DE112018004936T5

DE112018004936T5 - Agr-system

Info

Publication number: DE112018004936T5
Application number: DE112018004936.1T
Authority: DE
Inventors: Ryusuke Fujino
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2017-09-07
Filing date: 2018-09-04
Publication date: 2020-06-04
Also published as: JP2019044745A; CN111051677A; US20210071625A1; WO2019049853A1

Abstract

Dieses AGR-System wird auf ein Fahrzeug angewendet, das eine Abgasreinigungsvorrichtung umfasst, die NOx reinigen kann, und mit Folgendem ausgestattet ist: einem AGR-Kanal; einem Mechanismus zur Änderung des Strömungsvolumens; und einer Steuervorrichtung, die, wenn die NOx-Konzentration im Abgas, das aus der Abgasreinigungsvorrichtung abgegeben wird, größer als ein Referenzwert ist, beginnt, einen Steuerungsprozess zur Steuerung des Mechanismus zur Änderung des Strömungsvolumens durchzuführen, so dass das Verhältnis des Strömungsvolumens eines ersten Abgases, das in ein Endrohr strömt, abnimmt und das Verhältnis des Strömungsvolumens eines zweiten Abgases, das in den AGR-Kanal strömt, zunimmt, und das Verhältnis des Strömungsvolumens des zweiten Abgases während des Steuerungsprozesses größer einstellt als das Verhältnis des Strömungsvolumens des ersten Abgases.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein AGR-System.
Stand der Technik
Ein Abgasrückführungssystem (AGR) ist bekannt (siehe beispielsweise Patentliteratur 1 und Patentliteratur 2). Das AGR-System wird auf ein Fahrzeug mit einer Abgasreinigungsvorrichtung angewendet, die die Reinigung von NOx ermöglicht. Die Abgasreinigungsvorrichtung befindet sich in einem Teil eines Abgaskanals eines Motors. Das Teil befindet sich weiter stromaufwärts in Abgasströmungsrichtung als ein Endrohrabschnitt. Insbesondere umfasst das AGR-System einen AGR-Kanal, der einen Teil des von der Abgasreinigungsvorrichtung abgegebenen Abgases in einen Einlasskanal des Motors einleitet, und ein AGR-Ventil, das im AGR-Kanal angeordnet ist.
Zitierliste
Patentdokument

Patentliteratur 1: JP-A-2010-281284
Patentliteratur 2: JP-A-2015-172339

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Wenn beispielsweise ein Problem in der Abgasreinigungsvorrichtung auftritt, kann beispielsweise die NOx-Reinigungsleistung der Abgasreinigungsvorrichtung geringer sein als ursprünglich erwartet. In einem Fall, in dem die NOx-Reinigungsleistung der Abgasreinigungsvorrichtung reduziert ist, wird die NOx-Konzentration im Abgas, das aus der Abgasreinigungsvorrichtung abgegeben wird, größer als ein Referenzwert. Infolgedessen wird auch die NOx-Konzentration im Abgas, das vom Endrohr in die Atmosphäre abgegeben wird, höher als der Referenzwert.
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, ein AGR-System bereitzustellen, das es ermöglicht, eine NOx-Konzentration in Abgas zu reduzieren, das von einem Endrohr in die Atmosphäre abgegeben wird, auch in einem Fall, in dem die NOx-Konzentration im Abgas, das aus einer Abgasreinigungsvorrichtung abgegeben wird, größer als ein Referenzwert wird.
Lösung für das Problem
Ein AGR-System der vorliegenden Erfindung ist ein AGR-System, das auf ein Fahrzeug angewendet wird, das eine Abgasreinigungsvorrichtung umfasst, die es ermöglicht, NOx zu reinigen, wobei die Abgasreinigungsvorrichtung in einem Teil eines Abgaskanals eines Motors vorgesehen ist, wobei sich das Teil in Abgasströmungsrichtung weiter stromaufwärts befindet als ein Endrohr, wobei das AGR-System Folgendes umfasst: einen AGR-Kanal, der einen Teil des von der Abgasreinigungsvorrichtung abgegebenen Abgases in einen Einlasskanal des Motors einleitet, einen Strömungsraten-Änderungsmechanismus, der ein Verhältnis zwischen einer Strömungsrate eines ersten Abgases, das aus der Abgasreinigungsvorrichtung abgegeben wird und in das Endrohr strömt, und einer Strömungsrate eines zweiten Abgases, das aus der Abgasreinigungsvorrichtung abgegeben wird und in den AGR-Kanal strömt, ändert und eine Steuervorrichtung, die die Ausführung eines Steuerungsprozesses zur Steuerung des Strömungsraten-Änderungsmechanismus startet, so dass ein Verhältnis einer Strömungsrate des ersten Abgases, das in das Endrohr strömt, abnimmt und ein Verhältnis einer Strömungsrate des zweiten Abgases, das in den AGR-Kanal strömt, zunimmt, in einem Fall, in dem eine NOx-Konzentration im Abgas, das aus der Abgasreinigungsvorrichtung abgegeben wird, höher als ein voreingestellter Referenzwert ist, und das Verhältnis der Strömungsrate des zweiten Abgases, das in den AGR-Kanal strömt, so einstellt, dass es größer ist als das Verhältnis des Strömungsverhältnisses des ersten Abgases, das während des Steuervorgangs in das Endrohr strömt.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß dem AGR-System der vorliegenden Offenbarung kann die NOx-Konzentration im Abgas, das aus dem Endrohr in die Atmosphäre abgegeben wird, reduziert werden, auch in einem Fall, in dem die NOx-Konzentration im Abgas, das aus der Abgasreinigungsvorrichtung abgegeben wird, höher als der voreingestellte Referenzwert ist.
