DE112010005468T5

DE112010005468T5 - Abgasreinigungsvorrichtung für einen Motor

Info

Publication number: DE112010005468T5
Application number: DE112010005468T
Authority: DE
Inventors: Masakazu Yano; Tomofumi Nakashima; Tomoyuki Takeda; Takafumi Amano
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 2010-04-09
Filing date: 2010-12-03
Publication date: 2013-01-24
Also published as: WO2011125258A1; CN102869863A; US20130028792A1; BR112012025151A2; JP2011220232A

Abstract

Basierend auf einer Dosierungsdurchflussrate einer wässrigen Harnstofflösung, die in ein Abgas eingespritzt wird, das an der Abgasanströmseite eines SCR-Katalysators strömt, und einer Temperatur des Abgases wird eine Ablagerungsmenge von Harnstoffkristallen, die pro Zeiteinheit in einem Abgassystem abgelagert werden, geschätzt. Das Abgassystem ist an der Abgasabströmseite eines Einspritzpunktes der wässrigen Harnstofflösung angeordnet. Darüber hinaus wird durch fortlaufendes Integrieren der geschätzten Ablagerungsmenge eine Ansammlungsmenge der Harnstoffkristalle, die in dem Abgassystem angesammelt werden, geschätzt. Außerdem wird eine Menge von Harnstoffkristallen, die pro Zeiteinheit aus dem Abgassystem entfernt werden sollen, entsprechend der Abgastemperatur geschätzt. Durch fortlaufendes Subtrahieren der geschätzten Menge der zu entfernenden Harnstoffkristalle von der Ansammlungsmenge der Harnstoffkristalle wird die Ansammlungsmenge der Harnstoffkristalle, die im Abgassystem verbleiben, geschätzt. Ist die Ansammlungsmenge der Harnstoffkristalle gleich oder größer als ein festgelegter Wert, wird eine Bestimmung vorgenommen, dass ein Zeitpunkt zum zwangsweisen Entfernen der im Abgassystem angesammelten Harnstoffkristalle erreicht wurde. Dann leuchtet eine Warnlampe auf und durch Anheben der Abgastemperatur über eine Temperatur, bei der die Harnstoffkristalle entfernt werden, wird ein Prozess des zwangsweisen Entfernens ausgeführt.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsvorrichtung zum selektiven Reduzieren und Entfernen von Stickoxid (NO_x), das in Abgas enthalten ist, das von einem Motor abgegeben wird.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Als ein Abgasreinigungssystem zum Entfernen von NO_x, das in Abgas enthalten ist, das von einem Motor abgegeben wird, wurde eine Abgasreinigungsvorrichtung wie die in der japanischen Patent-Auslegeschrift Nr. 2009-127472 (Patentdokument 1) offenbarte vorgeschlagen. Eine derartige Abgasreinigungsvorrichtung spritzt entsprechend einem Motorbetriebszustand eine wässrige Harnstofflösung in ein Abgas ein, das an der Abgasanströmseite eines Katalysators zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) strömt, der an einer Abgasleitung des Motors bereitgestellt ist. Dann reduziert der SCR-Katalysator mit Hilfe eines durch die Hydrolysierung des Harnstoffes erzeugten Ammoniaks selektiv NO_x, so dass das NO_x in unschädliche Komponenten umgewandelt wird.
LISTE DER ENTGEGENHALTUNGEN
PATENTDOKUMENT

Patentdokument 1: japanische Patent-Auslegeschrift Nr. 2009-127472 .

