WO2009102041A1 - 内燃機関の尿素水供給装置 - Google Patents

内燃機関の尿素水供給装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2009102041A1
WO2009102041A1 PCT/JP2009/052443 JP2009052443W WO2009102041A1 WO 2009102041 A1 WO2009102041 A1 WO 2009102041A1 JP 2009052443 W JP2009052443 W JP 2009052443W WO 2009102041 A1 WO2009102041 A1 WO 2009102041A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
urea water
ammonia gas
water supply
ammonia
internal combustion
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/052443
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Shinya Asaura
Tomihisa Oda
Shunsuke Toshioka
Yutaka Tanai
Original Assignee
Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
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 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha filed Critical Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority to EP09710046A priority Critical patent/EP2256310B1/en
Priority to CN2009800004476A priority patent/CN101680333B/zh
Priority to US12/598,204 priority patent/US8256211B2/en
Publication of WO2009102041A1 publication Critical patent/WO2009102041A1/ja

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust 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
    • F01N3/18—Exhaust 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
    • F01N3/20—Exhaust 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
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/90—Injecting reactants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409—Nitrogen oxides
    • B01D53/9431—Processes characterised by a specific device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust 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
    • F01N3/18—Exhaust 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
    • F01N3/20—Exhaust 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
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F01N3/208—Control of selective catalytic reduction [SCR], e.g. dosing of reducing agent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/20—Reductants
    • B01D2251/206—Ammonium compounds
    • B01D2251/2067—Urea
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/06—Adding substances to exhaust gases the substance being in the gaseous form
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/10—Adding substances to exhaust gases the substance being heated, e.g. by heating tank or supply line of the added substance
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F01N2610/1406—Storage means for substances, e.g. tanks or reservoirs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F01N2610/1433—Pumps
    • F01N2610/144—Control thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F01N2610/1473—Overflow or return means for the substances, e.g. conduits or valves for the return path
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a urea water supply device for an internal combustion engine.
  • the internal combustion engine to be supplied is provided with a urea water tank for storing urea water.
  • the urea water tank is filled with ammonia gas vaporized from urea water. Therefore, if the lid of the urea water tank replenishment port is removed to replenish the urea water, the ammonia gas will be released into the outside air. .
  • a urea water tank provided with an adsorption device for temporarily adsorbing the discharged ammonia gas and an oxidation catalyst for oxidizing the ammonia desorbed from the adsorption device is known (for example, JP-A No. 20). 0 5 — 1 0 5 9 1 5).
  • this urea water tank has a problem that the generated ammonia gas is consumed unnecessarily.
  • An object of the present invention is to provide a urea water supply device for an internal combustion engine in which ammonia gas generated in a urea water tank is used for reduction of ⁇ ⁇ ⁇ . Is to provide.
  • the urea water supply valve disposed in the engine exhaust passage upstream of the NO x selective reduction catalyst, the urea water tank, and the urea water stored in the urea water tank are used as the urea water supply valve.
  • An internal combustion pump that feeds urea water in the urea water tank to the urea water supply valve by rotating the supply pump forward when urea water should be supplied from the urea water supply valve.
  • an ammonia gas feed for feeding the ammonia gas generated in the urea water tank into the urea water feed valve end of the urea water feed passage extending from the feed pump to the urea water feed valve.
  • a urea water supply device for an internal combustion engine in which ammonia gas drawn into the urea water supply passage when the supply pump is rotated forward is ejected from the urea water supply valve.
  • FIG. 1 is an overall view of a compression ignition type internal combustion engine
  • FIG. 2 is a flowchart for performing operation control of a urea water supply device
  • FIG. 3 is an overall view showing another embodiment of the compression ignition type internal combustion engine
  • FIG. 7 is an overall view showing still another embodiment of a compression ignition type internal combustion engine.
  • Figure 1 shows an overall view of a compression ignition type internal combustion engine.
  • 1 is an engine body
  • 2 is an intake manifold
  • 3 is an exhaust manifold
  • 4 is a urea water tank.
  • the outlet of the exhaust manifold 3 is connected to the inlet of the oxidation catalyst 5, and the outlet of the oxidation catalyst 5 is the exhaust pipe 6. And is connected to the inlet of the NO x selective reduction catalyst 7.
  • NO x selective reduction catalyst A urea water supply valve 8 is disposed in the exhaust pipe 6 upstream.
  • a supply pump 9 for feeding urea water stored in the urea water tank 4 to the urea water supply valve 8 is arranged above the urea water tank 4, and this supply pump 9 is connected to the supply pump 9 and
  • the urea water supply valve 8 is connected to the urea water supply valve 8 via a urea water supply passage 10 extending between the urea water supply valves 8.
  • the urea water supply passage 10 is formed of a conduit.
  • an ammonia gas feed pipe 1 1 for feeding ammonia gas generated in the urea water tank 4 to the end of the urea water feed passage 10 on the urea water feed valve 8 side.
  • the ammonia gas feed pipe 11 is connected to the upper space in the urea water tank 4.
  • a check valve 1 that can only flow from the ammonia gas supply pipe 11 to the urea water supply passage 10 at the end of the ammonia gas supply pipe 11 on the urea water supply valve 8 side 1 2 is arranged.
  • a check valve 13 that can flow only from the outside toward the inside of the urea water tank 4 is disposed at the upper part of the urea water tank 4.
  • the electronic control unit 20 consists of a digital computer and is connected to each other by a bidirectional bus 21: ⁇ M (read only memory) 2 2, RAM (random access memory) 2 3, CPU (microphone processor) 2 4 Input port 2 5 and output port 2 6 are provided.