Figurenliste

[1] 1 ist ein Konfigurationsdiagramm, das schematisch eine schematische Konfiguration eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
[2] 2 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Steuerungsprozesses zur Reduzierung der Endrohrströmungsrate.

Beschreibung der Ausführungsformen
Eine schematische Konfiguration eines Fahrzeugs 1, auf das ein AGR-System 30 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angewendet wird, wird beschrieben, und danach wird das AGR-System 30 gemäß der Ausführungsform beschrieben. 1 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine schematische Konfiguration des Fahrzeugs 1 schematisch darstellt. Obwohl der Typ des Fahrzeugs 1 nicht besonders eingeschränkt ist, wird in der Ausführungsform ein Nutzfahrzeug wie ein LKW oder ein Bus als Beispiel verwendet.
Das Fahrzeug 1 umfasst einen Motor 2, einen Einlasskanal 3, einen Abgaskanal 4, einen Turbolader 5, einen Ladeluftkühler 8, eine Abgasreinigungsvorrichtung 10, eine Steuervorrichtung 20 und das AGR-System 30. Obwohl der spezifische Typ des Motors 2 nicht besonders begrenzt ist, wird in der Ausführungsform ein Dieselmotor als Beispiel verwendet. Der Einlasskanal 3 ist ein Kanal, durch den die in den Motor 2 aufgenommene Ansaugluft strömt. Der Abgaskanal 4 ist ein Kanal, durch den das vom Motor 2 abgegebene Abgas strömt. Das stromabwärtige Ende des Abgaskanals 4 wird durch ein Endrohr 4a gebildet.
Der Turbolader 5 ist eine Vorrichtung, die die Ansaugluft des Motors 2 unter Verwendung der Energie des Abgases des Motors 2 auflädt. Insbesondere umfasst der Turbolader 5 eine Turbine 6, die in dem Abgaskanal 4 angeordnet ist, und einen Kompressor 7, der in dem Einlasskanal 3 angeordnet ist. Der Kompressor 7 ist mit der Turbine 6 verbunden, um sich einstückig mit der Turbine 6 zu drehen. Wenn die Turbine 6 die Energie des Abgases vom Abgaskanal 4 empfängt und sich dreht, dreht sich auch der mit der Turbine 6 verbundene Kompressor 7. Durch die Drehung des Kompressors 7 wird die Ansaugluft im Ansaugkanal 3 aufgeladen.
Der Ladeluftkühler 8 ist ein Wärmetauscher, der die vom Kompressor 7 aufgeladene Ansaugluft durch Wärmeaustausch mit Kältemittel kühlt. Der Ladeluftkühler 8 verhindert, dass die Temperatur der in den Motor 2 aufgenommenen Ansaugluft extrem hoch wird.
Die Abgasreinigungsvorrichtung 10 ist an einem Teil des Abgaskanals 4 angeordnet, der der Abschnitt ist, der sich weiter stromaufwärts als das Endrohr 4a in einer Abgasströmungsrichtung befindet. Insbesondere ist die Abgasreinigungsvorrichtung 10 gemäß der Ausführungsform in einem Teil des Abgaskanals 4 angeordnet, der der Abschnitt ist, der sich weiter stromaufwärts als das Endrohr 4a und stromabwärts als die Turbine 6 befindet.
Die Abgasreinigungsvorrichtung 10 ist eine Abgasreinigungsvorrichtung, die NOx in Abgas reinigen kann. Insbesondere ist die Abgasreinigungsvorrichtung 10 gemäß der Ausführungsform eine Abgasreinigungsvorrichtung, die auch PM in Abgas sammeln und NOx reinigen kann. Insbesondere umfasst die Abgasreinigungsvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Oxidationskatalysator 11, einen Filter 12, ein Harnstoffwasser-Einspritzventil 13, einen SCR-Katalysator 14 und einen Ammoniakschlupfkatalysator 15. Der Oxidationskatalysator 11, der Filter 12, der SCR-Katalysator 14 und der Ammoniakschlupfkatalysator 15 sind in dieser Reihenfolge im Abgaskanal 4 angeordnet. Ferner ist das Harnstoffwasser-Einspritzventil 13 an einem Abschnitt angeordnet, der weiter stromaufwärts als der SCR-Katalysator 14 und stromabwärts als der Filter 12 angeordnet ist.