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Bei der oben beschriebenen Abgasreinigungsvorrichtung kann, wenn die Abgastemperatur unter der Hydrolysierungstemperatur der wässrigen Harnstofflösung bleibt, die wässrige Harnstofflösung unzureichend hydrolysiert sein und Tröpfchen der wässrigen Harnstofflösung können am Abgassystem anhaften (wie beispielsweise an der Abgasleitung und dem SCR-Katalysator), das an der Abgasabströmseite der Stelle, an der die wässrige Harnstofflösung eingespritzt wird, angeordnet ist. Ist die Abgastemperatur zum Beispiel gleich oder höher als ein Siedepunkt (etwa (100°C) eines Lösemittels (Wasser), aber tiefer als ein Siedepunkt (etwa 135°C) eines gelösten Stoffes (Harnstoff), bleiben Tröpfchen der wässrigen Harnstofflösung am Abgassystem haften, während das Lösemittel Wasser aus der wässrigen Harnstofflösung verdampft, so dass im Abgassystem eine Ablagerung von Harnstoffkristallen stattfinden kann. Finden die Ablagerungen von Harnstoffkristallen im Abgassystem statt, wird eine Querschnittsfläche eines Abgasdurchtrittsweges reduziert. Dann kann infolge der Zunahme des Abgasdrucks zum Beispiel eine Verringerung der Leistung und des Kraftstoffverbrauchs verursacht werden. Des Weiteren können die Ablagerungen von Kristallen der wässrigen Harnstofflösung im SCR-Katalysator, die zu einer Verkleinerung der Kontaktfläche zwischen SCR-Katalysator und Abgas führen wird, eine Verringerung der Wirksamkeit beim Entfernen von NO_x verursachen.
In Anbetracht der oben genannten herkömmlichen Probleme hat die vorliegende Erfindung das Bereitstellen einer Abgasreinigungsvorrichtung für einen Motor zur Aufgabe, mit der zum Beispiel ein Zeitpunkt zum zwangsweisen Entfernen von Harnstoffkristallen abgeleitet werden kann, indem eine Ansammlungsmenge von Harnstoffkristallen geschätzt wird, die in einem Abgassystem angesammelt wurden, das an der Abgasabströmseite eines Einspritzpunktes einer wässrigen Harnstofflösung angeordnet ist.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Somit beinhaltet eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Motor Folgendes: einen SCR-Katalysator, der an einer Abgasleitung des Motors bereitgestellt und dafür eingerichtet ist, mit Hilfe von Ammoniak, das aus einer wässrigen Harnstofflösung erzeugt wird, NO_x selektiv zu reduzieren und zu entfernen, eine Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung, die dafür eingerichtet ist, eine wässrige Harnstofflösung in das Abgas einzuspritzen, das an der Abgasanströmseite des SCR-Katalysators mit einer Durchflussrate strömt, die einem Motorbetriebszustand entspricht, einen Temperatursensor, der dafür eingerichtet ist, eine Temperatur des Abgases zu messen, das an der Abgasanströmseite der Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung strömt, und eine Steuereinheit mit einem eingebauten Computer. In der Abgasreinigungsvorrichtung schätzt die Steuereinheit basierend auf der vom Temperatursensor gemessenen Abgastemperatur und der Durchflussrate der von der Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung eingespritzten wässrigen Harnstofflösung eine Ablagerungsmenge von Harnstoffkristallen, die pro Zeiteinheit in einem Abgassystem abgelagert werden, wobei das Abgassystem an der Abgasabströmseite eines Einspritzpunktes der wässrigen Harnstofflösung angeordnet ist, schätzt die Steuereinheit basierend auf der vom Temperatursensor gemessenen Abgastemperatur eine Menge von Harnstoffkristallen, die pro Zeiteinheit aus dem Abgassystem entfernt werden sollen, und schätzt basierend auf der Ablagerungsmenge und der Menge von Harnstoffkristallen, die pro Zeiteinheit entfernt werden sollen, eine Ansammlungsmenge der im Abgassystem angesammelten Harnstoffkristalle.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Es ist möglich, die Ansammlungsmenge von Harnstoffkristallen zu schätzen, die in dem Abgassystem angesammelt werden, das an der Abgasabströmseite des Einspritzpunktes der wässrigen Harnstofflösung angeordnet ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein allgemeiner Aufbau einer beispielhaften Abgasreinigungsvorrichtung,
2 ist ein Ablaufdiagramm, das ein beispielhaftes Steuerprogramm darstellt,
3 ist eine Ansicht, die ein Ablagerungsmengen-Kennfeld zur Verwendung beim Schätzen einer Ablagerungsmenge von Harnstoffkristallen pro Zeiteinheit erläutert, und
4 ist eine Ansicht, die ein Mengenkennfeld zur Verwendung beim Schätzen einer Menge von Harnstoffkristallen erläutert, die pro Zeiteinheit entfernt werden sollen.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Beispielhafte Ausführungsformen gemäß dem Aspekt der Erfindung werden im Weiteren anhand der beigelegten Zeichnungen ausführlich beschrieben.
