JP5552529B2 - 還元剤供給システムの運転方法 - Google Patents

還元剤供給システムの運転方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5552529B2
JP5552529B2 JP2012501153A JP2012501153A JP5552529B2 JP 5552529 B2 JP5552529 B2 JP 5552529B2 JP 2012501153 A JP2012501153 A JP 2012501153A JP 2012501153 A JP2012501153 A JP 2012501153A JP 5552529 B2 JP5552529 B2 JP 5552529B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reducing agent
air flow
cleaning operation
flow
supply system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012501153A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2012521509A (ja
Inventor
ミヒャエル・コッホホルツナー
ホルスト・バイアー
ラルフ・ヴァンデル
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Publication of JP2012521509A publication Critical patent/JP2012521509A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5552529B2 publication Critical patent/JP5552529B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066Selective catalytic reduction [SCR]
    • F01N3/208Control of selective catalytic reduction [SCR], e.g. dosing of reducing agent
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2550/00Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
    • F01N2550/05Systems for adding substances into exhaust
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/08Adding substances to exhaust gases with prior mixing of the substances with a gas, e.g. air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F01N2610/1453Sprayers or atomisers; Arrangement thereof in the exhaust apparatus
    • F01N2610/146Control thereof, e.g. control of injectors or injection valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F01N2610/1493Purging the reducing agent out of the conduits or nozzle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/18Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the system for adding a substance into the exhaust
    • F01N2900/1806Properties of reducing agent or dosing system
    • F01N2900/1808Pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/18Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the system for adding a substance into the exhaust
    • F01N2900/1806Properties of reducing agent or dosing system
    • F01N2900/1824Properties of the air to be mixed with added substances, e.g. air pressure or air temperature
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Description