Der Filter 12 hat die Funktion, PM im Abgas zu sammeln. Der Oxidationskatalysator 11 hat eine Konfiguration, bei der ein Edelmetallkatalysator wie Platin (Pt) oder Palladium (Pd) auf einem Träger getragen wird, durch den Abgas strömen kann. Der Oxidationskatalysator 11 fördert eine Oxidationsreaktion, bei der Stickstoffmonoxid (NO) im Abgas durch die katalytische Oxidationswirkung des Edelmetallkatalysators in Stickstoffdioxid (NO₂) umgewandelt wird. In einem Fall, in dem die Abgastemperatur gleich oder höher als die Aktivierungstemperatur des Oxidationskatalysators 11 wird, wobei das Stickstoffdioxid im Oxidationskatalysator 11 erzeugt wird, kann das im Filter 12 eingeschlossene PM verbrannt und als Kohlendioxid (CO₂) abgegeben werden.
Der SCR-Katalysator 14 ist ein Katalysator, der NOx im Abgas unter Verwendung von Ammoniak (NH₃), das durch Hydrolyse von Harnstoffwasser erzeugt wird, das von dem Harnstoffwasser-Einspritzventil 13 eingespritzt wird, selektiv reduziert. Der spezifische Katalysatortyp ist nicht besonders begrenzt. Zum Beispiel kann ein bekannter SCR-Katalysator wie Vanadium, Molybdän, Wolfram oder Zeolith verwendet werden. Der Ammoniakschlupfkatalysator 15 ist ein Oxidationskatalysator, der Ammoniak oxidiert, das durch den SCR-Katalysator 14 gelangt ist.
Das Harnstoffwasser-Einspritzventil 13 spritzt Harnstoffwasser als Reaktion auf eine Anweisung von der nachstehend beschriebenen Steuervorrichtung 20 ein. Der Harnstoff in dem Harnstoffwasser, das vom Harnstoffwasser-Einspritzventil 13 in das Abgas eingespritzt wird, wird durch die Wärme des Abgases hydrolysiert, und infolgedessen wird Ammoniak erzeugt. Dieses Ammoniak reduziert NOx unter der katalytischen Wirkung des SCR-Katalysators 14. Dadurch entstehen Stickstoff und Wasser. Auf diese Weise wird eine Reinigung von NOx im Abgas erreicht.
Die Steuervorrichtung 20 umfasst einen Mikrocomputer, der Folgendes aufweist: eine CPU 21, die eine Funktion als Steuereinheit zum Ausführen verschiedener Steuerprozesse aufweist, und eine Speichereinheit 22 zum Speichern verschiedener Informationen und Programme, die für den Betrieb der CPU 21 verwendet werden. Zusätzlich kann als Speichereinheit 22 beispielsweise ein ROM oder ein RAM verwendet werden.
Die Steuervorrichtung 20 steuert den Betrieb des Motors 2 durch Steuern des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts oder der Kraftstoffeinspritzmenge des Motors 2. Ferner steuert die Steuervorrichtung 20 den Betrieb der Abgasreinigungsvorrichtung 10 durch Steuern des Harnstoffwassereinspritzzeitpunkts oder der Harnstoffwassereinspritzmenge des Harnstoffwasser-Einspritzventils 13. Die Steuervorrichtung 20 steuert auch den Betrieb des AGR-Systems 30 durch Steuern des Betriebs eines Strömungsraten-Änderungsmechanismus 32 des nachstehend beschriebenen AGR-Systems 30.
Das AGR-System 30 umfasst einen AGR-Kanal 31, den Strömungsraten-Änderungsmechanismus 32 und einen NOx-Sensor 37 und umfasst auch die Steuervorrichtung 20 zum Steuern des Strömungsraten-Änderungsmechanismus 32 als Teil seiner Komponenten.
Der AGR-Kanal 31 ist ein Kanal zum Einleiten eines Teils des Abgases, das von der Abgasreinigungsvorrichtung 10 abgegeben wird, in den Einlasskanal 3 des Motors 2. Das durch den AGR-Kanal 31 strömende Abgas wird als AGR-Gas bezeichnet. Das stromaufwärtige Ende (der AGR-Gaseinlassabschnitt des AGR-Kanals 31) des AGR-Kanals 31 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kommuniziert mit einem zweiten Auslassabschnitt 36 eines Dreiwegeventils 33, das nachstehend beschrieben ist. Ferner kommuniziert das stromabwärtige Ende (der AGR-Gasauslass des AGR-Kanals 31) des AGR-Kanals 31 gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit einem Teil des Einlasskanals 3, der der Abschnitt ist, der sich weiter stromaufwärts als der Kompressor 7 befindet.
Der Strömungsraten-Änderungsmechanismus 32 ist ein Mechanismus zum Ändern eines Verhältnisses zwischen einer Strömungsrate (mm³/s) des ersten Abgases, das von der Abgasreinigungsvorrichtung 10 abgegeben wird und in das Endrohr 4a strömt, und einer Strömungsrate (mm³/s) des zweiten Abgases, das von der Abgasreinigungsvorrichtung 10 abgegeben wird und in den AGR-Kanal 31 strömt. In der Ausführungsform wird das Dreiwegeventil 33 als Beispiel für den Strömungsraten-Änderungsmechanismus 32 verwendet.