1 stellt eine beispielhafte Abgasreinigungsvorrichtung dar.
Eine Ansaugleitung 14, die an einen Ansaugkrümmer 12 eines Dieselmotors 10 angeschlossen ist, ist mit Folgendem ausgestattet: einem Luftreiniger 16, der dafür eingerichtet ist, Staubteilchen und dergleichen aus der Ansaugluft zu filtern, einem Kompressor 18A eines Turboladers 18, der dafür eingerichtet ist, die Ansaugluft aufzuladen, und einem Zwischenkühler 20, der dafür eingerichtet ist, die Ansaugluft zu kühlen, die durch den Durchtritt durch den Turbolader 18 auf eine hohe Temperatur aufgeheizt wurde. Der Luftreiniger 16, der Kompressor 18A und der Zwischenkühler 20 sind in dieser Reihenfolge in einer Richtung, in der die Ansaugluft strömt, an der Ansaugleitung 14 bereitgestellt.
Andererseits ist eine Abgasleitung 24, die an einen Abgaskrümmer 22 des Dieselmotors 10 angeschlossen ist, mit Folgendem ausgestattet: einer Turbine 18B des Turboladers 18, einer sich kontinuierlich regenerierenden Dieselpartikelfilter-(DPF)-Vorrichtung 26, einer Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 28, die dafür eingerichtet ist, eine wässrige Harnstofflösung einzuspritzen, einem SCR-Katalysator 30, der dafür eingerichtet ist, unter Verwendung von Ammoniak, das durch Hydrolysierung der wässrigen Harnstofflösung erzeugt wird, selektiv NO_x zu reduzieren und zu entfernen, und mit einem Oxidationskatalysator 32, der dafür eingerichtet ist, das Ammoniak zu oxidieren, das durch den SCR-Katalysator 30 geströmt ist. Die Turbine 18B, die sich kontinuierlich regenerierende DPF-Vorrichtung 26, die Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 28, der SCR-Katalysator 30 und der Oxidationskatalysator 32 sind in dieser Reihenfolge in einer Richtung, in der das Abgas strömt, an der Abgasleitung 24 bereitgestellt. Die sich kontinuierlich regenerierende DPF-Vorrichtung 26 beinhaltet einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) 26A, der dafür eingerichtet ist, mindestens Stickstoffmonoxid (NO) zu Stickstoffdioxid (NO₂) zu oxidieren, und einen DPF 26B, der dafür eingerichtet ist, partikelförmiges Material (PM) zu sammeln und zu entfernen, das im Abgas enthalten ist. Anstelle des DPF 26B kann ein katalytischer Rußpartikelfilter (CSF) verwendet werden, dessen Oberfläche ein Katalysationsmittel (aktive Inhaltsstoffe und zusätzliche Inhaltsstoffe) trägt. Die Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 28 beinhaltet Komponenten wie beispielsweise einen Tank, der dafür eingerichtet ist, die wässrige Harnstofflösung aufzubewahren, eine Pumpe, die dafür eingerichtet ist, die wässrige Harnstofflösung aus dem Tank zu pumpen, ein Durchflussraten-Steuerventil, das dafür eingerichtet ist, eine Einspritz-Durchflussrate der wässrigen Harnstofflösung zu steuern, und eine Einspritzdüse, die dafür eingerichtet ist, die wässrige Harnstofflösung in die Abgasleitung 24 einzuspritzen, obwohl Einzelheiten davon nicht dargestellt sind.