本発明は、請求項1の前提部分に基づく還元剤供給システムの運転方法に関する。
特にディーゼルエンジン車の内燃機関の排気ガス中の窒素酸化物を削減するために、尿素水溶液を排気ガスに添加することが知られている。熱い排気ガスの中ではアンモニアの遊離が行われ、このアンモニアは、選択的に作用する実質的還元剤として、いわゆるSCR触媒コンバータでの還元によって窒素酸化物を無害にする。尿素水溶液は、圧縮空気を使ってエアロゾルとして飛散され、排気ガスに何度も供給される。この種の方法における問題は、該当する還元剤供給システム内に尿素が堆積することにより、機能障害を生じるおそれがあることである。還元剤供給システムの堆積物を除去及び清掃するため、文献1では、使用される空気と尿素水溶液とに加え、第3の媒体を、好ましくは尿素用溶剤を尿素堆積物を洗い流すために使用することが提案される。しかし、この第3の媒体の供給は、多くの場合、好ましくないコストの増加につながる。
独国特許出願公開第102006007658A1号明細書
本発明の課題は、還元剤供給システムを簡単に清掃できる還元剤供給システムの運転方法を提供することである。
この課題は、請求項1の特徴を備える方法によって解決される。
本発明に基づく方法は、還元剤供給システムが標準配合運転の場合、少なくともほぼ連続的な空気流と断続的な還元剤流とが発生し、少なくとも部分的にノズル装置によって排気ガスラインの中に排出されること、及び還元剤供給システムを清掃する清掃運転の場合、多数の空気流パルスから形成される空気流と多数の還元剤流パルスから形成される還元剤流とが発生し、ノズル装置に供給されること、を特徴としている。空気流パルス又は還元剤流パルスとは、この場合、空気流量又は還元剤流量の突発的かつ著しい変化を意味している。詳細には、空気流パルス又は還元剤流パルスとは、空気流又は還元剤流が突発的にオフの状態からオンの状態へ切り替わり、次にまたオフの状態に切り替わるという、空気流又は還元剤流の短時間の切り替わりである。パルスの持続時間は、好ましくは、1秒から約20秒までの範囲にある。
この供給システムの運転方法は、例えばミネラルオイル、アルコール、炭化水素などの様々な還元剤、とりわけ液体還元剤に適しているが、排気ガス後処理装置に尿素水溶液(HWL)を供給するための供給システムで使用するのが、とりわけ有利であり、好ましい。
HWLを還元剤として使用する場合、標準配合運転では、時間的に相互にずれているHWLのパルスが好ましくはほぼ連続的な空気流に供給され、微小なHWLの滴と空気とによるエアロゾル様混合物が形成されるようになっている。HWL流の空気への供給は、ノズル装置の位置である、ほぼアウトレット開口部の近くの位置で行うことができる。特にこの場合、HWL流の一部を、ノズル装置によって再びHWLのリザーバに戻すことができるため、HWL流の一部分だけを排気ガスの中に放出することができる。しかし、少なくともほぼ連続的な空気流の中に断続的なHWL流を供給することは、ノズル装置から離れた場所で行われるのが好ましく、その混合物は、混合物ラインを介して、排気ガスラインに通じているノズル装置に供給され、排気ガス流に添加される。このとき、HWLパルスは、全体として、排気ガス後処理装置のNOx還元キャタライザでの目標とするNOx転換が少なくともほぼ達成されるように、好適には必要に応じて測定されている。パルス化されたHWL流の発生と配分とは、パルス幅変調されたメタリングバルブの起動によって行われるのが好ましい。空気流は、好ましくは圧縮空気供給ユニットによって供給される。
還元剤供給システムの清掃が必要であると検知された場合、規定の開始条件のチェックが正常に終了した後で清掃運転を起動するのが好ましい。清掃運転中において、空気流パルスとHWL流パルスの両方のパルスが作られ、ノズル装置に供給される。その結果、空気、HWL及び/又はHWLと空気との混合物が、必要に応じて還元剤供給システム内にある堆積物に断続的に作用して、これらの堆積物を有効に取り除き、排除することができる。もちろん、清掃運転を予め設定可能な時点で、例えば、還元剤供給システムの2回毎の起動開始時点、5回毎の起動開始時点、又は一般的にはn回毎の起動開始時点で、予防的に起動させることも可能である。
本方法の実施形態では、ノズル装置に空気流を輸送するための還元剤供給システムライン内の動圧がモニタされ、予め設定可能な、特に第1の上方の圧力閾値を超過した場合に、清掃運転が起動する。好ましくは圧力モニタリングを継続的に行い、特に堆積物と、配管系統で断面積を狭窄してしまうその他の汚れとに関して、還元剤供給システムの確実なモニタリングが可能となる。例えば、空気が流れる還元剤供給システムの配管系統に、腐食による堆積物又は尿素堆積物が蓄積すると、フロー抵抗が高まる。このことから、好適に使用される空気流量が周知であるか、又は設定可能である場合、測定可能な圧力上昇が生じる。配管系統における所定の適合箇所、好ましくは空気及び/又はHWLと空気との混合物が通るラインにおいて、動圧をモニタリングすることにより、還元剤供給システムの清掃の必要があるかどうかを、確実に決定することができる。許容できない動圧の上昇が検知されると、清掃運転が起動する。
同様に、本方法のもう1つの実施形態では、ノズル装置に空気流を搬送するための還元剤供給システムのライン内の動圧がモニタされ、圧力が予め設定可能な下方の圧力閾値を下回った場合に、起動中の清掃運転が停止される。本発明に基づいて設定されている、清掃運転中の圧力モニタリングにより、清掃運転中のどの時点で望ましい範囲まで清掃が行われたかどうかを、確実にモニタすることができる。清掃が成功したことは、通常、堆積物の除去によるフロー抵抗の減少が圧力測定によって検知されることにより明らかになる。これを受けて、清掃運転が停止され、必要に応じて標準配合運転に戻る、又は標準配合運転が起動する。従って、この標準配合運転は、常に、どうしても必要な場合にのみ中断されるため、不必要に長い清掃運転の継続が防止される。