Insbesondere umfasst das Dreiwegeventil 33 einen Einlassabschnitt 34, in den das von der Abgasreinigungsvorrichtung 10 ausgestoßene Abgas strömt, einen ersten Auslassabschnitt 35, durch den das vom Einlassabschnitt 34 strömende Abgas ausströmt und der mit dem Abgaseinlassabschnitt des Endrohrs 4a in Verbindung steht, und den zweiten Auslassabschnitt 36, durch den das vom Einlassabschnitt 34 strömende Abgas ausströmt und der mit dem AGR-Gaseinlassabschnitt des AGR-Kanals 31 in Verbindung steht. Das Dreiwegeventil 33 ändert das Öffnungsverhältnis des ersten Auslassabschnitts 35 und das Öffnungsverhältnis des zweiten Auslassabschnitts 36, indem es von der Steuervorrichtung 20 so gesteuert wird, dass das Dreiwegeventil 33 das Verhältnis zwischen der Strömungsrate des ersten Abgases, das aus dem Einlassabschnitt 34 strömt und aus dem ersten Auslassabschnitt 35 austritt, und der Strömungsrate des zweiten Abgases, das aus dem Einlassabschnitt 34 strömt und aus dem zweiten Auslassabschnitt 36 herausströmt, ändert.
In der Ausführungsform ist der Einlassabschnitt 34 des Dreiwegeventils 33 direkt mit dem Auslassabschnitt der Abgasreinigungsvorrichtung 10 verbunden. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Beispielsweise kann der Einlassabschnitt 34 über ein anderes Rohrleitungselement mit dem Abgasauslassabschnitt der Abgasreinigungsvorrichtung 10 verbunden sein. Der erste Auslassabschnitt 35 des Dreiwegeventils 33 ist über ein Abgasrohr 4b mit dem Abgaseinlassabschnitt des Endrohrs 4a verbunden. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Beispielsweise kann der erste Auslassabschnitt 35 direkt mit dem Abgaseinlassabschnitt des Endrohrs 4a verbunden sein. Der zweite Auslassabschnitt 36 des Dreiwegeventils 33 ist direkt mit dem AGR-Gaseinlassabschnitt des AGR-Kanals 31 verbunden. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Der zweite Auslassabschnitt 36 kann über ein anderes Rohrleitungselement mit dem AGR-Gaseinlassabschnitt des AGR-Kanals 31 verbunden sein.
Wenn ein spezifisches Beispiel als das andere Beispiel des Strömungsraten-Änderungsmechanismus 32, das nicht das Dreiwegeventil 33 ist, angegeben ist, kann beispielsweise eine Konfiguration, die ein in dem Abgasrohr 4b angeordnetes erstes Strömungsratenregelventil und ein in dem AGR-Kanal 31 angeordnetes zweites Strömungsratenregelventil umfasst, als Beispiel für den Strömungsraten-Änderungsmechanismus 32 übernommen werden. In diesem Fall kann die Steuervorrichtung 20 durch Ändern des Öffnungsverhältnisses jedes der ersten Strömungsratenregelventile und des zweiten Strömungsratenregelventils das Verhältnis zwischen der Strömungsrate des in das Endrohr 4a strömenden Abgases und der Strömungsrate des in den AGR-Kanal 31 strömenden Abgases ändern.
Durch Verwendung des Dreiwegeventils 33 als Strömungsraten-Änderungsmechanismus 32 wie in der Ausführungsform kann jedoch die Konfiguration des Strömungsraten-Änderungsmechanismus 32 vereinfacht werden. In dieser Hinsicht ist es vorzuziehen, das Dreiwegeventil 33 als Strömungsraten-Änderungsmechanismus 32 zu verwenden.
Der NOx-Sensor 37 erfasst die NOx-Konzentration in dem von der Abgasreinigungsvorrichtung 10 abgegebenen Abgas und überträgt das Erfassungsergebnis an die Steuervorrichtung 20. Die spezifische Anordnungsposition des NOx-Sensors 37 ist nicht besonders begrenzt, solange er eine solche Funktion hat. Als Beispiel ist jedoch der NOx-Sensor 37 gemäß der Ausführungsform in einem Teil des Abgasrohrs 4b zwischen dem ersten Auslassabschnitt 35 des Dreiwegeventils 33 und dem Endrohr 4a angeordnet. Als weiteres Beispiel für die Anordnungsposition des NOx-Sensors 37 kann beispielsweise der NOx-Sensor 37 an einem Abschnitt zwischen dem Einlassabschnitt 34 des Dreiwegeventils 33 und dem Ammoniakschlupfkatalysator 15 angeordnet sein.