Am Dieselmotor 10 ist ein Abgasrückführungssystem (EGR-System) 34 angebracht, das dafür eingerichtet ist, durch Ein- und Rückführung eines Teils des Abgases in die Ansaugluft und durch Senken der Verbrennungstemperatur NO_x zu reduzieren. Das EGR-System 34 beinhaltet eine EGR-Leitung 34A, die dafür eingerichtet ist, einen Teil des durch die Abgasleitung 24 strömenden Abgases in die Ansaugleitung 14 einzuführen, einen EGR-Kühler 34B, der dafür eingerichtet ist, das durch die EGR-Leitung 34A strömende Abgas zu kühlen, und ein EGR-Steuerventil 34C, das dafür eingerichtet ist, eine EGR-Rate zu steuern, mit welcher das Abgas in die Ansaugleitung 14 eingeführt wird.
Als Steuersystem für die Abgasreinigungsvorrichtung ist zwischen dem DPF 26B der sich kontinuierlich regenerierenden DPF-Vorrichtung 26 und der Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 28 ein Temperatursensor 36 bereitgestellt, der dafür eingerichtet ist, eine Temperatur (Abgastemperatur) T des Abgases zu messen, das an der Abgasanströmseite der Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 28 strömt. Das Ausgabesignal der Temperatursensoren 36 wird in eine Steuereinheit 38 mit einem eingebauten Computer eingegeben. Die Ausgabesignale von einem Drehzahlsensor 40 zum Erkennen einer Drehzahl Ne beziehungsweise von einem Lastsensor 42 zum Erkennen einer Last Q, die beispielhafte Anzeigen für den Betriebszustand des Dieselmotors 10 sind, sind Eingaben in die Steuereinheit 38. Beispiele der Last Q des Dieselmotors 10 sind Eigenschaften, die eng mit dem Drehmoment in Zusammenhang stehen, wie beispielsweise eine Kraftstoffzufuhrmenge, eine Strömungsrate der Ansaugluft, ein Druck der Ansaugluft, ein Ladedruck, eine Öffnungsweite des Gaspedals und eine Öffnungsweite der Drosselklappe. Die Drehzahl Ne und die Last Q des Dieselmotors 10 können aus einer Motorsteuereinheit (nicht dargestellt) gelesen werden, die dafür eingerichtet ist, den Dieselmotor 10 über ein Controller Area Network (CAN) elektronisch zu steuern.
Durch Abarbeiten eines in einem nichtflüchtigen Speicher, wie beispielsweise einem Nur-Lese-Speicher (ROM), gespeicherten Steuerprogramms bestimmt die Steuereinheit 38 basierend auf den Ausgabesignalen des Temperatursensors 36, des Drehzahlsensors 40 beziehungsweise des Lastsensors 42, ob in einem Abgassystem, das sich an der Abgasabströmseite der Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 28 befindet, das heißt an einer Position, an welcher die wässrige Harnstofflösung eingespritzt wird, Harnstoffkristalle in einer Menge angesammelt wurden, die eine zulässige Menge übersteigt, oder nicht. Wird bestimmt, dass die Menge der im Abgassystem angesammelten Harnstoffkristalle die zulässige Menge übersteigt, gibt die Steuereinheit 38 an eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, die am Dieselmotor 10 angebracht ist, einen Kraftstofferhöhungsbefehl aus, um die Harnstoffkristalle durch Erhöhen der Abgastemperatur zwangsweise zu entfernen. Zu diesem Zeitpunkt schaltet die Steuereinheit 38 auch eine Warnlampe (44) (Alarm) ein, die an einer Instrumententafel angebracht ist. Der Begriff „Abgassystem” bezeichnet hier ein System, das mindestens die Abgasleitung 24 und den SCR-Katalysator 30 beinhaltet.
2 stellt den Inhalt des Steuerprogramms dar, das die Steuereinheit 38 nach der Aktivierung des Dieselmotors 10 wiederholt in Zeiteinheiten abarbeitet (z. B. jede Sekunde). In einem Steuerprogramm, das sich von dem in 2 dargestellten Steuerprogramm unterscheidet, steuert die Steuereinheit 38 im Übrigen elektronisch die Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 28 und das EGR-Steuerventil 34C in Übereinstimmung mit dem Motorbetriebszustand.