  • a load sensor 31 that generates an output voltage proportional to the depression amount L of the accelerator pedal 30 is connected to the accelerator pedal 30.
  • the output voltage of the sensor 31 is input to the input port 25 via the corresponding AD converter 27.
  • the input port 25 is connected to a crank angle sensor 32 that generates an output pulse each time the crankshaft rotates 15 °, for example. Further, the ON / OFF signal of the idance switch 33 is input to the input port 25.
  • the output port 26 is connected to the urea water supply valve 8 and the supply pump 9 via the corresponding drive circuit 28.
  • the NO x selective reduction catalyst 7 is composed of, for example, ammonia adsorption type Fe zeolite.
  • the urea water supplied from the urea water supply valve 8 is adsorbed by the NO x selective reduction catalyst 7, and ammonia generated from the adsorbed urea ((NH 2 ) 2 CO + H 2 0 ⁇ 2 NH 3 + C 0 2 ) N_ ⁇ x contained in the exhaust gas by is reduced in N_ ⁇ x selective reduction catalyst 7.
  • the oxidation catalyst 5 carries a noble metal catalyst such as platinum, and this oxidation catalyst 5 functions to oxidize HC contained in the exhaust gas.
  • the supply pump 9 When the urea water is to be supplied from the urea water supply valve 8, the supply pump 9 is rotated forward. At this time, the urea water in the urea water tank 4 is sent to the urea water supply valve 8 through the urea water supply passage 10. At this time, the check valve 1 2 is closed. N ⁇ x Selective reduction catalyst 7 Ammonia adsorption amount is saturated and urea water supply is stopped.
  • the upper space of the urea water tank 4 is filled with ammonia gas generated from the urea water.
  • the urea water supply from the urea water supply valve 8 is stopped.
  • the supply pump 9 is temporarily reversed.
  • the urea water remaining in the urea water supply passage 1 0 is sucked back into the urea water tank 4, and at this time, the check valve 1 2 opens to open the urea water.
  • Ammonia gas generated in the tank 4 is drawn into the urea water feed passage 10 through the ammonia gas feed pipe 11. Therefore, the ammonia water supply passage 10 is filled with ammonia gas.
  • ammonia gas drawn into the urea water supply passage 10 is first ejected from the urea water supply valve 8, and then Urea water is ejected.
  • the ammonia gas generated in the urea water tank 4 is ejected from the urea water supply valve 8, so that the ammonia gas in the urea water tank 4 gradually decreases. .
  • An electromagnetic valve can be used instead of the check valve 12.
  • the electromagnetic valve is opened when the supply pump 9 is reversed.
  • a valve that opens when the supply pump 9 is reversed is disposed in the ammonia gas supply pipe 11, and various types of valves such as a check valve and a solenoid valve are arranged as this valve. Can be used.
  • the supply pump 9 is also reversed when the engine is stopped. Therefore, when the urea water supply valve 8 is first opened when the engine is started, ammonia gas is ejected from the urea water supply valve 8. At the time of starting the engine, when the temperature of the NO x selective reduction catalyst 7 is low, ammonia is not easily generated even if urea water is supplied from the urea water supply valve 8, so only a low NO x purification rate can be obtained. Absent.
  • Fig. 2 shows the operation control routine of the urea water supply device. This routine is executed by interruption at regular intervals.
  • step 40 it is judged if the ignition switch 33 has been switched from on to off.
  • the routine proceeds to step 41, where it is determined whether or not the urea water supply condition is to be supplied, that is, whether or not the urea water supply condition is satisfied.
  • the routine proceeds to step 42, where the supply amount of urea water is calculated, and then at step 43, the supply pump 9 is rotated forward to supply urea water.
  • step 4 1 when it is determined in step 4 1 that the urea water supply condition is not satisfied, for example, when the ammonia adsorption amount of the NO x selective reduction catalyst 7 is saturated, the process proceeds to step 4 4 and the urea water supply condition is not satisfied. It is determined whether or not it has been switched to. When switching from established to not established, the routine proceeds to step 45 and the supply pump 9 is temporarily reversed. On the other hand, when it is determined in step 40 that the idance switch 33 is switched from on to off, that is, when the engine is stopped, the process proceeds to step 45 and the supply pump 9 is temporarily reversed.
  • Figure 3 shows another embodiment.
  • an ammonia gas storage tank 14 is provided for storing ammonia gas generated in the urea water tank 4, and the upper space of the urea water tank 4 extends from the urea water tank 4.
  • the ammonia gas storage tank 14 is connected to the ammonia gas storage tank 14 via a check valve 15 that can only flow toward the ammonia gas storage tank 14. Therefore, the ammonia gas storage tank 14 is filled with ammonia gas generated in the urea water tank 4.
  • the ammonia feed pipe 11 is connected to the ammonia gas storage tank 14.
  • FIG. 4 shows still another embodiment.
  • an ammonia adsorbing device 1 7 containing an ammonia adsorbent 1 6 for adsorbing ammonia gas generated in the urea water tank 4 is provided, and the ammonia gas supply pipe 1 1 is an ammonia adsorbing device 1.
  • the ammonia gas supply pipe 1 1 is an ammonia adsorbing device 1.
  • ammonia adsorbent made of zeolite 1 6 ammonia adsorbers 17 on both sides are formed with an ammonia gas chamber 17a and an air chamber 17b, respectively.
  • the ammonia gas supply pipe 1 1 is connected to the ammonia gas chamber 1 7 a.
  • the upper space of the urea water tank 4 is connected to the ammonia gas chamber 17 a via a check valve 18 that can only flow from the urea water tank 4 toward the ammonia gas chamber 17 a. Accordingly, the ammonia gas generated in the urea water tank 4 flows into the ammonia gas chamber 17 a, and the ammonia in the ammonia gas is adsorbed by the ammonia adsorbent 16. A heater 19 is embedded in the ammonia adsorbent 16.
  • the atmosphere in the atmosphere chamber 17 b passes through the ammonia adsorbent 16 and is drawn into the ammonia gas chamber 17 a.
  • ammonia is desorbed from the ammonia adsorbent 16
  • the ammonia desorbed from the ammonia adsorbent 16 is sent into the urea water feed passage 10 through the ammonia gas feed pipe 11.
  • the ammonia adsorbent 16 is heated by the heat 19 to promote the desorption action of ammonia from the ammonia adsorbent 16.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