Als nächstes wird die Steuerung des Strömungsraten-Änderungsmechanismus 32 durch die Steuervorrichtung 20 beschrieben. Wenn die NOx-Konzentration in dem von der Abgasreinigungsvorrichtung 10 abgegebenen Abgas gleich oder kleiner als ein voreingestellter Referenzwert ist (dies wird als „Normalfall“ bezeichnet), führt die Steuervorrichtung 20 basierend auf einer voreingestellten AGR-Gasflussratenkarte einen Steuerprozess (nachstehend als „normaler Steuerprozess“ bezeichnet) zum Steuern des Strömungsraten-Änderungsmechanismus 32 aus, um eine vorbestimmte AGR-Gasströmungsrate zu erhalten.
In dem normalen Steuerprozess steuert die Steuervorrichtung 20 den Strömungsraten-Änderungsmechanismus 32 derart, dass das Verhältnis (im Folgenden einfach als „Verhältnis der Strömungsrate des ersten Abgases“ bezeichnet) der Strömungsrate des ersten Abgases, das von der Abgasreinigungsvorrichtung 10 abgegeben wird und in das Endrohr 4a strömt, zur Strömungsrate des Abgases, das aus der Abgasreinigungsvorrichtung 10 abgegeben wird, größer wird als das Verhältnis (im Folgenden einfach als „Verhältnis der Strömungsrate des ersten Abgases“ bezeichnet) der Strömungsrate (der AGR-Gasströmungsrate des AGR-Kanals 31) des zweiten Abgases, das aus der Abgasreinigungsvorrichtung 10 abgegeben wird und in den AGR-Kanal 31 strömt, zur Strömungsrate des Abgases, das aus der Abgasreinigungsvorrichtung 10 abgegeben wird. Das heißt, in einem Fall, in dem das Verhältnis der Strömungsrate des ersten Abgases, das in das Endrohr 4a strömt, als A% definiert ist und das Verhältnis der Strömungsrate des zweiten Abgases, das in den AGR-Kanal 31 strömt, als B% definiert ist (B% = 100% -A%), wird im normalen Steuerungsprozess die Beziehung „A > B“ erfüllt. In diesem Fall kann B 0% betragen.
Andererseits stoppt die Steuervorrichtung 20 in einem Fall, in dem die NOx-Konzentration in dem Abgas, das aus der Abgasreinigungsvorrichtung 10 abgegeben wird, höher als der voreingestellte Referenzwert ist, die Ausführung des normalen Steuerprozesses und stattdessen startet sie die Ausführung eines Steuerungsprozesses (im Folgenden als „Steuerungsprozess zur Reduzierung der Endrohrströmungsrate“ bezeichnet) zur Steuerung des Strömungsraten-Änderungsmechanismus 32, so dass das Verhältnis (A%) der Strömungsrate des ersten Abgases, das von der Abgasreinigungsvorrichtung 10 abgegeben wird und in das Endrohr 4a strömt, abnimmt und das Verhältnis (B%) der Strömungsrate des zweiten Abgases, das von der Abgasreinigungsvorrichtung 10 abgegeben wird und in den AGR-Kanal 31 strömt, zunimmt. Ferner steuert die Steuervorrichtung 20 in dem Steuerungsprozess zur Reduzierung der Endrohrströmungsrate den Strömungsraten-Änderungsmechanismus 32, so dass das Verhältnis der Strömungsrate des zweiten Abgases, das in den AGR-Kanal 31 strömt, größer wird als das Verhältnis der Strömungsrate des ersten Abgases, das in das Endrohr 4a strömt. Die Details des Steuerungsprozesses zur Reduzierung der Endrohrströmungsrate werden nachstehend unter Bezugnahme auf ein Flussdiagramm beschrieben.
2 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Steuerungsprozesses zur Reduzierung der Endrohrströmungsrate. Jeder Schritt in 2 wird speziell von der CPU 21 der Steuervorrichtung 20 ausgeführt. Zum Zeitpunkt des ersten Starts in 2 wurde die Ausführung des normalen Steuerungsprozesses bereits gestartet. Infolgedessen wird zum Zeitpunkt des ersten Starts angenommen, dass der Strömungsraten-Änderungsmechanismus 32 das Verhältnis der Strömungsrate des ersten Abgases, das in das Endrohr 4a strömt, größer einstellt als das Verhältnis der Strömungsrate (AGR-Gasströmungsrate) des zweiten Abgases, das in den AGR-Kanal 31 strömt.
In Schritt S10 bestimmt die Steuervorrichtung 20, ob die NOx-Konzentration in dem von der Abgasreinigungsvorrichtung 10 abgegebenen Abgas höher als der voreingestellte Referenzwert ist. Insbesondere wird dieser Referenzwert vorab in der Speichereinheit 22 der Steuervorrichtung 20 gespeichert. Die Steuervorrichtung 20 erfasst das Erfassungsergebnis des NOx-Sensors 37, wodurch die NOx-Konzentration in dem von der Abgasreinigungsvorrichtung 10 abgegebenen Abgas erfasst wird. Dann führt die Steuervorrichtung 20 den Schritt S10 aus, indem sie bestimmt, ob die auf diese Weise erfasste NOx-Konzentration höher als der Referenzwert der Speichereinheit 22 ist.