In Schritt 1 (in der Zeichnung zu „S1” abgekürzt, was auch auf die Folgenden angewandt wird) berechnet die Steuereinheit 38 eine Dosierungsdurchflussrate (Einspritzmenge pro Zeiteinheit) der wässrigen Harnstofflösung, mit welcher die wässrige Harnstofflösung in Übereinstimmung mit dem Motorbetriebszustand zu dosieren ist. Das heißt, die Steuereinheit 38 berechnet die Dosierungsdurchflussrate der wässrigen Harnstofflösung, die der vom Drehzahlsensor 40 erkannten Drehzahl Ne und der durch den Lastsensor 42 erkannten Last Q entspricht, unter Zuhilfenahme eines Kennfeldes (nicht dargestellt), das die Dosierungsdurchflussraten entsprechend den Drehzahlen und Lasten ausgibt. Die Dosierungsdurchflussrate der wässrigen Harnstofflösung kann derart konfiguriert sein, dass sie von einem Modul gelesen werden kann, das die Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 28 elektronisch steuert.
In Schritt 2 schätzt die Steuereinheit 38 basierend auf der Abgastemperatur und der Dosierungsdurchflussrate der wässrigen Harnstofflösung eine Ablagerungsmenge von Harnstoffkristallen, die pro Zeiteinheit abgelagert werden. Das heißt, dass die Steuereinheit 38, wie in 3 dargestellt, die Ablagerungsmenge von Harnstoffkristallen schätzt, die der vom Temperatursensor 36 gemessenen Abgastemperatur T und der Dosierungsdurchflussrate der wässrigen Harnstofflösung entspricht, unter Zuhilfenahme eines Ablagerungsmengen-Kennfeldes (erstes Kennfeld), das die Ablagerungsmengen entsprechend den Abgastemperaturen und den Dosierungsdurchflussraten ausgibt. Die Ablagerungsmenge, die der Abgastemperatur und der Dosierungsdurchflussrate entspricht, kann zum Beispiel durch Simulationen oder Versuche gewonnen werden (Selbiges wird im Weiteren angewandt).
In Schritt 3 schätzt die Steuereinheit 38 eine Ansammlungsmenge der im Abgassystem angesammelten Harnstoffkristalle durch Anwenden einer Formel, wie beispielsweise „Ansammlungsmenge = Ansammlungsmenge + Ablagerungsmenge”.
In Schritt 4 schätzt die Steuereinheit 38 basierend auf der vom Temperatursensor 36 gemessenen Abgastemperatur T eine Menge von Harnstoffkristallen, die pro Zeiteinheit aus dem Abgassystem entfernt werden soll. „Entfernungsprozess” bedeutet hier, dass die im Abgassystem angesammelten Harnstoffkristalle durch Schmelzen oder Verdampfen aus dem Abgassystem abgebaut werden. Das heißt, dass die Steuereinheit 38, wie in 4 dargestellt, die Menge zu entfernender Harnstoffkristalle, die der Abgastemperatur T entspricht, unter Zuhilfenahme eines Mengenkennfeldes zu entfernender Harnstoffkristalle (zweites Kennfeld) schätzt, das die Mengen von Harnstoffkristallen ausgibt, die entsprechend den Abgastemperatur entfernt werden sollen. Im Mengenkennfeld ist die Menge zu entfernender Harnstoffkristalle auf „Null” eingestellt, was bedeutet, dass in einem Bereich, in dem die Abgastemperatur niedriger oder gleich einer Temperatur T₀ ist, bei der die Harnstoffkristalle entfernt werden, keine Harnstoffkristalle entfernt werden können.
In Schritt 5 schätzt die Steuereinheit 38 eine Ansammlungsmenge von Harnstoffkristallen, die im Abgassystem verbleiben, durch Anwenden einer Formel, wie beispielsweise „Ansammlungsmenge = Ansammlungsmenge – zu entfernende Menge”.