内燃機関において、尿素水供給弁（８）から尿素水を供給すべきときには供給ポンプ（９）が正転され、尿素水タンク（４）内の尿素水が尿素水送給通路（１０）を介して尿素水供給弁（８）に送り込まれる。尿素水供給弁（８）からの尿素水の供給停止時に供給ポンプ（９）が逆転され、尿素水タンク（４）内で発生したアンモニアガスがアンモニアガス送給管（１１）を介して尿素水送給通路（１０）内に引き込まれる。次いで、供給ポンプ（９）を正転せしめられたときに尿素水送給通路（１０）内に引き込まれたアンモニアガスが尿素水供給弁（８）から噴出される。

Description

内燃機関の尿素水供給装置
技術分野
本発明は内燃機関の尿素水供給装置に関する。
明
背景技術
排気ガス中の Ν〇χを還元するために機関排気通路内に尿素水を 書
供給するようにした内燃機関では尿素水を貯留しておくために尿素 水夕ンクが備えられている。 この尿素水タンク内には尿素水から気 化したアンモニアガスが充満しており、 従って尿素水を補充すべく 尿素水タンクの補充口の蓋をはずすとアンモニアガスが外気中に放 出されてしまう。
そこでこのようにアンモニアガスが外気中に放出されるのを阻止 するために、 尿素水タンクの上部に尿素水タンク内で発生したアン モニァガスを強制的に排出させるための電動ファンと、 電動ファン により排出されたアンモニアガスを一時的に吸着するための吸着装 置と、 吸着装置から脱離したアンモニアを酸化させるための酸化触 媒とを備えた尿素水タンクが公知である （例えば特開 2 0 0 5 — 1 0 5 9 1 5号公報を参照） 。
しかしながらこの尿素水タンクでは発生したアンモニアガスが無 駄に消費されるという問題がある。
発明の開示
本発明の目的は、 尿素水タンク内で発生したアンモニアガスを Ν 〇χの還元のために使用するようにした内燃機関の尿素水供給装置 を提供することにある。
本発明によれば、 N O x選択還元触媒上流の機関排気通路内に配 置された尿素水供給弁と、 尿素水タンクと、 尿素水タンク内に貯留 されている尿素水を尿素水供給弁に送り込むための供給ポンプとを 具備しており、 尿素水供給弁から尿素水を供給すべきときには供給 ポンプを正転させて尿素水タンク内の尿素水を尿素水供給弁に送り 込むようにした内燃機関の尿素水供給装置において、 供給ポンプか ら尿素水供給弁まで延びる尿素水送給通路の尿素水供給弁側の端部 に、 尿素水タンク内で発生したアンモニアガスを送り込むためのァ ンモニァガス送給管を接続し、 尿素水供給弁からの尿素水の供給停 止時に供給ポンプを逆転させて尿素水夕ンク内で発生したアンモニ ァガスをアンモニアガス送給管を介して尿素水送給通路内に引き込 み、 供給ポンプを正転させたときに尿素水送給通路内に引き込まれ たアンモニアガスを尿素水供給弁から噴出させるようにした内燃機 関の尿素水供給装置が提供される。 図面の簡単な説明
図 1は圧縮着火式内燃機関の全体図、 図 2は尿素水供給装置の運 転制御を行うためのフローチャート、 図 3は圧縮着火式内燃機関の 別の実施例を示す全体図、 図 4は圧縮着火式内燃機関の更に別の実 施例を示す全体図である。 発明を実施するための最良の形態
図 1 に圧縮着火式内燃機関の全体図を示す。
図 1 を参照すると、 1 は機関本体、 2は吸気マニホルド、 3は排 気マニホルド、 4は尿素水タンクを夫々示す。 排気マニホルド 3の 出口は酸化触媒 5の入口に連結され、 酸化触媒 5の出口は排気管 6 を介して N O x選択還元触媒 7の入口に連結される。 N O x選択還元 触媒 7上流の排気管 6内には尿素水供給弁 8が配置される。
一方、 尿素水タンク 4の上部には尿素水タンク 4内に貯留されて いる尿素水を尿素水供給弁 8 に送り込むための供給ポンプ 9が配置 されており、 この供給ポンプ 9は供給ポンプ 9 と尿素水供給弁 8間 を延びる尿素水送給通路 1 0 を介して尿素水供給弁 8 に連結される 。 図 1 に示される実施例ではこの尿素水送給通路 1 0は導管から形 成されている。