Obwohl der spezifische Wert des Referenzwerts gemäß Schritt S10 nicht besonders begrenzt ist, kann beispielsweise ein oberer Grenzwert (d. h. ein Abgasregelwert) der gesetzlich festgelegten NOx-Konzentration oder ein Wert, der um einen vorgegebenen Wert (z. B. mehrere Prozent) kleiner als der Abgasregelwert ist, verwendet werden. In der Ausführungsform wird ein Abgasregelwert als Beispiel für den Referenzwert verwendet.
Schritt S10 wird wiederholt ausgeführt, bis er als JA bestimmt wird. In einem Fall, in dem er in Schritt S10 als JA bestimmt wird, stoppt die Steuervorrichtung 20 die Ausführung des normalen Steuerprozesses und startet stattdessen die Ausführung des Steuerprozesses zur Reduzierung der Endrohrströmung (Schritt S20).
Insbesondere steuert die Steuervorrichtung 20 in Schritt S20 das Dreiwegeventil 33, so dass das Verhältnis der Strömungsrate des ersten Abgases, das aus dem ersten Auslassabschnitt 35 des Dreiwegeventils 33 herausströmt, kleiner wird als das Verhältnis der Strömungsrate des ersten Abgases zum Zeitpunkt der Bestimmung von JA in Schritt S10 und das Verhältnis der Strömungsrate des zweiten Abgases, das aus dem zweiten Auslassabschnitt 36 herausströmt, wird erhöht, um größer zu sein als das Verhältnis der Strömungsrate des zweiten Abgases zum Zeitpunkt der Bestimmung von JA in Schritt S10. Daher nimmt das Verhältnis (A%) der Strömungsrate des ersten Abgases, das in das Endrohr 4a strömt, ab und das Verhältnis (B%) der Strömungsrate des zweiten Abgases, das in den AGR-Kanal 31 strömt, nimmt durch die Abnahme des Abgasströmungsverhältnisses zu.
Bei diesem Steuerungsprozess zur Reduzierung der Endrohrströmungsrate steuert die Steuervorrichtung 20 das Dreiwegeventil 33, so dass das Verhältnis der Strömungsrate des zweiten Abgases, das aus dem zweiten Auslassabschnitt 36 herausströmt, größer wird als das Verhältnis der Strömungsrate des ersten Abgases, das aus dem ersten Auslassabschnitt 35 des Dreiwegeventils 33 herausströmt, so dass das Verhältnis (B%) der Strömungsrate des zweiten Abgases, das in den AGR-Kanal 31 strömt, größer eingestellt wird als das Verhältnis (A%) der Strömungsrate des ersten Abgases, das in das Endrohr 4a strömt. Das heißt, in Schritt S20 steuert die Steuervorrichtung 20 das Dreiwegeventil 33, so dass die Beziehung „A < B“ erfüllt ist.
Obwohl die spezifischen numerischen Bereiche des „Verhältnisses (A%) der Strömungsrate des ersten Abgases, das in das Endrohr 4a strömt“ und des „Verhältnisses (B%) der Strömungsrate des zweiten Abgases, das in den AGR-Kanal 31 strömt“ in Schritt S20 nicht besonders begrenzt ist, steuert die Steuervorrichtung 20 gemäß der Ausführungsform das Dreiwegeventil 33 beispielsweise so, dass „A : B = 1 : n (wobei n ein numerischer Wert ist, der 1 < n ≤ 9 erfüllt)“. Das heißt, die Steuervorrichtung 20 stellt B% größer als A% innerhalb eines Bereichs ein, in dem B% das Neunfache des Maximums von A% ist. Dies ist jedoch nur ein Beispiel für einen numerischen Wert und die Erfindung ist nicht auf dieses numerische Beispiel beschränkt.
In Schritt S20 steuert die Steuervorrichtung 20 vorzugsweise das Dreiwegeventil 33, so dass Folgendes gilt: je größer die vom NOx-Sensor 37 erfasste NOx-Konzentration ist, desto größer ist das Verhältnis (B%) der Strömungsrate des zweiten Abgases, das in den AGR-Kanal 31 strömt, und desto kleiner ist das Verhältnis (A%) der Strömungsrate des ersten Abgases, das in das Endrohr 4a strömt. Als spezifisches Beispiel wird beispielsweise angenommen, dass in einem Fall, in dem der Erfassungswert des NOx-Sensors 37 „C1“ ist, das Verhältnis der Strömungsrate des zweiten Abgases, das in den AGR-Kanal 31 strömt, „B1“ist und das Verhältnis der Strömungsrate des ersten Abgases, das in das Endrohr 4a strömt, „Al“ ist. Wenn der Erfassungswert des NOx-Sensors 37 „C2 (dies ist ein Wert größer als C1)“ wird, stellt die Steuervorrichtung 20 in diesem Fall das Verhältnis der Strömungsrate des zweiten Abgases, das in den AGR-Kanal 31 strömt, auf „B2 (dies ist ein Wert größer als B1)“ ein und stellt das Verhältnis der Strömungsrate des ersten Abgases, das in das Endrohr 4a strömt, auf „A2 (dies ist ein Wert kleiner als A1)“ ein.