本方法のもう1つの有利な実施形態では、還元剤流パルスから形成される還元剤流が所定の還元剤総量を超過した後に、又は清掃運転開始から所定時間が過ぎた後に、清掃運転が停止される。このことは、特に、清掃運転を予防的に起動する場合だけに有利なのではない。というのも、清掃に効果的な還元剤総量又は清掃運転時間があらかじめ調べられ、最適な形に設定することができるためである。
本方法のもう1つの実施形態では、清掃運転のために、特に第1の運転モードが設けられており、この運転モードでは、それぞれの還元剤流パルスと空気流パルスとが時間的に重なり合うように、一連の還元剤流パルスと空気流パルスが発生する。このことにより、清掃運転においては、還元剤供給システム及び/又はノズル装置の配管系統の少なくとも一部を介して、一時的に空気のみ又は液体の還元剤のみが送られ、また一時的に還元剤と空気との混合物が送られるようにすることが可能となる。このことは、堆積物の除去に関して、とりわけ清掃に効果的であることが証明された。この場合、本方法のもう1つの実施形態においては、還元剤流パルスの立ち上がり及び/又は立ち下りエッジが、一時的に空気流パルスの中にかかる場合は有利である。
本方法のもう1つの有利な実施形態では、空気流パルスが、一時的に完全に還元剤流パルスの中に含まれる。これにより、通過流のない運動によるフィード休止の後に、例えばシャットオフバルブが開くことにより、最初に還元剤流が、好ましくは突発的に流れる。極めて短い時間が経過した後で空気流が起動すると、次に、引き続き流れていた還元剤流が再びオフにされる。さらに、特に極めて短い、好ましくは1秒から数秒の間の時間が経過した後で、還元剤流も再びオフになる。これにより、液体の還元剤を用いて配管系統を洗浄する短い洗浄段階が生じ、これらの洗浄段階は、還元剤と空気とのエアロゾル混合物が流される前と後に行われる。このことは、同様に、堆積物の除去に関して非常に有効であることが証明された。
本方法のもう1つの実施形態では、清掃運転のために、特に第2の運転モードが設けられており、この運転モードにおいては、空気流がオフのときには多数の還元剤流パルスが連続して生じ、還元剤流がオフのときには多数の空気流パルスが連続して発生する。この方法は、特に強く付着している堆積物の除去に関して、とりわけ有効であることが証明された。このような堆積物は、主に、例えば車両が数時間又は数日の間停止していたために、還元剤供給システムも長時間停止していたような場合に見られる。従って、第2の運転モードは、基本的には予め設定可能な停止時間が経過した後での、還元剤供給システムの運転再開によって起動するように設定することができる。
特に強く付着している汚れの除去に関して、本発明のもう1つの実施形態では、ノズル装置に空気流を搬送するための還元剤供給システムのライン内の動圧がモニタされ、予め設定可能な第1の上方の圧力閾値を超過した場合に、清掃運転の第1の運転モードが起動し、予め設定可能な第2の上方の圧力閾値を超過した場合に、清掃運転の第2の運転モードが起動し、第2の上方の圧力閾値は第1の上方の圧力閾値よりも高い場合は有利である。このとき、本発明のもう1つの実施形態において、第2の運転モードの清掃運転の次に、第1の運転モードの清掃運転が続く場合は特に有利である。好ましいのは、第2の運転モードの解除直後に第1の運転モードが起動することである。
本発明の有利な実施形態を図に示し、以下に説明する。この場合、ここで示された特徴及び以下に説明する特徴は、それぞれに示された特徴の組合せだけではなく、本発明の範囲から逸脱することなく、その他の組合せ又は単独でも適用可能である。
還元剤供給システムの有利な実施形態の図である。 第1の清掃運転モードに従って、本発明の方法の有利な変形例を分かりやすくするため、空気流パルスと還元剤流パルスの一連のパルスを時間経過グラフで示した図である。 第2の清掃運転モードに従って、本発明の方法の有利な変形例を分かりやすくするため、空気流パルスと還元剤流パルスの一連のパルスを時間経過グラフで示した図である。
図1に示されている有利な実施形態において、この還元剤供給システム1は、配合される液体の液体供給ライン2を含んでいる。この液体供給ライン2には、間欠的に起動可能なメタリングバルブ4と、調整可能な調整スロットル5と、第1の圧力センサ6とが配置されている。液体供給ライン2は、圧縮空気を供給する空気供給ライン3と同様に、還元剤供給システム1の混合領域11に通じている。混合領域11では、できる限り微小な液体の滴を含むエアロゾル様の混合物が生じるように、送られてきた圧縮空気と液体との完全混合が行われる。混合領域11は、独立した混合室として、又は液体供給ライン2若しくは空気供給ライン3に統合された構成部品として形成することができる。
以下、液体は尿素水溶液(HWL)であることを前提とし、この水溶液は、窒素酸化物を除去するいわゆるSCR触媒コンバータの上流で、エアロゾル様の混合物の形でノズル装置によって車両の排気ガスラインに噴射されることができるが、このことは詳細には示されていない。しかし、還元剤供給システム1は、この適用方法に制限されるものではなく、原則的に、他の任意の液体添加物の配合にも使用可能である。
