- und Luftauslass-Stellventil allmählich öffnet, um einen Teil des Abgases allmählich in den Teilstrom-Bypasskanal einzuleiten, und zugleich den Flügelwinkel der kleinen variablen Turbine ändert, um die Drehgeschwindigkeit der kleinen variablen Turbine allmählich zu erhöhen, wobei, wenn die Drehzahl der Mischturbine eine bestimmte Bezugsdrehzahl überschreitet, der Mischungs-Bypasskanal durch das Mischungs-Stellventil voll verschlossen wird und daraufhin die Einspritzung von Harnstoffwasser durch das Harnstoffwassereinspritzventil gestartet wird.Exhaust gas purification device in which the injection of urea water in an SCR catalytic converter is controlled by an electronic control unit and thereby enables cleaning of the nitrogen oxide emitted by an internal combustion engine mounted on a vehicle, characterized in that in an exhaust pipe between a urea water injection valve for the injection of urea water and the SCR catalytic converter, a mixing turbine of a mixing device, which is formed from a small variable turbine and the mixing turbine, each with rotating shafts connected to one another, and is used for mixing urea water and nitrogen oxide, and a mixing bypass duct that bypasses the exhaust pipe in front and behind the mixing turbine that on a At the connection position of the exhaust pipe and the mixing bypass passage on the side of the urea water injection valve, a mixing control valve is provided that a partial flow bypass passage is provided through which a part of the exhaust gas in the exhaust pipe is divided upstream of a supercharger arranged in the exhaust pipe and returned to the downstream side of the supercharger The small variable turbine is provided in the partial flow bypass duct and an air inlet and air outlet control valve is provided upstream of the partial flow bypass duct at the connection position with the exhaust pipe, such that the electronic control unit is constructed such that the electronic control unit, the injection preceded by urea water through the urea water injection valve, the air inlet and outlet control valve gradually opens to gradually introduce a portion of the exhaust gas into the partial flow bypass passage, and at the same time the wing angle of the small variable door bine changes to gradually increase the speed of rotation of the small variable turbine, wherein when the speed of the mixing turbine exceeds a certain reference speed, the mixture bypass passage is fully closed by the mixture control valve and then the injection of urea water through the urea water injection valve is started. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit derart aufgebaut ist, dass die elektronische Steuereinheit bei einer Beendung der Harnstoffwassereinspritzung durch das Harnstoffwassereinspritzventil den Ventilöffnungsgrad des Luftein- und Luftauslass-Stellventils allmählich verkleinert und, wenn die Drehzahl der Mischturbine eine bestimmte Bezugsdrehzahl unterschreitet, den Mischungs-Bypasskanal durch das Mischungs-Stellventil voll öffnet, um dadurch eine Einströmung des Abgases in die Mischturbine zu stoppen.Exhaust gas purification device after Claim 1 , characterized in that the electronic control unit is constructed in such a way that when the urea water injection through the urea water injection valve ends, the electronic control unit gradually reduces the valve opening degree of the air inlet and air outlet control valve and, if the speed of the mixing turbine falls below a certain reference speed, the mixture Bypass channel through the mixture control valve opens fully, thereby stopping the inflow of exhaust gas into the mixing turbine.
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