Nach Schritt S20 bestimmt die Steuervorrichtung 20, ob eine Bedingung („Endbedingung“) zum Beenden der Ausführung des Steuerungsprozesses zur Reduzierung der Endrohrströmungsrate erfüllt ist (Schritt S30). Obwohl der spezifische Inhalt der Beendigungsbedingung nicht besonders eingeschränkt ist, wird in der Ausführungsform beispielsweise eine Bedingung verwendet, dass die NOx-Konzentration in dem von der Abgasreinigungsvorrichtung 10 abgegebenen Abgas gleich oder kleiner als der voreingestellte Referenzwert wird.
Insbesondere erfasst die Steuervorrichtung 20 die NOx-Konzentration durch Erfassen des Erfassungsergebnisses des NOx-Sensors 37 in Schritt S30. Die Steuervorrichtung 20 bestimmt, ob die auf diese Weise erhaltene NOx-Konzentration ein Wert ist, der gleich oder kleiner als der in der Speichereinheit 22 gespeicherte Referenzwert ist. In einem Fall, in dem bestimmt wird, dass die NOx-Konzentration gleich oder kleiner als der Referenzwert ist, bestimmt die Steuervorrichtung 20, dass die Beendigungsbedingung erfüllt ist (JA). Dieser Referenzwert entspricht dem Referenzwert in Schritt S10. Schritt S30 wird wiederholt ausgeführt, bis festgestellt wird, dass er JA lautet.
In einem Fall, in dem er in Schritt S30 als JA bestimmt wird, beendet die Steuervorrichtung 20 die Ausführung des Steuerungsprozesses zur Reduzierung der Endrohrströmungsrate (Schritt S40). Insbesondere beendet die Steuervorrichtung 20 die Ausführung des Steuerungsprozesses zur Reduzierung der Endrohrströmungsrate indem der Zustand des Dreiwegeventils 33 als Strömungsraten-Änderungsmechanismus 32 in den Zustand unmittelbar vor Beginn der Ausführung von Schritt S20 zurückgebracht wird, und stattdessen wird die Ausführung des normalen Steuerungsprozesses neu gestartet. Infolgedessen wird das Verhältnis (A%) der Strömungsrate des ersten Abgases, das in das Endrohr 4a strömt, größer als das Verhältnis (B%) der Strömungsrate des zweiten Abgases, das in den AGR-Kanal 31 strömt. Nach der Ausführung von Schritt S40 führt die Steuervorrichtung 20 das Flussdiagramm von Anfang an erneut aus (Rückkehr).
Die Betriebseffekte des AGR-Systems 30 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform sind wie folgt zusammengefasst. Gemäß der Ausführungsform wird in einem Fall, in dem die NOx-Konzentration in dem von der Abgasreinigungsvorrichtung 10 abgegebenen Abgas höher als der voreingestellte Referenzwert ist (im Fall von JA in Schritt S10), in Schritt S20 die Ausführung des Steuerungsprozesses zur Reduzierung der Endrohrströmungsrate gestartet. Durch Reduzieren des Verhältnisses der Strömungsrate des ersten Abgases, das von der Abgasreinigungsvorrichtung 10 abgegeben wird und in das Endrohr 4a strömt, kann das Verhältnis der Strömungsgeschwindigkeit des zweiten Abgases, das in den AGR-Kanal 31 strömt, erhöht werden. Dadurch kann die NOx-Konzentration im Abgas, das aus dem Endrohr 4a in die Atmosphäre abgegeben wird, reduziert werden.
In diesem Steuerungsprozess zur Reduzierung der Endrohrströmungsrate steuert das AGR-System 30 den Strömungsraten-Änderungsmechanismus 32, so dass das Verhältnis der Strömungsrate des zweiten Abgases, das in den AGR-Kanal 31 strömt, größer wird als das Verhältnis der Strömungsrate des ersten Abgases, das in das Endrohr 4a strömt. Dadurch kann die NOx-Konzentration im Abgas, das aus dem Endrohr 4a in die Atmosphäre abgegeben wird, effektiv reduziert werden. Infolgedessen kann die NOx-Konzentration im Abgas, das vom Endrohr 4a in die Atmosphäre abgegeben wird, effektiv auf den Referenzwert oder einen geringeren Wert reduziert werden.
Wie oben beschrieben, kann gemäß der Ausführungsform selbst in einem Fall, in dem die NOx-Konzentration in dem von der Abgasreinigungsvorrichtung 10 abgegebenen Abgas größer als der Referenzwert wird, die NOx-Konzentration in dem Abgas, das vom Endrohr 4a in die Atmosphäre abgegeben wird, effektiv auf den Referenzwert oder einen geringeren Wert reduziert werden. Daher ist es beispielsweise selbst in einem Fall, in dem ein Problem in der Abgasreinigungsvorrichtung 10 auftritt und die NOx-Reinigungsleistung der Abgasreinigungsvorrichtung 10 geringer als erwartet ist, möglich, die Emission des Abgases mit einer NOx-Konzentration, die höher als der Referenzwert (in der Ausführungsform als Beispiel ein Abgasregelwert) ist, in die Atmosphäre wirksam zu unterdrücken. Das heißt, selbst in einem Fall, in dem ein Problem in der Abgasreinigungsvorrichtung 10 auftritt und die NOx-Reinigungsleistung der Abgasreinigungsvorrichtung 10 geringer als erwartet ist, kann die NOx-Konzentration im Abgas, das in die Atmosphäre abgegeben wird, auf den Emissionsgasregelwert eingestellt werden.