一方、 図 1 に示されるように尿素水送給通路 1 0 の尿素水供給弁 8側の端部には尿素水タンク 4内で発生したアンモニアガスを送り 込むためのアンモニアガス送給管 1 1が接続されており、 図 1 に示 される実施例ではこのァンモニァガス送給管 1 1は尿素水夕ンク 4 内の上部空間に接続されている。 また、 アンモニアガス送給管 1 1 の尿素水供給弁 8側の端部にはアンモニアガス送給管 1 1内から尿 素水送給通路 1 0内に向けてのみ流通可能な逆止弁 1 2が配置され ている。
また、 尿素水タンク 4の上部には外部から尿素水タンク 4内に向 けてのみ流通可能な逆止弁 1 3が配置されている。 尿素水タンク 4 内の圧力が大気圧以下になると外気が逆止弁 1 3 を介して尿素水夕 ンク 4内に流入し、 斯く して尿素水タンク 4内の圧力はほぼ大気圧 以上に保持されている。
電子制御ュニッ ト 2 0はデジタルコンピュータからなり、 双方向 性バス 2 1 によって互いに接続された: 〇 M (リードオンリメモリ ) 2 2 、 R A M (ランダムアクセスメモリ） 2 3 、 C P U (マイク 口プロセッサ） 2 4、 入力ポ一ト 2 5および出力ポート 2 6 を具備 する。 アクセルペダル 3 0 にはアクセルペダル 3 0の踏込み量 Lに 比例した出力電圧を発生する負荷センサ 3 1が接続され、 負荷セン サ 3 1の出力電圧は対応する A D変換器 2 7を介して入力ポート 2 5に入力される。 また、 入力ポート 2 5にはクランクシャフ トが例 えば 1 5 ° 回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ 3 2が接続される。 更に入力ポート 2 5にはイダニッシヨ ンスィ ッチ 3 3のオン · オフ信号が入力される。 一方、 出力ポート 2 6は対応 する駆動回路 2 8 を介して尿素水供給弁 8および供給ポンプ 9に接 続される。
N O x選択還元触媒 7は例えばアンモニア吸着タイプの F eゼォ ライ トから構成されている。 尿素水供給弁 8から供給された尿素水 は N O x選択還元触媒 7 に吸着され、 吸着された尿素から発生した アンモニア ( ( N H 2 ) 2 C O + H 2〇→ 2 N H 3 + C〇2 ) によって 排気ガス中に含まれる N〇xが N〇x選択還元触媒 7において還元さ れる。 酸化触媒 5は例えば白金のような貴金属触媒を担持しており 、 この酸化触媒 5は排気ガス中に含まれる H Cを酸化させる作用を なす。 即ち、 アンモニアが吸着するタイプの N O x選択還元触媒 7 では H Cが吸着するとアンモニアの吸着量が減少するために N〇x 浄化率が低下する。 従って図に示される実施例では酸化触媒 5によ り H Cを酸化することによって N〇x浄化率が低下するのを阻止す るようにしている。
さて、 尿素水供給弁 8から尿素水を供給すべきときには供給ボン プ 9が正転せしめられる。 このとき尿素水夕ンク 4内の尿素水が尿 素水送給通路 1 0 を介して尿素水供給弁 8に送り込まれる。 このと き逆止弁 1 2は閉弁している。 N〇x選択還元触媒 7のアンモニア 吸着量が飽和すると尿素水の供給が停止される。
ところで尿素水タンク 4の上部空間内には尿素水から発生したァ ンモニァガスが充満している。 本発明ではこのアンモニアガスを減 少させるために尿素水供給弁 8からの尿素水の供給が停止されたと きに供給ポンプ 9が一時的に逆転せしめられる。 供給ポンプ 9が逆 転せしめられると尿素水送給通路 1 0内に残存している尿素水が尿 素水タンク 4内に吸い戻され、 このとき逆止弁 1 2が開弁して尿素 水タンク 4内で発生したアンモニアガスがアンモニアガス送給管 1 1 を介して尿素水送給通路 1 0内に引き込まれる。 従って尿素水送 給通路 1 0内にはアンモニアガスが充満することになる。
次いで尿素水供給弁 8から尿素水を供給すべく供給ポンプ 9が正 転せしめられると尿素水送給通路 1 0内に引き込まれたアンモニア ガスが最初に尿素水供給弁 8から噴出せしめられ、 次いで尿素水が 噴出せしめられる。 このように尿素水の供給が再開される毎に尿素 水タンク 4内で発生したアンモニアガスが尿素水供給弁 8から噴出 せしめられるので尿素水タンク 4内のアンモニアガスは徐々に減少 することになる。