In Schritt 6 bestimmt die Steuereinheit 38, ob die Ansammlungsmenge von Harnstoffkristallen gleich oder größer als eine festgelegte Menge ist oder nicht. Die „festgelegte Menge” ist ein Grenzwert zur Verwendung bei der Bestimmung, ob die im Abgassystem angesammelten Harnstoffkristalle zwangsweise zu entfernen sind oder nicht. Zum Beispiel ist die festgelegte Menge etwas kleiner eingestellt als eine zulässige Ansammlungsmenge, bis zu der das Abgassystem in der Lage ist, die Ansammlung von Harnstoffkristallen zu tolerieren. Wenn dann bestimmt wird, dass die Ansammlungsmenge von Harnstoffkristallen gleich oder größer als die festgelegte Menge ist, fährt die Steuereinheit 38 mit Schritt 7 fort (Ja); wird jedoch bestimmt, dass die Ansammlungsmenge von Harnstoffkristallen kleiner als die festgelegte Menge ist, beendet die Steuereinheit 38 den Prozess (Nein).
In Schritt 7 schaltet die Steuereinheit 38 die Warnlampe 44 an, die an der Instrumententafel angebracht ist, um einen Alarm zu geben, dass die im Abgassystem angesammelten Harnstoffkristalle zwangsweise entfernt werden. Statt der Warnlampe 44 kann eine andere Alarmierung aktiviert werden, wie beispielsweise ein Summer.
In Schritt 8 gibt die Steuereinheit 38 an die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, die am Dieselmotor 10 angebracht ist, einen Befehl zum Erhöhen der Kraftstoff-Zufuhrmenge aus, um die im Abgassystem angesammelten Harnstoffkristalle durch Anheben der Abgastemperatur über die Temperatur hinaus, bei der die Harnstoffkristalle entfernt werden, zwangsweise zu entfernen. Um die Abgastemperatur anzuheben, kann die Steuereinheit 38 einen bekannten Prozess des zwangsweisen Entfernens ausführen, wie beispielsweise eine Steuerung zum Öffnen oder Schließen einer Ansaugluftklappe oder einer Abgasklappe, Steuerung der Leitschaufelstellung eines Laders mit variabler Turbinengeometrie oder eine Nacheinspritzsteuerung.
In der oben beschriebenen Abgasreinigungsvorrichtung strömt das Abgas vom Dieselmotor 10 durch den Abgaskrümmer 22 und die Turbine 18B des Turboladers 18, um in den DOC-Katalysator 26A der sich kontinuierlich regenerierenden DPF-Vorrichtung 26 eingeführt zu werden. Das in den DOC-Katalysator 26A eingeführte Abgas strömt in den DPF 26B, während darin enthaltenes NO teilweise zu NO₂ oxidiert wird. Im DPF 26B wird das PM im Abgas gesammelt und entfernt und das PM wird mit Hilfe des durch den DOC-Katalysator 26A erzeugten NO₂ oxidiert. Auf diese Weise werden das Ansammeln und Entfernen des PM und das Regenerieren des PM gleichzeitig ausgeführt.
Die wässrige Harnstofflösung, die von der Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 28 mit einer Durchflussrate, die dem Motorbetriebszustand entspricht, eingespritzt wird, wird mit Hilfe der Abgaswärme und des Dampfes im Abgas hydrolysiert und in Ammoniak umgewandelt, das als Reduktionsmittel dient. Im SCR-Katalysator 30 bewirkt das Ammoniak eine selektive Reduktionsreaktion mit NO_x, das im Abgas enthalten ist. Bekanntlich wird das Ammoniak dann zu Wasser (H₂O) und Stickstoffgas (N₂) aufbereitet, d. h. zu harmlosen Komponenten. Andererseits soll das Ammoniak, das durch den SCR-Katalysator 30 geströmt ist, durch den Oxidationskatalysator 32 oxidiert werden, der an der Abgasabströmseite des SCR-Katalysators 30 angeordnet ist, oxidiert werden. Demzufolge wird verhindert, dass das Ammoniak in seiner direkten Form an die Umgebung abgegeben wird.
Gemäß dem oben beschriebenen Abgasreinigungsprozess kann die Ansammlungsmenge der Harnstoffkristalle, die im Abgassystem angesammelt werden, das an der Abgasabströmseite der Stelle angeordnet ist, an der die wässrige Harnstofflösung eingespritzt wird, geschätzt werden durch: fortlaufendes Integrieren der Abscheidungsmenge von Harnstoffkristallen, die aus der Dosierungsdurchflussrate der wässrigen Harnstofflösung und der Abgastemperatur geschätzt wird, und fortlaufendes Subtrahieren der Menge von Harnstoffkristallen, die entsprechend den Abgastemperatur entfernt werden soll, vom gewonnenen integrierten Wert. Die im Abgassystem angesammelten Harnstoffkristalle verringern sich in dem Bereich, in dem die Abgastemperatur höher ist als die Temperatur, bei der die Harnstoffkristalle entfernt werden. Somit wird durch die dieser Eigenart gezollte Aufmerksamkeit durch Berücksichtigung nicht nur der Ablagerungsmenge von Harnstoffkristallen sondern auch der zu entfernenden Menge von Harnstoffkristallen die Ansammlungsmenge von Harnstoffkristallen mit hoher Genauigkeit geschätzt. Wenn dann die Ansammlungsmenge von Harnstoffkristallen gleich oder größer als der festgelegte Wert ist, wird die an der Instrumententafel angebrachte Warnleuchte 44 angeschaltet und die Harnstoffkristalle werden zwangsweise entfernt.
Die Ansammlungsmenge der Harnstoffkristalle, die im Abgassystem angesammelt werden, das an der Abgasabströmseite der Stelle angeordnet ist, an der die wässrige Harnstofflösung eingespritzt wird, kann derart konfiguriert sein, dass sie von der Steuereinheit 38 in den nichtflüchtigen Speicher geschrieben wird, wenn der Motor abgeschaltet wird, und aus dem nichtflüchtigen Speicher gelesen wird, wenn der Motor angelassen wird. Bei dieser Anordnung ist die Ansammlungsmenge von Harnstoffkristallen vor dem Zurücksetzen geschützt, wenn der Motor ausgeschaltet wird, und der bisher berechnete Wert bleibt für den zukünftigen Gebrauch erhalten. Deshalb wird eine Verminderung der Genauigkeit bei der Schätzung der Ansammlungsmenge von Harnstoffkristallen vermieden.
Des Weiteren kann angesichts der Tatsache, dass der SCR-Katalysator 30 und der Oxidationskatalysator 32 in Werkstätten einer Durchsicht, Reinigung und dergleichen unterzogen werden, die Abgasreinigungsvorrichtung derart konfiguriert sein, dass sie eine Funktion aufweist, die die Ansammlungsmenge von Harnstoffkristallen in Reaktion auf externe Befehle zwangsweise zurücksetzt. Darüber hinaus muss der Prozess des zwangsweisen Entfernens von Harnstoffkristallen nicht automatisch ausgeführt werden, sondern kann stattdessen derart konfiguriert sein, dass er in Reaktion auf eine Anweisung durch den Fahrer oder dergleichen ausgeführt wird, der das Aufleuchten der Warnlampe 44 bemerkt hat.
Bezugszeichenliste

10: Dieselmotor
24: Abgasleitung
28: Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung
30: SCR-Katalysator
36: Temperatursensor
38: Steuereinheit
40: Drehzahlsensor
42: Lastsensor
44: Warnlampe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2009-127472 [0002, 0003]

Claims

Abgasreinigungsvorrichtung für einen Motor, Folgendes umfassend: einen Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion, der an einer Abgasleitung des Motors bereitgestellt und dafür eingerichtet ist, mit Hilfe von Ammoniak, das aus einer wässrigen Harnstofflösung erzeugt wird, Stickoxid selektiv zu reduzieren und zu entfernen, eine Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung, die dafür eingerichtet ist, eine wässrige Harnstofflösung in das Abgas einzuspritzen, das an der Abgasanströmseite des Katalysators zur selektiven katalytischen Reduktion mit einer Durchflussrate strömt, die einem Motorbetriebszustand entspricht, einen Temperatursensor, der dafür eingerichtet ist, eine Temperatur des Abgases zu messen, das an der Abgasanströmseite der Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung strömt, und eine Steuereinheit mit einem eingebauten Computer, wobei die Steuereinheit basierend auf der vom Temperatursensor gemessenen Abgastemperatur und der Durchflussrate der von der Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung eingespritzten wässrigen Harnstofflösung eine Ablagerungsmenge von Harnstoffkristallen schätzt, die pro Zeiteinheit in einem Abgassystem abgelagert werden, wobei das Abgassystem an der Abgasabströmseite eines Einspritzpunktes der wässrigen Harnstofflösung angeordnet ist, basierend auf der vom Temperatursensor gemessenen Abgastemperatur eine Menge von Harnstoffkristallen, die pro Zeiteinheit aus dem Abgassystem entfernt werden sollen, schätzt und basierend auf der Ablagerungsmenge und der Menge von Harnstoffkristallen, die pro Zeiteinheit entfernt werden sollen, eine Ansammlungsmenge der im Abgassystem angesammelten Harnstoffkristalle schätzt.
Abgasreinigungsvorrichtung für einen Motor nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit ferner bestimmt, dass ein Zeitpunkt zum zwangsweisen Entfernen der im Abgassystem angesammelten Harnstoffkristalle erreicht ist, wenn die Ansammlungsmenge von Harnstoffkristallen gleich oder größer als ein festgelegter Wert ist.
Abgasreinigungsvorrichtung für einen Motor nach Anspruch 2, wobei die Steuereinheit ferner einen Alarm aktiviert, wenn sie bestimmt, dass der Zeitpunkt zum zwangsweisen Entfernen der Harnstoffkristalle erreicht wurde.
Abgasreinigungsvorrichtung für einen Motor nach Anspruch 2, wobei die Steuereinheit ferner einen Prozess des zwangsweisen Entfernens ausführt, wenn sie bestimmt, das der Zeitpunkt zum zwangsweisen Entfernen der Harnstoffkristalle erreicht wurde, wobei der Prozess des zwangsweisen Entfernens das Anheben einer Temperatur des in das Abgassystem strömenden Abgases über eine Temperatur hinaus beinhaltet, bei der die Harnstoffkristalle entfernt werden.
Abgasreinigungsvorrichtung für einen Motor nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit ferner die Ansammlungsmenge von Harnstoffkristallen in einen nichtflüchtigen Speicher schreibt, wenn der Motor abgeschaltet wird, und die Ansammlungsmenge von Harnstoffkristallen aus dem nichtflüchtigen Speicher liest, wenn der Motor aktiviert wird.
Abgasreinigungsvorrichtung für einen Motor nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit ferner die Ansammlungsmenge von Harnstoffkristallen in Reaktion auf eine externe Anweisung zwangsweise zurücksetzt.
Abgasreinigungsvorrichtung für einen Motor nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit unter Zuhilfenahme eines ersten Kennfeldes, das Ablagerungsmengen von Harnstoffkristallen entsprechend den Abgastemperaturen und den Einspritz-Durchflussraten der wässrigen Harnstofflösung ausgibt, die Ablagerungsmenge von Harnstoffkristallen schätzt.
Abgasreinigungsvorrichtung für einen Motor nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit unter Zuhilfenahme eines zweiten Kennfeldes, das zu entfernende Mengen von Harnstoffkristallen entsprechend den Abgastemperaturen ausgibt, die zu entfernende Menge von Harnstoffkristallen schätzt.
Abgasreinigungsvorrichtung für einen Motor nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit die Ansammlungsmenge von Harnstoffkristallen durch fortlaufendes Integrieren der Ablagerungsmenge von Harnstoffkristallen pro Zeiteinheit und fortlaufendes Subtrahieren der pro Zeiteinheit zu entfernenden Menge von Harnstoffkristallen vom gewonnenen integrierten Wert schätzt.