液体供給ライン2へのHWLの供給は、好ましくはリザーバからポンプによって行われ、このことも同様に詳細には示されていない。この場合、ポンプによってフィード圧力pHWLが液体供給ライン2のメタリングバルブ4の上流で生じ、及び/又は維持され、このフィード圧力は第1の圧力センサ6によって検知される。メタリングバルブ4は、好ましくは2/2方向マグネットバルブの形で実施されている。このメタリングバルブ4は、制御に応じて、開又は閉のどちらかに起動可能であるように設定されている。
調整スロットル5は、支配的な圧力状態において、開かれているメタリングバルブ4を通る液体流量に関して、有利な作用点を設定するのに用いられる。図1に示されているように、調整スロットル5は、メタリングバルブ4の上流及び液体供給ライン2の第1の圧力センサ6の下流に配置されているのが好ましい。液体供給ライン2の別の場所、詳細には混合領域11の上流に配置することも、同様に可能である。
メタリングバルブ4が開いている場合、HWLは、このバルブを通って流れ、混合領域11に供給される圧縮空気と混ぜられるか、若しくは圧縮空気の供給により混合領域11において霧化される。還元剤供給システム1の標準配合運転の場合、すなわちメタリングバルブ4が閉じている場合も、常に圧縮空気が供給されるように設定されている。特に、還元剤供給システム1の起動開始は、十分な空気流量がある場合、まずHWLの配分で始められように設定されている。圧縮空気の供給には、図示されていない圧縮空気リザーバ又はコンプレッサを用いるのが好ましい。好ましいのは、規定の空気圧が、例えば、同様に図示されていない減圧器によって調整されることである。空気供給ライン3のインプット側での空気の供給は、好ましくは、続いて接続されている制御可能な切替えエレメント16によって、選択的に遮断又は解放することができる。
開かれているメタリングバルブ4を通るHWLの流量は、主に、このメタリングバルブ4を超える差圧Δpに左右されている。しかし、液体供給ライン2のフィード圧pHWLが一定の場合でも、メタリングバルブ4の下流の配合圧pの変動により、差圧Δpの変動が生じる可能性がある。この変動は、主に、エンジン起動に応じて変動する排気ガスシステム内の圧力状態によって引き起こされ、この圧力状態は、液体供給ライン2においてメタリングバルブ4のアウトプット側まで遡って影響する可能性がある。従って、第2の圧力センサ7によって、メタリングバルブ4の下流、好ましくは混合領域11内で配合圧pを検知し、よって継続して現在の差圧Δpをモニタするように設定されている。第2の圧力センサ7の配置は、メタリングバルブ4の下流の他の場所でも可能である。
空気供給ライン3へのHWLの逆流を防ぐため、空気供給ライン3の混合領域11のインプット側には分離エレメント15が配置されている。この分離エレメント15が、空気供給ライン3の終端部分を形成し、混合領域11に通じているのが好ましい。この分離エレメント15は、例えばチェックバルブの形で実施することもできるが、分離エレメント15をノズルとして、詳細にはいわゆる超臨界ノズルとして形成するのが好ましく、これを用いて超音速の空気流を達成することができる。この方法で、HWLの空気供給ライン3への混入はほぼ回避される。さらに、混合領域11で、強い渦巻を生じさせることができる。高速で混合領域11に流れ込む空気により、混合領域11に送られるHWLは細かく混合又は霧化され、エアロゾル様の混合物が生じる。さらに、分離エレメント15が超臨界ノズルとして実施されることにより、空気流の均等化が可能となる。空気流を均等にするため、さらに、空気供給ライン3のインプット側又は分離エレメント15の上流で、空気圧ができる限り一定になるように設定されている。約5barの圧力が有利である。図のように、分離エレメント15の上流で、第3の圧力センサ14が空気供給ライン3に接続され、分離エレメント15の上流の空気圧が同様にモニタ可能であるのが好ましい。
第2の圧力センサ7により、一方では、第1の圧力センサ6と共に調整スロットル5とメタリングバルブ4との直列接続の差圧Δpをモニタし、他方では、第3の圧力センサ14と関連して、分離エレメント15の差圧をモニタすることができる。しかし、後者は、第3の圧力センサ14を省略した場合でも、プリセットされた空気圧を考慮することによって検出することができる。圧力モニタリングにより、混合物又はHWLの正確な配合を行うことができる。
混合物ライン12を介して、混合領域11で作られた混合物は、ノズル装置又は排気ガス後処理装置に送られる。ここでは、圧縮空気が搬送媒体として用いられる。通常は好ましくないことだが、圧縮空気の代わりに、例えば窒素又は排気ガスなどの、その他の搬送媒体も使用することができる。
還元剤供給システム1を制御又は調整するため、図示されていない配合制御装置が設けられており、圧力センサ6、7、14及びメタリングバルブ4が、インタフェース8、9、10、13を介してこの制御装置に接続されている。配合制御装置は、好ましくは、インプット/アウトプットユニット、演算ユニット及びメモリユニットを備えるマイクロコンピュータの形で実施されており、還元剤供給システム1を制御するために受信するデータ及び測定値を処理し、該当する制御信号を算出して、アウトプットすることができるようになっている。例えば、空気供給ライン3の切替えエレメント16は、空気供給が選択的にオン及びオフ可能であるように、もう1つのインタフェース17を介して制御されることができる。