なお、 逆止弁 1 2に代えて電磁弁を用いることもでき、 この場合 には供給ポンプ 9が逆転せしめられたときに電磁弁が開弁せしめら れる。 即ち、 アンモニアガス送給管 1 1内には供給ポンプ 9が逆転. せしめられたときに開弁する弁が配置されており、 この弁としては 逆止弁や電磁弁等種々の型式の弁を用いることができる。
また、 図 1 に示される実施例では機関が停止せしめられるときに も供給ポンプ 9が逆転せしめられる。 従って機関始動時において尿 素水供給弁 8が最初に開弁せしめられたときには尿素水供給弁 8か らアンモニアガスが噴出せしめられることになる。 機関始動時にお いて N〇x選択還元触媒 7の温度が低いときには尿素水供給弁 8か ら尿素水を供給してもアンモニアが生成されずらく、 斯く して低い N〇x浄化率しか得られない。 しかしながら上述の如く機関始動時 に尿素水供給弁 8からアンモニアガスが噴出せしめられるとこのァ ンモニァガスによって排気ガス中の N〇 xはただちに還元され、 斯 く して機関始動時から高い N O x浄化率が得られることになる。 図 2に尿素水供給装置の運転制御ルーチンを示す。 このルーチン は一定時間毎の割込みによって実行される。
図 2を参照するとまず初めにステップ 4 0 においてィグニッショ ンスィッチ 3 3がオンからオフに切換えられたか否かが判別される 。 イダニッシヨ ンスィッチ 3 3がオンのときにはステップ 4 1 に進 んで尿素水を供給すべき状態であるか否か、 即ち尿素水供給条件が 成立しているか否かが判別される。 尿素水供給条件が成立している ときにはステップ 4 2に進んで尿素水の供給量が算出され、 次いで ステップ 4 3では尿素水を供給すべく供給ポンプ 9が正転せしめら れる。
一方、 ステップ 4 1 において尿素水供給条件が不成立であると判 断されたとき、 例えば N O x選択還元触媒 7 のアンモニア吸着量が 飽和したときにはステップ 4 4に進んで尿素水供給条件が成立から 不成立に切換わつたか否かが判別される。 成立から不成立に切換わ つたときにはステップ 4 5に進んで供給ポンプ 9が一時的に逆転せ しめられる。 —方、 ステップ 4 0においてイダニッシヨ ンスィッチ 3 3がオンからオフに切換えられたと判別されたとき、 即ち機関が 停止されたときにもステップ 4 5に進んで供給ポンプ 9が一時的に 逆転せしめられる。
図 3に別の実施例を示す。 この実施例では尿素水タンク 4内で発 生したアンモニアガスを貯留しておくためのアンモニアガス貯留タ ンク 1 4が設けられており、 尿素水タンク 4の上部空間は尿素水夕 ンク 4内からアンモニアガス貯留タンク 1 4に向けてのみ流通可能 な逆止弁 1 5 を介してアンモニアガス貯留タンク 1 4に連結されて いる。 従ってアンモニアガス貯留タンク 1 4内には尿素水タンク 4 内で発生したアンモニアガスが充満している。 この実施例では図 3 に示されるようにアンモニア送給管 1 1がアンモニアガス貯留タン ク 1 4に接続されている。
図 4に更に別の実施例を示す。 この実施例では尿素水タンク 4内 で発生したアンモニアガスを吸着するためのアンモニア吸着剤 1 6 を内蔵したアンモニア吸着装置 1 7が設けられており、 アンモニア ガス送給管 1 1がアンモニア吸着装置 1 7に接続され'ている。 もう 少し詳細に説明するとこの実施例では例えばゼォライ トからなるァ ンモニァ吸着剤 1 6両側のアンモニア吸着装置 1 7内には夫々アン モニァガス室 1 7 aと大気室 1 7 bが形成されており、 アンモニア ガス送給管 1 1 はアンモニアガス室 1 7 aに接続されている。
一方、 尿素水タンク 4の上部空間は尿素水タンク 4内からアンモ ニァガス室 1 7 aに向けてのみ流通可能な逆止弁 1 8 を介してアン モニァガス室 1 7 aに連結されている。 従って尿素水タンク 4内で 発生したアンモニアガスはアンモニアガス室 1 7 a内に流入し、 ァ ンモニァガス中のアンモニアがアンモニア吸着剤 1 6に吸着される 。 なお、 このアンモニア吸着剤 1 6内にはヒータ 1 9が埋め込まれ ている。