Obwohl die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung oben beschrieben wurde, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf eine solche spezifische Ausführungsform beschränkt, und verschiedene Modifikationen und Änderungen können im Rahmen der in den Ansprüchen beschriebenen vorliegenden Offenbarung vorgenommen werden.
Diese Anmeldung basiert auf einer japanischen Patentanmeldung (Patentanmeldung Nr. 2017-171855 ), die am 7. September 2017 eingereicht wurde und auf deren Inhalt hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird.
Industrielle Anwendbarkeit
Das AGR-System der vorliegenden Offenbarung ist insofern nützlich, als es die NOx-Konzentration in dem Abgas, das aus dem Endrohr in die Atmosphäre abgegeben wird, auch in einem Fall reduziert, in dem die NOx-Konzentration im Abgas, das aus der Abgasreinigungsvorrichtung abgegeben wird, höher als ein voreingestellter Referenzwert ist.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Motor
3: Einlasskanal
4: Abgaskanal
4a: Endrohr
5: Turbolader
10: Abgasreinigungsvorrichtung
20: Steuervorrichtung
30: AGR-System
31: AGR-Kanal
32: Strömungsraten-Änderungsmechanismus
33: Dreiwegeventil
34: Einlassabschnitt
35: erster Auslassabschnitt
36: zweiter Auslassabschnitt
37: NOx-Sensor

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 2010281284 A [0002]
JP 2015172339 A [0002]
JP 2017171855 [0044]

Claims

AGR-System, das auf ein Fahrzeug angewendet wird, das eine Abgasreinigungsvorrichtung umfasst, die die Reinigung von NOx ermöglicht, wobei die Abgasreinigungsvorrichtung in einem Teil eines Abgaskanals eines Motors vorgesehen ist, wobei sich das Teil in Abgasströmungsrichtung weiter stromaufwärts befindet als ein Endrohr, wobei das AGR-System Folgendes umfasst: einen AGR-Kanal, der einen Teil des von der Abgasreinigungsvorrichtung abgegebenen Abgases in einen Einlasskanal des Motors einleitet; einen Strömungsraten-Änderungsmechanismus, der ein Verhältnis zwischen einer Strömungsrate eines ersten Abgases, das aus der Abgasreinigungsvorrichtung abgegeben wird und in das Endrohr strömt, und einer Strömungsrate eines zweiten Abgases, das aus der Abgasreinigungsvorrichtung abgegeben wird und in den AGR-Kanal strömt, ändert; und eine Steuervorrichtung, die die Ausführung eines Steuerungsprozesses zur Steuerung des Strömungsraten-Änderungsmechanismus startet, so dass ein Verhältnis einer Strömungsrate des ersten Abgases, das in das Endrohr strömt, abnimmt und ein Verhältnis einer Strömungsrate des zweiten Abgases, das in den AGR-Kanal strömt, zunimmt, in einem Fall, in dem eine NOx-Konzentration im Abgas, das aus der Abgasreinigungsvorrichtung abgegeben wird, höher als ein voreingestellter Referenzwert ist, und das Verhältnis der Strömungsrate des zweiten Abgases, das in den AGR-Kanal strömt, so einstellt, dass es größer ist als das Verhältnis des Strömungsverhältnisses des ersten Abgases, das während des Steuervorgangs in das Endrohr strömt.
AGR-System nach Anspruch 1, wobei ein Dreiwegeventil als Strömungsraten-Änderungsmechanismus konfiguriert ist, wobei das Dreiwegeventil Folgendes umfasst: einen Einlassabschnitt, in den das von der Abgasreinigungsvorrichtung abgegebene Abgas strömt; einen ersten Auslassabschnitt, durch den das vom Einlassabschnitt einströmende Abgas ausströmt und der mit einem Abgaseinlassabschnitt des Endrohrs in Verbindung steht, und einen zweiten Auslassabschnitt, durch den das vom Einlassabschnitt einströmende Abgas ausströmt, und der mit einem AGR-Gaseinlassabschnitt des AGR-Kanals in Verbindung steht, und wobei ein Verhältnis zwischen einer Strömungsrate von Abgas, das aus dem Einlassabschnitt einströmt und aus dem ersten Auslassabschnitt ausströmt, und einer Strömungsrate von Abgas, das aus dem Einlassabschnitt einströmt und aus dem zweiten Auslassabschnitt ausströmt, aufgrund des Steuerprozesses durch die Steuervorrichtung geändert wird.