尿素又は腐食成分の堆積により、配管系統又は還元剤供給システム1のノズル装置にも、正常な起動を妨げる詰まりを生じるおそれがある。堆積物は、通常、該当するラインの断面積を縮小する原因となり、この断面積の縮小は、動圧の上昇によって明らかになる。このことは、例えば、圧力センサ6、7、14によって供給される1つ又は複数の圧力値の評価によって確認することができる。しかし、詰まり又は堆積によって引き起こされる障害は、空気及び/又はHWL流量のモニタリングによっても検知することができ、障害がある場合、通常、これらの流量は規定値を下回っている。以下の例では、詰まりが混合領域11の中又は下流にあることだけを前提とし、詰まりがあることは、空気供給ライン3又は混合物ライン12を通って空気が送られる際に、第2の圧力センサ7によって検出可能な圧力上昇により明らかになる。空気流量が規定されている場合に、第2の圧力センサ7によって、第1の上方の圧力閾値まで上昇した起動圧力が検知されると、標準配合運転が中断し、清掃運転がスタートする。清掃運転とは、多数の空気流パルスから形成される空気流と、多数のHWL流パルスから形成されるHWL流とを発生させ、ノズル装置に送ることであり、以下に、図2を用いて、このことを詳しく説明する。
図2は、第1の清掃運転モードに従って、空気流パルス20とHWL流パルス21の一連のパルスを時間経過グラフで示したものであり、好適に、この第1の清掃運転モードは、起動圧力が例えば2.5barの第1の上方圧力閾値まで上昇したことを、第2の圧力センサ7が検知した場合に起動する。このとき、空気流及びHWL流の両者ともに、定期的かつ少なくともほぼ突発的に、オフ状態からオン状態を経て再びオフ状態に切り替わるため、結果として、設定可能な長さ又は設定可能な周期時間のほぼ矩形のパルスが生じる。空気流パルス20とHWL流パルス21とが時間的に重なる場合は、特に好ましい。HWL流パルスの立ち上がりエッジ24が時間的に起動中の空気流パルス20の中にかかり、空気流パルス20の立ち下がりエッジ22が起動中のHWL流パルス21にかかる場合は、特に好ましい。これに対応して、それぞれの空気流パルス20の立ち上がりエッジ23は、HWL流パルスの休止にかかり、HWL流パルス21の立ち下がりエッジ25は、空気流パルスの休止にかかる。空気流パルス20とHWL流パルス21とのクロック比は、例えば、ちょうど1に設定されるのが好ましい。空気流パルス20とHWL流パルス21とは、この場合、好ましくは1秒〜10秒の継続時間をもつ。1つのHWL流パルスに、例えば50mlの予め設定可能な量のHWLを供給するように設定することができる。
空気及び/又はHWLのパルス型吐出により、堆積物は、効果的に剥離又は溶解され、ノズル装置によって還元剤供給システム1から流し出される。一般的に、図に示された種類の清掃運転の継続時間は約0.5分〜約10分で十分である。清掃運転終了のための基準としては、予め設定可能な時間経過とするか、又は例えば1.9barの予め設定可能な下方の圧力閾値を下回ったことが第2の圧力センサ7によって測定された場合とするか、どちらかが用いられる。その後、再び標準配合運転を行うことができる。
特に、停止状態が長くなると、比較的強く付着している堆積物又は厚い堆積物が形成される可能性がある。このことは、通常、還元剤供給システム1で測定される動圧が比較的大きく上昇することによって明らかになる。例えば、第2の圧力センサ7によって、およそ3.5barの予め設定可能な第2の圧力閾値までの作動圧力の上昇が測定されたならば、こうしたより強い汚れが推断される。この場合は、本発明に基づき、第2の清掃運転モードに従って清掃運転が起動するように設定されている。このとき好適に設定されている方法を、以下に図3を用いて説明する。
図3には、空気流パルス20とHWL流パルス21の一連のパルスが、第2の清掃運転モードに従って、図2と同様の図に示されている。ここにおいて、一方の種類のパルスが発生している場合、他方の媒体の供給は停止されたままであるように、連続して実施されている多数のHWL流パルス21と、同様に連続して実施されている多数の空気流パルス20とが切り替えられる。好ましくは、HWL流パルス21の発生から開始される。これにより、付着物を軟化することができ、一連のHWL流パルス21に続いて空気流パルス20が生じることによって付着物をより良く剥離することができる。それぞれのパルスセットは、1パルス〜約10パルスまでとすることができ、デューティレシオ及びパルス継続時間は、第1の清掃運転モードと同様に設定されるのが好ましい。この清掃運転は、好適に規定の全継続時間にわたり維持される。しかし、空気供給が作動しているときに、予め設定可能な下方の圧力閾値を下回ったことが測定された場合、この清掃運転を終了するようにも設定することができる。同様に、パルスの形で規定量のHWLが送られるまで、清掃運転が維持されるように設定することもできる。これにより、不適切に長い清掃運転が回避される。
好ましくは、第2の清掃運転モードによる清掃運転の実施直後、又は実施から短時間のうちに、図2に示されている第1の清掃運転モードによる清掃運転が実施されるように設定されている。
運転休止後には、おおむね堆積物が多く発生しているため、還元剤供給システム1の起動開始は、基本的に第1又は第2の清掃運転モードによる清掃運転で開始されるように設定することができる。代替の方法又は追加の方法として、標準配合運転の終了後、基本的に清掃運転を予防的に実施するように設定することができる。
これによって、不都合な作用を及ぼす堆積物が生じる前に、これらが有効に予防及び/又は処理される。作動停止時にHWL残留物を配管系統から除去するために、さらに洗浄段階を設けることができ、この洗浄段階では、予め設定可能な一定時間にわたり、空気流だけが維持されている。基本的に、上述した第1又は第2の清掃運転モードのみによる唯一の清掃運転を実施するようにも設定することができる。