この実施例では供給ポンプ 9が逆転せしめられると大気室 1 7 b 内の大気がアンモニア吸着剤 1 6内を通ってアンモニアガス室 1 7 a内に引き込まれる。 このときにアンモニアがアンモニア吸着剤 1 6から脱離し、 アンモニア吸着剤 1 6から脱離したアンモニアがァ ンモニァガス送給管 1 1 を介して尿素水送給通路 1 0内に送り込ま れる。 この実施例ではこのときアンモニア吸着剤 1 6からのアンモ 二ァの脱離作用を促進するためにヒー夕 1 9によってアンモニア吸 着剤 1 6が加熱される。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . N O x選択還元触媒上流の機関排気通路内に配置された尿素 水供給弁と、 尿素水タンクと、 尿素水タンク内に貯留されている尿 素水を尿素水供給弁に送り込むための供給ポンプとを具備しており 、 尿素水供給弁から尿素水を供給すべきときには供給ポンプを正転 させて尿素水タンク内の尿素水を尿素水供給弁に送り込むようにし た内燃機関の尿素水供給装置において、 供給ポンプから尿素水供給 弁まで延びる尿素水送給通路の尿素水供給弁側の端部に、 尿素水夕 ンク内で発生したアンモニアガスを送り込むためのアンモニアガス 送給管を接続し、 尿素水供給弁からの尿素水の供給停止時に供給ポ ンプを逆転させて尿素水タンク内で発生したアンモニアガスをアン モニァガス送給管を介して尿素水送給通路内に引き込み、 供給ボン プを正転させたときに尿素水送給通路内に引き込まれたアンモニア ガスを尿素水供給弁から噴出させるようにした内燃機関の尿素水供 給装置。
2 · 上記アンモニアガス送給管が尿素水タンク内の上部空間に接 続されている請求項 1 に記載の内燃機関の尿素水供給装置。
3 . 尿素水タンク内で発生したアンモニアガスを貯留しておくた めのアンモニアガス貯留タンクを具備しており、 上記アンモニアガ ス送給管が該アンモニアガス貯留夕ンクに接続されている請求項 1 に記載の内燃機関の尿素水供給装置。
4 . 尿素水タンク内で発生したアンモニアガスを吸着するための アンモニア吸着剤を内蔵したアンモニア吸着装置を具備しており、 上記アンモニアガス送給管が該アンモニア吸着装置に接続されてお り、 供給ポンプが逆転せしめられたときにアンモニア吸着剤から脱 離したアンモニアがアンモニアガス送給管を介して尿素水送給通路 内に送り込まれる請求項 1 に記載の内燃機関の尿素水供給装置。
5 . アンモニア吸着剤を加熱するためのヒータを具備しており、 アンモニア吸着剤からアンモニアを脱離すべきときにはヒータによ りアンモニア吸着剤が加熱される請求項 4に記載の内燃機関の尿素 水供給装置。
6 . アンモニアガス送給管内に供給ポンプが逆転せしめられたと きに開弁する弁が配置されている請求項 1 に記載の内燃機関の尿素 水供給装置。
7 . 機関始動時において尿素水供給弁が最初に開弁せしめられた ときには尿素水供給弁からアンモニアガスが噴出せしめられる請求 項 1 に記載の内燃機関の尿素水供給装置。
PCT/JP2009/052443 2008-02-14 2009-02-06 内燃機関の尿素水供給装置 WO2009102041A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP09710046A EP2256310B1 (en) 2008-02-14 2009-02-06 Urea water feeder for internal combustion engine
CN2009800004476A CN101680333B (zh) 2008-02-14 2009-02-06 内燃机的尿素水供给装置
US12/598,204 US8256211B2 (en) 2008-02-14 2009-02-06 Aqueous urea solution feed device of an internal combustion engine

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008033642A JP4325725B2 (ja) 2008-02-14 2008-02-14 内燃機関の尿素水供給装置
JP2008-033642 2008-02-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009102041A1 true WO2009102041A1 (ja) 2009-08-20

Family

ID=40957071

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2009/052443 WO2009102041A1 (ja) 2008-02-14 2009-02-06 内燃機関の尿素水供給装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8256211B2 (ja)
EP (1) EP2256310B1 (ja)
JP (1) JP4325725B2 (ja)
CN (1) CN101680333B (ja)
WO (1) WO2009102041A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013136994A (ja) * 2011-12-28 2013-07-11 Isuzu Motors Ltd Ｓｃｒコンバータへのアンモニア供給システム

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2921105A1 (fr) * 2007-09-14 2009-03-20 Inergy Automotive Systems Res Systeme scr et methode pour sa purge
JP5475243B2 (ja) * 2008-03-07 2014-04-16 ボッシュ株式会社 還元剤供給装置の制御装置及び還元剤の回収方法並びに排気浄化装置
JP4911193B2 (ja) * 2009-04-28 2012-04-04 株式会社デンソー 内燃機関の排気浄化システム
DE102011002425A1 (de) 2011-01-04 2012-07-05 Robert Bosch Gmbh Fördervorrichtung zur Versorgung eines Abgasnachbehandlungssytems einer Brennkraftmaschine mit einem Reduktionsmittel sowie Verfahren
WO2012128145A1 (ja) * 2011-03-18 2012-09-27 日野自動車株式会社 尿素水改質器及びこれを用いた排ガス浄化装置
US20130000281A1 (en) * 2011-06-30 2013-01-03 Caterpillar Inc. Def pump mounted to tank
EP2753805B1 (en) * 2011-09-06 2017-07-19 International Engine Intellectual Property Company, LLC Method for reducing nox in an exhaust system of an internal combustion engine
JP5787082B2 (ja) * 2011-10-14 2015-09-30 トヨタ自動車株式会社 添加弁シール構造
US8505371B2 (en) 2011-11-30 2013-08-13 Ford Global Technologies, Llc Methods for an exhaust fluid sensor
FR2989418B1 (fr) * 2012-04-16 2015-12-18 Renault Sas Systeme d'echappement pour un vehicule automobile
FR3003184B1 (fr) * 2013-03-18 2016-12-09 Inergy Automotive Systems Res (Societe Anonyme) Systeme de depollution par reduction catalytique selective
CN105264190A (zh) * 2013-04-17 2016-01-20 沃尔沃卡车集团 用于向排气管路中喷射反应物的系统
US11319851B2 (en) 2013-12-19 2022-05-03 Volvo Truck Corporation Exhaust gas treatment system to be fitted on a chassis of an automotive vehicle
KR101597946B1 (ko) * 2015-10-21 2016-02-25 이종진 질소산화물 저감장치
GB2546764B (en) * 2016-01-28 2019-04-10 Delphi Tech Ip Ltd Selective catalytic reduction dosing sytem
DE102016210619A1 (de) * 2016-06-15 2017-12-21 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Diagnose eines Reagenzmittel-Dosiersystems, Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, Computer-Programm sowie Computer-Programmprodukt
US10344651B1 (en) * 2018-01-09 2019-07-09 Cummins Emission Solutions Inc. Systems and methods for purging a reductant insertion assembly of a reductant
FR3083822B1 (fr) * 2018-07-16 2020-06-12 Renault S.A.S. Ensemble pour reduire les oxydes d'azote circulant dans une ligne d'echappement de moteur a combustion interne