Claims (7)

  1. 排気ガスの清浄のために働く還元剤を車両の排気ガス後処理装置に供給するため、排気ガスラインに通じるノズル装置に空気流と還元剤流とが供給される還元剤供給システムの運転方法であって、
    −前記還元剤供給システム(1)の標準配合運転中において、少なくともほぼ連続的な空気流と断続的な還元剤流とが発生し、少なくとも部分的に前記ノズル装置によって前記排気ガスラインの中に排出されること、
    −前記還元剤供給システム(1)を清掃する清掃運転中において、多数の空気流パルス(20)から形成される空気流と多数の還元剤流パルス(21)から形成される還元剤流とが発生し、前記ノズル装置に供給されること、を含み、
    前記清掃運転のために、第1の運転モードが設けられており、該運転モードでは、それぞれの還元剤流パルス(21)と空気流パルス(20)とが時間的に重なり合うように、一連の還元剤流パルス(21)と空気流パルス(20)とが発生し、
    前記清掃運転のために、第2の運転モードが設けられており、該運転モードの場合、前記空気流がオフのときには多数の還元剤流パルス(21)が連続して生じることと、前記還元剤流がオフのときには多数の空気流パルス(20)が連続して生じることとが切り替えて行われる、ことを特徴とする方法。
  2. 前記ノズル装置に前記空気流を搬送するための前記還元剤供給システム(1)のライン内の動圧がモニタされ、予め設定可能な、第1の上方の圧力閾値を超過した場合に、清掃運転が起動することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  3. 前記ノズル装置に前記空気流を搬送するための前記還元剤供給システム(1)のライン内の動圧がモニタされ、予め設定可能な下方の圧力閾値を下回った場合に、作動している清掃運転が停止されることを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 作動中の清掃運転が、前記還元剤流パルス(21)から形成される前記還元剤流の、予め設定可能な還元剤総量を超過した後、又は前記清掃運転開始から設定可能な時間を超過した後に停止されることを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。
  5. 前記第1の運転モードにおいて、還元剤流パルス(21)の立ち上がり又は立ち下がりエッジ(24;25)が、時間的に空気流パルス(20)の中にかかることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
  6. 前記ノズル装置に前記空気流を搬送するための前記還元剤供給システム(1)のライン内の動圧がモニタされ、予め設定可能な第1の上方の圧力閾値を超過した場合に、前記清掃運転の第1の運転モードが起動し、予め設定可能な第2の上方の圧力閾値を超過した場合に、前記清掃運転の第2の運転モードが起動し、前記第2の上方の圧力閾値は前記第1の上方の圧力閾値よりも高いことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  7. 第2の運転モードの清掃運転の後に、第1の運転モードの清掃運転が続くことを特徴とする、請求項1又は記載の方法。
JP2012501153A 2009-03-25 2010-02-19 還元剤供給システムの運転方法 Active JP5552529B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009014831A DE102009014831A1 (de) 2009-03-25 2009-03-25 Verfahren zum Betreiben eines Reduktionsmittelversorgungssystems
DE102009014831.0 2009-03-25
PCT/EP2010/001046 WO2010108575A1 (de) 2009-03-25 2010-02-19 Verfahren zum betreiben eines reduktionsmittelversorgungssystems

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012521509A JP2012521509A (ja) 2012-09-13
JP5552529B2 true JP5552529B2 (ja) 2014-07-16

Family

ID=42105990

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012501153A Active JP5552529B2 (ja) 2009-03-25 2010-02-19 還元剤供給システムの運転方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20120042635A1 (ja)
EP (1) EP2411635B1 (ja)
JP (1) JP5552529B2 (ja)
CN (1) CN102362052A (ja)
DE (1) DE102009014831A1 (ja)
RU (1) RU2489579C2 (ja)
WO (1) WO2010108575A1 (ja)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011075482A1 (de) * 2011-05-09 2012-11-15 Robert Bosch Gmbh Dosiervorrichtung zur Einbringung eines Reduktionsmittels in einen Abgaskanal einer Brennkraftmaschine
RU2573436C2 (ru) 2011-08-22 2016-01-20 Камминз Эмишн Солюшн Инк. Клапаны для систем впрыска мочевины
JP5906637B2 (ja) * 2011-09-28 2016-04-20 いすゞ自動車株式会社 異物除去方法及び選択還元触媒システム
KR101842296B1 (ko) * 2013-04-24 2018-03-26 현대중공업 주식회사 환원제공급관 세정장치를 구비한 scr 장치
JP5991285B2 (ja) * 2013-08-26 2016-09-14 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP5835293B2 (ja) * 2013-09-12 2015-12-24 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
US9284872B2 (en) * 2013-09-17 2016-03-15 Cummins Emission Solutions Inc. System, methods, and apparatus for low temperature dosing in diesel exhaust systems
CN105626215A (zh) * 2014-10-27 2016-06-01 金有纯 调控进入排气系统的尿素实际供给量的装置及调控方法
US9845717B2 (en) * 2014-10-28 2017-12-19 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for managing diesel exhaust fluid stratification
US20190070644A1 (en) * 2017-09-01 2019-03-07 B3 Systems, Inc. Injection probe cleaning system and method
EP3894674B1 (en) * 2018-12-14 2024-07-03 Cummins Filtration IP, Inc. Diesel fuel dosing module for regeneration of diesel particulate filters with continuous purging, system and method
DE102019216392A1 (de) * 2019-10-24 2021-04-29 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Spülen eines Fördermoduls eines SCR-Dosiersystems

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19817994A1 (de) * 1998-04-22 1999-11-04 Emitec Emissionstechnologie Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Stickoxid (NO¶x¶) enthaltendem Abgas eines Verbrennungsmotors
DE10054877A1 (de) * 2000-11-06 2002-05-29 Omg Ag & Co Kg Abgasreinigungsanlage für die selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden unter mageren Abgasbedingungen und Verfahren zur Abgasreinigung
JP3956728B2 (ja) * 2002-03-11 2007-08-08 三菱ふそうトラック・バス株式会社 内燃機関のNOx浄化装置
JP4152833B2 (ja) * 2003-07-30 2008-09-17 日産ディーゼル工業株式会社 エンジンの排気浄化装置
US8641411B2 (en) * 2004-01-13 2014-02-04 Faureua Emissions Control Technologies, USA, LLC Method and apparatus for directing exhaust gas through a fuel-fired burner of an emission abatement assembly
JP3686670B1 (ja) * 2004-10-29 2005-08-24 日産ディーゼル工業株式会社 排気浄化装置
JP3714559B1 (ja) * 2004-11-05 2005-11-09 日産ディーゼル工業株式会社 排気浄化装置
JP4509871B2 (ja) * 2005-06-09 2010-07-21 三菱ふそうトラック・バス株式会社 排気浄化装置
JP2007100672A (ja) * 2005-10-07 2007-04-19 Bosch Corp 内燃機関の排気浄化装置、及び内燃機関の排気浄化方法
JP4748664B2 (ja) * 2005-12-09 2011-08-17 三菱ふそうトラック・バス株式会社 排気浄化装置
DE102005060127A1 (de) * 2005-12-16 2007-06-21 Daimlerchrysler Ag Dosiersystem zur Dosierung einer aerosolartigen Mischung und Verfahren zum Betreiben eines solchen Dosiersystems
DE102006007658A1 (de) 2006-02-18 2007-08-23 Daimlerchrysler Ag Dosiervorrichtung und Verfahren zum Betrieb derselben
JP2008038728A (ja) * 2006-08-04 2008-02-21 Bosch Corp 還元剤供給装置及び還元剤供給装置の制御方法
US20080034734A1 (en) * 2006-08-14 2008-02-14 Kevin James Karkkainen Fuel supply component cleaning system
US20080047591A1 (en) * 2006-08-25 2008-02-28 Seitz David M Bell cup cleaning system and method

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010108575A1 (de) 2010-09-30
US20120042635A1 (en) 2012-02-23
RU2011142812A (ru) 2013-05-20
CN102362052A (zh) 2012-02-22
DE102009014831A1 (de) 2010-09-30
JP2012521509A (ja) 2012-09-13
EP2411635B1 (de) 2015-01-07
EP2411635A1 (de) 2012-02-01
RU2489579C2 (ru) 2013-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5552529B2 (ja) 還元剤供給システムの運転方法
JP5625475B2 (ja) 排ガス浄化システム
CN102985650B (zh) Scr系统
EP2963259B1 (en) Urea water pipe clogging detection device for urea scr
KR101707199B1 (ko) 배기 정화 장치
US9127584B2 (en) Recovery control system
WO2011145567A1 (ja) Scr解凍制御システム
WO2008001598A1 (fr) Dispositif de réduction des émissions de gaz d'échappement du moteur
EP2321506B1 (en) Dosing system for use in an exhaust system of a combustion engine
JP5906637B2 (ja) 異物除去方法及び選択還元触媒システム
CN108798840B (zh) 用于处理包括内燃机的机动车辆中的排气的排放控制系统
US9206727B2 (en) Regeneration diagnostic methods and systems
CN101918687A (zh) 氧化催化剂的故障诊断装置、氧化催化剂的故障诊断方法及内燃机的排气净化装置
JP2010209771A (ja) 排気浄化システムの異常診断装置及び排気浄化システム
JP4358007B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2014505205A (ja) 排気後処理システムを監視および調整するための方法
KR101900622B1 (ko) 배기 정화 장치
US20090139209A1 (en) Metering apparatus and method for operating it
CN113606018A (zh) 尿素溶液反抽控制装置及其故障诊断方法
JP2012002122A (ja) Scrシステム
JP6926852B2 (ja) 電子制御装置
KR20170021308A (ko) 배기 정화 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130128

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130205

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20130430

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20130509

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20130605

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20130612

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20130704

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20130711

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130805

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140225

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20140320

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140417

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140520

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140526

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5552529

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250