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002527660A (ja) * 1998-10-13 2002-08-27 クリーン ディーゼル テクノロジーズ インコーポレーテッド 選択的触媒作用による軽減のための温度制御尿素注入によるエンジンからのＮＯｘ放出物の軽減
JP2003042014A (ja) * 2001-07-26 2003-02-13 Toyota Motor Corp キャニスタパージシステム
JP2004293494A (ja) * 2003-03-28 2004-10-21 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
JP2005105915A (ja) 2003-09-30 2005-04-21 Nissan Diesel Motor Co Ltd エンジンの排気浄化装置
JP2005105914A (ja) * 2003-09-30 2005-04-21 Nissan Diesel Motor Co Ltd エンジンの排気浄化装置
WO2006051017A1 (de) * 2004-11-10 2006-05-18 Robert Bosch Gmbh Dosiersystem sowie verfahren zum betreiben eines dosiersystems

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001303934A (ja) * 1998-06-23 2001-10-31 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
DE19956493C1 (de) * 1999-11-24 2001-01-04 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zum Entsticken von Abgas einer Brennkraftmaschine
US6695895B2 (en) * 2001-05-02 2004-02-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel vapor handling apparatus and diagnostic apparatus thereof
JP4103436B2 (ja) 2002-04-23 2008-06-18 三菱ふそうトラック・バス株式会社 ユリア水タンク
EP2426328B1 (en) * 2003-09-19 2013-04-10 Nissan Diesel Motor Co., Ltd. Exhaust gas purification device of engine
JP4569954B2 (ja) 2004-11-01 2010-10-27 バブコック日立株式会社 排ガス脱硝装置と方法
US7954311B2 (en) * 2007-03-15 2011-06-07 Ford Global Technologies, Llc Ammonia vapor management system and method

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002527660A (ja) * 1998-10-13 2002-08-27 クリーン ディーゼル テクノロジーズ インコーポレーテッド 選択的触媒作用による軽減のための温度制御尿素注入によるエンジンからのＮＯｘ放出物の軽減
JP2003042014A (ja) * 2001-07-26 2003-02-13 Toyota Motor Corp キャニスタパージシステム
JP2004293494A (ja) * 2003-03-28 2004-10-21 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
JP2005105915A (ja) 2003-09-30 2005-04-21 Nissan Diesel Motor Co Ltd エンジンの排気浄化装置
JP2005105914A (ja) * 2003-09-30 2005-04-21 Nissan Diesel Motor Co Ltd エンジンの排気浄化装置
WO2006051017A1 (de) * 2004-11-10 2006-05-18 Robert Bosch Gmbh Dosiersystem sowie verfahren zum betreiben eines dosiersystems

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2256310A4 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013136994A (ja) * 2011-12-28 2013-07-11 Isuzu Motors Ltd Ｓｃｒコンバータへのアンモニア供給システム

Also Published As

Publication number Publication date
EP2256310A1 (en) 2010-12-01
EP2256310B1 (en) 2013-01-02
EP2256310A4 (en) 2011-05-18
US8256211B2 (en) 2012-09-04
CN101680333B (zh) 2012-02-29
CN101680333A (zh) 2010-03-24
JP2009191747A (ja) 2009-08-27
US20100115928A1 (en) 2010-05-13
JP4325725B2 (ja) 2009-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4325725B2 (ja) 内燃機関の尿素水供給装置
JP4789242B2 (ja) 排気浄化装置
JP4375483B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
US8679410B2 (en) Exhaust purification system of internal combustion engine
JP4888216B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
CN105658919B (zh) 用于内燃机的排气净化装置
US10138778B2 (en) Exhaust purification system of internal combustion engine
JPH1061426A (ja) 内燃機関の排気浄化方法及び装置
WO2009084728A1 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
US8099952B2 (en) Exhaust purification device of an internal combustion engine
CN107882617B (zh) 用于内燃机的排气控制系统
JP6274152B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP4595926B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP5018687B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
CN111207013B (zh) 蒸发燃料处理装置
JP2002332922A (ja) キャニスタパージシステム
WO2009131080A1 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2002115605A (ja) 蒸発燃料処理装置
JP2019203388A (ja) 排気浄化システム
JP2002327655A (ja) キャニスタパージシステム
JP2021169386A (ja) オゾン生成装置
JP2008255890A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2003206815A (ja) 蒸発燃料処理装置
JP2010174808A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2008291672A (ja) エンジンの排気浄化装置

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200980000447.6

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09710046

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2009710046

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12598204

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE