Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen eine Abgasreinigungsvorrichtung für eine Verbrennungsmaschine in einem Abgasreinigungssystem, das unter Verwendung eines Katalysators, der in einer Abgasleitung angeordnet ist, einen vorbestimmten schädlichen Inhaltsstoff reinigt.The present disclosure generally relates to an exhaust gas purification device for an internal combustion engine in an exhaust gas purification system that purifies a predetermined harmful ingredient using a catalyst disposed in an exhaust pipe.
Ein Typ für ein herkömmliches Abgasreinigungssystem ist als ein Harnstoff-Selektiv-Katalysereduktions-(SCR)-System bekannt. Das Harnstoff-SCR-System verwendet einen Katalysator in einer Abgasleitung, der in einem Abgas NOx selektiv reduziert. und reinigt (d. h. ein SCR-Katalysator oder ein NOx-Selektiv-Reduktionskatalysator). Zudem ist ein Ventil an einer stromaufwärts liegenden Seite des Katalysators angeordnet, um eine wässerige Harnstofflösung (d. h. ein Zusatzmittel) in das Abgasrohr zu sprühen. Der Katalysator speichert die wässrige Harnstofflösung, die von dem Zufügungsventil kommt, in dem die wässrige Harnstofflösung in Ammoniak umgewandelt wird, und löst (d. h. reduziert chemisch) NOx in dem Abgas zu Stickstoff und Wasser unter Verwendung des gespeicherten Ammoniaks.One type of conventional exhaust gas purification system is known as a urea selective catalytic reduction (SCR) system. The urea-SCR system uses a catalyst in an exhaust conduit that selectively reduces NOx in an exhaust gas. and purifies (i.e., an SCR catalyst or a NOx selective reduction catalyst). In addition, a valve is disposed on an upstream side of the catalyst to spray an aqueous urea solution (i.e., an additive) into the exhaust pipe. The catalyst stores the aqueous urea solution coming from the addition valve in which the aqueous urea solution is converted to ammonia, and dissolves (i.e., chemically reduces) NOx in the exhaust gas to nitrogen and water using the stored ammonia.
Eine speicherbare Menge des Ammoniaks in dem Katalysator kann sich in Abhängigkeit von einer Katalysatortemperatur ändern. Daher ist es erforderlich, die gespeicherte Menge des Ammoniaks übereinstimmend mit der Katalysatortemperatur zu optimieren, um die Reinigungsrate des NOx unter der Verwendung des Katalysators zu erhöhen. Falls beispielsweise die gespeicherte Menge des Ammoniaks zu klein ist, kann die NOx Reduktion nicht ausreichend durchgeführt werden. Falls andererseits die gespeicherte Menge des Ammoniaks eine speicherbare Menge des Katalysators überschreitet, da eine steile Änderung der Katalysatortemperatur oder dergleichen auftritt, kann eine Ammoniakaustragung verursacht werden, bei der eine überschüssige Menge des Ammoniaks zu der derzeitigen Temperatur aus dem Katalysator ausgestoßen wird. Ein solcher Nachteil kann verhindert werden, indem die gespeicherte Menge des Ammoniaks in dem Katalysator genau abgeschätzt wird, und die wässrige Harnstofflösung basierend auf der abgeschätzten gespeicherten Menge des Ammoniaks durch das Zufügungsventil angemessen zufügt wird.A storable amount of the ammonia in the catalyst may change depending on a catalyst temperature. Therefore, it is necessary to optimize the stored amount of the ammonia in accordance with the catalyst temperature in order to increase the purification rate of the NOx using the catalyst. For example, if the stored amount of ammonia is too small, the NOx reduction can not be performed sufficiently. On the other hand, if the stored amount of the ammonia exceeds a storable amount of the catalyst because of a steep change in the catalyst temperature or the like, an ammonia discharge may be caused in which an excessive amount of the ammonia is discharged from the catalyst to the present temperature. Such a disadvantage can be prevented by accurately estimating the stored amount of the ammonia in the catalyst, and appropriately adding the aqueous urea solution based on the estimated stored amount of the ammonia through the addition valve.
Herkömmlicherweise wird die gespeicherte Menge des Ammoniaks in dem Katalysator basierend auf einem Gleichgewicht zwischen einer Abgasmenge des NOx aus der Verbrennungsmaschine, einer hinzugefügten Menge der wässrigen Harnstofflösung von dem Zufügungsventil (d. h. eine NH3-Menge), und einer Menge des Ammoniaks, der durch den Katalysator verbraucht wird, abgeschätzt. Eine solche Abschätztechnik ist in dem japanischen Patent Nr. 3,951,774 ( US Patent Nr. 6,755,014 B2 ) offenbart.Conventionally, the stored amount of ammonia in the catalyst is based on a balance between an exhaust gas amount of the NOx from the internal combustion engine, an added amount of the urea aqueous solution from the addition valve (ie, an amount of NH3), and an amount of the ammonia passing through the catalyst is consumed, estimated. Such an estimation technique is in the Japanese Patent No. 3,951,774 ( US Pat. No. 6,755,014 B2 ) disclosed.
Für eine genaue Bestimmung der gespeicherten Menge des Zusatzmittels (d. h. Ammoniak) in dem Katalysator ist es erforderlich, dass das Zusatzmittel aus dem Zufügungsventil derart hinzugefügt wird, dass es durch die Abgasleitung fließt, sodass es den Katalysator mit dem Abgas erreicht. Es ist jedoch manchmal schwierig, dass das Zusatzmittel durch die Abgasleitung strömt, ohne sich an der Wand der Abgasleitung abzusetzen oder zu kondensieren, insbesondere wenn das Abgas eine geringe Strömungsenergie bei einer niedrigen Strömungsgeschwindigkeit aufweist, was verhindert, dass das Zusatzmittel den Katalysator erreicht. In diesem Fall besteht bei der Abschätzung der gespeicherten Menge des Ammoniaks in dem Katalysator ein Fehler, was zu einem Hinzufügen einer nicht angemessenen Menge des Zusatzmittels und einer Beeinträchtigung der Reinigungsrate durch den Katalysator führt.For an accurate determination of the stored amount of the additive (i.e., ammonia) in the catalyst, it is required that the additive from the addition valve be added so as to flow through the exhaust pipe so as to reach the catalyst with the exhaust gas. However, it is sometimes difficult for the additive to flow through the exhaust pipe without settling or condensing on the wall of the exhaust pipe, particularly when the exhaust has low flow energy at a low flow rate, preventing the additive from reaching the catalyst. In this case, there is an error in the estimation of the stored amount of ammonia in the catalyst, resulting in addition of an inappropriate amount of the additive and deterioration of the purification rate by the catalyst.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Abgasreinigungsvorrichtung zu schaffen, die verhindern kann, dass sich ein Zusatzmittel an der Wand der Abgasleitung absetzt oder kondensiert, wenn das Zusatzmittel aus einer Zufügungseinheit in das Abgas ausgelassen wird.It is an object of the present invention to provide an exhaust gas purification device which can prevent an additive from settling or condensing on the wall of the exhaust passage when the additive is discharged from an addition unit into the exhaust gas.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung reinigt eine Abgasreinigungsvorrichtung ein Abgas einer Verbrennungsmaschine, die in einem Abgasreinigungssystem verwendet wird, das eine Zufügungseinheit und einen Katalysator aufweist. Die Zufügungseinheit, die in einer Abgasleitung des Abgasreinigungssystems angeordnet ist, fügt ein vorbestimmtes Zusatzmittel zu der Abgasleitung hinzu, und der Katalysator, der auf einer Seite stromabwärts von der Zufügungseinheit in der Abgasleitung angeordnet ist, reinigt das Abgas mit dem Zusatzmittel, das durch die Zufügungseinheit zugefügt wird.According to one aspect of the present disclosure, an exhaust gas purification device purifies an exhaust gas of an internal combustion engine used in an exhaust gas purification system having an addition unit and a catalyst. The addition unit disposed in an exhaust pipe of the exhaust gas purification system adds a predetermined additive to the exhaust pipe, and the catalyst disposed on a downstream side of the addition unit in the exhaust pipe purifies the exhaust gas with the additive flowing through the addition unit is added.
Die Abgasreinigungsvorrichtung umfasst eine Zufügungsmengenbestimmungseinheit, eine Zufügungssteuereinheit und eine Strömungsgeschwindigkeitsberechnungseinheit. Die Zufügungsmengebestimmungseinheit bestimmt eine Gesamtmenge des Zusatzmittels, das von der Zufügungseinheit hinzugefügt werden soll. Die Strömungsgeschwindigkeitsberechnungseinheit berechnet eine Abgasströmungsgeschwindigkeit des Abgases.The exhaust gas purification device includes an addition amount determination unit, an addition control unit, and a flow rate calculation unit. The addition amount determination unit determines a total amount of the additive to be added by the addition unit. The flow velocity calculating unit calculates an exhaust gas flow velocity of the exhaust gas.
Die Zufügungssteuereinheit steuert die Zufügungseinheit, um zu ermöglichen, dass das Zusatzmittel in der Gesamtmenge, die durch die Zufügungsmengenbestimmungseinheit bestimmt wird, der Abgasleitung zugefügt wird. Genau genommen steuert die Zufügungssteuereinheit die Zufügungseinheit, um eine Zufügungsmenge des Zusatzmittels pro Zeiteinheit zu senken, sobald die Abgasströmungsgeschwindigkeit abnimmt, die durch die Strömungsgeschwindigkeitsberechnungseinheit berechnet wird.The addition control unit controls the adding unit to allow the additive in the total amount determined by the addition amount determination unit to be added to the exhaust pipe. Strictly speaking, the addition control unit controls the addition unit to decrease an addition amount of the additive per unit time as soon as the Decreases exhaust gas flow rate, which is calculated by the flow velocity calculation unit.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird die Menge, die pro Zeiteinheit zugefügt wird, übereinstimmend mit einer Abnahme der Abgasströmungsgeschwindigkeit gesenkt, wenn das Zusatzmittel in einer Menge, die durch die Zufügungsmengenbestimmungseinheit bestimmt wird, durch die Zufügungseinheit hinzugefügt wird. Wenn die Abgasströmungsgeschwindigkeit niedrig ist, wird eine Energie des Abgases zum Befördern des Zusatzmittels zu dem Katalysator niedrig. Allerdings kann in einem solchen Fall die Menge des Zusatzmittels, die pro Zeiteinheit hinzugefügt wird, gesenkt werden. Daher wird das Zusatzmittel mit dem Abgas effizient gemischt, um eine effiziente Beförderung des Mittels zu dem Katalysator zu erreichen. Mit anderen Worten wird verhindert, dass sich das Zusatzmittel an der Wand der Abgasleitung absetzt bzw. kondensiert.According to the present disclosure, the amount added per unit time is decreased in accordance with a decrease in the exhaust gas flow velocity when the additive is added in an amount determined by the addition amount determination unit by the addition unit. When the exhaust gas flow velocity is low, an energy of the exhaust gas for conveying the additive to the catalyst becomes low. However, in such a case, the amount of the additive added per unit time can be lowered. Therefore, the additive is mixed efficiently with the exhaust gas to achieve efficient delivery of the agent to the catalyst. In other words, it is prevented that the additive settles or condenses on the wall of the exhaust pipe.
Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen besser verständlich.Other objects, features and advantages of the present disclosure will become more apparent from the following detailed description made with reference to the accompanying drawings.
1 ist eine Darstellung eines Abgasreinigungssystems der vorliegenden Offenbarung; 1 FIG. 10 is an illustration of an exhaust gas purification system of the present disclosure; FIG.
2 ist ein Flussdiagramm eines Ablaufs, der durch die ECU des Abgasreinigungssystems in einer ersten Ausführungsform durchgeführt wird; 2 FIG. 10 is a flowchart of a procedure performed by the ECU of the exhaust gas purification system in a first embodiment; FIG.
3 ist ein erstes Beispiel eines Berechnungsverfahrens einer Raumgeschwindigkeit SV als Abgasströmungsgeschwindigkeit; 3 Fig. 15 is a first example of a calculation method of a space velocity SV as an exhaust gas flow velocity;
4 ist ein zweites Beispiel eines Berechnungsverfahrens der Raumgeschwindigkeit SV als Abgasströmungsgeschwindigkeit; 4 Fig. 15 is a second example of a calculation method of the space velocity SV as the exhaust gas flow velocity;
5 ist ein Graph einer maximalen NH3-Speichermenge gegenüber einer Katalysatortemperatur; 5 FIG. 12 is a graph of a maximum NH3 storage amount versus a catalyst temperature; FIG.
6 ist ein Graph der maximalen NH3-Speichermenge auf der einen Linie und einer Ziel-NH3-Speichermenge auf einer anderen Linie gegenüber der Katalysatortemperatur; 6 FIG. 13 is a graph of the maximum NH3 storage amount on one line and a target NH3 storage amount on a different line from the catalyst temperature; FIG.
7 ist ein Kennfeld, das ein Hinzufügen einer wässrigen Harnstofflösung durch ein Erhöhen einer Teilanzahl in fortlaufender Weise gemäß einer Senkung der Abgasströmungsgeschwindigkeit darstellt; 7 Fig. 10 is a map showing an addition of an aqueous urea solution by increasing a part number in a continuous manner according to a lowering of the exhaust gas flow velocity;
8 ist ein Kennfeld, das ein Hinzufügen einer wässrigen Harnstofflösung durch Erhöhen einer Teilanzahl schrittweise gemäß einer Senkung der Abgasströmungsgeschwindigkeit darstellt; 8th FIG. 11 is a map illustrating stepwise addition of an aqueous urea solution by increasing a part number in accordance with a decrease in the exhaust gas flow velocity; FIG.
9 ist ein Kennfeld, das ein Hinzufügen einer wässrigen Harnstofflösung durch ein selektives Umschalten der Teilanzahl an einem Schwellwert der Abgasströmungsgeschwindigkeit darstellt; 9 FIG. 11 is a map illustrating adding a urea aqueous solution by selectively switching the part number to a threshold value of the exhaust gas flow velocity; FIG.
10A und 10B sind Graphen einer hinzugefügten Menge einer wässrigen Harnstofflösung und einer NH3-Speichermenge in einem SCR-Katalysator gegenüber der Abgasströmungsgeschwindigkeit der ersten Ausführungsform; 10A and 10B FIG. 15 is graphs of an added amount of an aqueous urea solution and an NH3 storage amount in an SCR catalyst versus the exhaust gas flow velocity of the first embodiment; FIG.
11 ist ein Flussdiagramm eines Ablaufs, der durch die ECU in einer zweiten Ausführungsform durchgeführt wird; 11 FIG. 10 is a flowchart of a process performed by the ECU in a second embodiment; FIG.
12 ist ein Kennfeld, das eine Ansteueraufgabe zum Ansteuern eines Zusatzwertes gegenüber der Abgasströmungsgeschwindigkeit der zweiten Ausführungsform darstellt; 12 FIG. 13 is a map illustrating a driving task for driving an additional value against the exhaust gas flow velocity of the second embodiment; FIG.
13A und 13B sind Graphen der zugefügten Menge der wässrigen Harnstofflösung und der NH3-Speichermenge in dem SCR-Katalysator gegenüber der Abgasströmungsgeschwindigkeit der zweiten Ausführungsform; 13A and 13B FIG. 15 is graphs of the added amount of the urea aqueous solution and the NH3 storage amount in the SCR catalyst versus the exhaust gas flow velocity of the second embodiment; FIG.
14 ist ein Flussdiagramm eines Ablaufs, der durch die ECU in einer dritten Ausführungsform durchgeführt wird; 14 Fig. 10 is a flowchart of a process performed by the ECU in a third embodiment;
15 ist ein Kennfeld, das eine Ansteuerdauer gegenüber der Abgasströmungsgeschwindigkeit der dritten Ausführungsform darstellt; und 15 FIG. 13 is a map illustrating a driving duration against the exhaust gas flow velocity of the third embodiment; FIG. and
16A und 16B sind Graphen der zugefügten Menge der wässrigen Harnstofflösung und der NH3-Speichermenge in dem SCR-Katalysator gegenüber der Abgasströmungsgeschwindigkeit der dritten Ausführungsform. 16A and 16B FIG. 15 is graphs of the added amount of the urea aqueous solution and the NH3 storage amount in the SCR catalyst versus the exhaust gas flow velocity of the third embodiment.
(Erste Ausführungsform)First Embodiment
Eine Abgasreinigungsvorrichtung für eine Verbrennungsmaschine der vorliegenden Ausführungsform wird mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Mit Bezug auf 1 ist ein Abgasreinigungssystem 100 in einem Fahrzeug angebracht und ist als ein Harnstoff SCR-System zum Reinigen eines NOx enthaltenden Abgases, das durch eine Dieselmaschine 101, die eine Verbrennungsmaschine ist, ausgestoßen wird, ausgestaltet. Die Maschine 101 weist eine Abgasleitung 13 auf, die mit dieser verbunden ist, und das Abgas durchläuft die Abgasleitung 13 von dem Motor 101 aus, um außerhalb des Fahrzeugs ausgestoßen zu werden.An exhaust purification device for an internal combustion engine of the present embodiment will be described with reference to the drawings. Regarding 1 is an emission control system 100 mounted in a vehicle and is referred to as a urea SCR system for purifying a NOx containing exhaust gas passing through a diesel engine 101 , which is an internal combustion engine, is ejected, configured. The machine 101 has an exhaust pipe 13 on, which is connected to this, and the exhaust gas passes through the exhaust pipe 13 from the engine 101 to be ejected outside the vehicle.
Die Abgasleitung 13 weist einen SCR-Katalysator 1 auf (d. h. einen NOx-selektiven Reduktionskatalysator), der in dieser angeordnet ist, um NOx in dem Abgas selektiv zu reduzieren. Der SCR-Katalysator 1 wandelt eine wässrige Harnstofflösung (d. h. ein Zusatzmittel oder ein Reduktionsmittel), das von einem Zufügungsventil 2 für eine wässrige Harnstofflösung hinzugefügt wird, durch Hydrolyse in Ammoniak (NH3) um und speichert den Ammoniak. Der SCR-Katalysator 1 verursacht die folgenden Reaktionen, die durch die Gleichung 1 oder Gleichung 2 dargestellt werden, zwischen dem gespeicherten Ammoniak und NOx in dem Abgas zur Lösung (d. h. Reinigung) des NOx zu Wasser und Stickstoff. Das Zufügungsventil 2 für wässrige Harnstofflösung kann zur Verkürzung als Zufügungsventil 2 bezeichnet werden. 4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O (Gleichung 1) 6NO2 + 8NH3 → 7N2 + 12H2O (Gleichung 2) The exhaust pipe 13 has an SCR catalyst 1 (ie, a NOx selective reduction catalyst) disposed therein to selectively reduce NOx in the exhaust gas. The SCR catalyst 1 converts an aqueous urea solution (ie, an additive or a reductant) from an addition valve 2 is added to an aqueous solution of urea by hydrolysis to ammonia (NH3) and stores the ammonia. The SCR catalyst 1 causes the following reactions, represented by Equation 1 or Equation 2, between the stored ammonia and NOx in the exhaust gas to dissolve (ie purify) the NOx into water and nitrogen. The addition valve 2 For aqueous urea solution can be referred to shortening as Zufügungsventil 2. 4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O (Equation 1) 6NO2 + 8NH3 → 7N2 + 12H2O (Equation 2)
Die gespeicherte Menge an Ammoniak in dem SCR-Katalysator 1 ist nicht unbegrenzt und weist somit eine bestimmte Grenze auf. Mit Bezug auf 5 ändert sich die maximal speicherbare Menge des Ammoniaks in dem SCR-Katalysator 1 in Abhängigkeit von einer Temperatur des SCR-Katalysators 1 (d. h. einer Katalysatortemperatur). Wenn die Katalysatortemperatur zunimmt, nimmt insbesondere die maximal speicherbare Menge des Ammoniaks (NH3) ab.The stored amount of ammonia in the SCR catalyst 1 is not unlimited and thus has a certain limit. Regarding 5 changes the maximum storable amount of ammonia in the SCR catalyst 1 depending on a temperature of the SCR catalyst 1 (ie, a catalyst temperature). As the catalyst temperature increases, in particular, the maximum storable amount of ammonia (NH3) decreases.
Das Zufügungsventil 2 fügt die wässrige Harnstofflösung zu oder lässt diese in die Abgasleitung 13 aus und es ist an einer Seite stromaufwärts des SCR-Katalysators 1 in der Abgasleitung 13 angeordnet. Das Zufügungsventil 2 weist einen Aufbau auf, der im Wesentlichen demselben eines Injektors (nicht dargestellt) entspricht, der Kraftstoff in einen Zylinder der Maschine 101 einspritzt. Insbesondere ist das Zufügungsventil 2 als ein elektromagnetisches Ventil bereitgestellt, das eine Ansteuereinheit umfasst, wie beispielsweise einen elektromagnetischen Solenoid und einen Ventilkörper, der einen Harnsstoffdurchlass zum Durchlassen der wässrigen Harnstofflösung sowie eine Nadel, die eine Düsenspitze öffnet und schließt, aufweist, wobei sich das Ventil übereinstimmend mit einem Ansteuersignal von einer ECU 11 öffnet und schließt. Basierend auf dem Ansteuersignal empfängt der elektromagnetische Solenoid eine Elektrizität und die Nadel wird um eine solche Zufuhr von der Elektrizität zum Öffnen der Düse in einer Ventilöffnungsrichtung bewegt, wodurch die wässrige Harnstofflösung aus der Düsenspitze hinzugeführt (d. h gesprüht oder eingespritzt) wird.The addition valve 2 Add the aqueous urea solution or leave it in the exhaust pipe 13 and it is on one side upstream of the SCR catalyst 1 in the exhaust pipe 13 arranged. The addition valve 2 has a structure substantially similar to that of an injector (not shown) that injects fuel into a cylinder of the engine 101 injects. In particular, the addition valve 2 as an electromagnetic valve comprising a driving unit such as an electromagnetic solenoid and a valve body having a urea passage for passing the aqueous urea solution and a needle opening and closing a nozzle tip, the valve conforming to a driving signal of an ECU 11 opens and closes. Based on the drive signal, the electromagnetic solenoid receives electricity and the needle is moved by such supply of electricity to open the nozzle in a valve opening direction, thereby adding (i.e., spraying or injecting) the aqueous urea solution from the nozzle tip.
Das Zufügungsventil 2 ist erforderlicher Weise mit einer Zufuhr der wässrigen Harnstofflösung aus einem wässrigen Harnstofflösungstank 7 ausgestattet. Nachfolgend wird der Aufbau eines wässrigen Harnstofflösungs-Zufuhrsystems beschrieben. Zu Darstellungszwecken wird vorausgesetzt, dass die wässrige Harnstofflösung in dem Zufuhrsystem von dem Tank 7 zu dem Ventil 2 fließt, das eine Tankseite (d h. Position, die näher zu dem wässrigen Harnstofflösungstank 7 liegt) als eine stromaufwärts liegende Seite des wässrigen Harnstofflösungs-Zufuhrsystems beschrieben wird, und dass eine Ventilseite (d. h. eine Position, die näher zu dem Zufügungsventil 2 liegt) als eine stromabwärts liegende Seite des wässrigen Harnstofflösungs-Zufuhrsystems beschrieben wird.The addition valve 2 is required manner with a supply of the aqueous urea solution from an aqueous urea solution tank 7 fitted. The structure of an aqueous urea solution supply system will be described below. For purposes of illustration, it is assumed that the aqueous urea solution in the feed system is from the tank 7 to the valve 2 flows, which is a tank side (ie position that is closer to the aqueous urea solution tank 7 is described) as an upstream side of the aqueous urea solution supply system, and that a valve side (ie, a position closer to the addition valve 2 is) described as a downstream side of the aqueous urea solution supply system.
Der wässrige Harnstofflösungstank 7 umfasst einen luftdichten Behälter mit einer Flüssigkeitszufuhrkappe und speichert darin eine vorbestimmte Menge der wässrigen Harnstofflösung mit einer vorbestimmten Dichte. Der wässrige Harnstofflösungstank 7 und das Zufügungsventil 2 sind durch eine Zufuhrleitung 15 miteinander verbunden, die einen definierten Durchlass aufweist, den die wässrige Harnstofflösung durchläuft. Ein Einlass zum Ansaugen der wässrigen Harnstofflösung ist an einer Spitze der Zufuhrleitung 15 auf der Seite des wässrigen Harnstofflösungstanks 7 ausgebildet und ein solcher Einlass taucht in die wässrige Harnstofflösung ein, wenn der Tank 7 mit der wässrigen Harnstofflösung befüllt ist.The aqueous urea solution tank 7 includes an airtight container having a liquid supply cap and storing therein a predetermined amount of the aqueous urea solution having a predetermined density. The aqueous urea solution tank 7 and the addition valve 2 are through a supply line 15 connected to each other, which has a defined passage, which passes through the aqueous urea solution. An inlet for aspirating the aqueous urea solution is at a tip of the supply line 15 on the side of the aqueous urea solution tank 7 formed and such an inlet is immersed in the aqueous urea solution when the tank 7 filled with the aqueous urea solution.
Eine Pumpe 6 ist entlang der Zufuhrleitung 15 vorgesehen. Die Pumpe 6 ist eine elektrische Pumpe vom Durchgangstyp, der übereinstimmend mit einem Ansteuersignal von der ECU 11 in drehender Weise angetrieben wird. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Pumpe 6 in der wässrigen Harnstofflösung des wässrigen Harnstofflösungstanks 7 in einem eingetauchten Zustand angeordnet. Allerdings kann die Pumpe 6 außerhalb des wässrigen Harnstofflösungstanks 7 angeordnet sein.A pump 6 is along the supply line 15 intended. The pump 6 is a passage-type electric pump which is in accordance with a drive signal from the ECU 11 is driven in a rotating manner. In the present embodiment, the pump is 6 in the aqueous urea solution of the urea aqueous solution tank 7 arranged in a submerged state. However, the pump can 6 outside the aqueous urea solution tank 7 be arranged.
Entlang der Zufuhrleitung 15 ist ein Filter 3 mit einem porösen Element angeordnet, um die wässrige Harnstofflösung zu filtern. Fremdkörper werden durch den Filter 3 gefiltert, um das Ventil 2 und den Tank 7 von solchen Fremdkörpern zu schützen.Along the supply line 15 is a filter 3 arranged with a porous element to filter the aqueous urea solution. Foreign matter will pass through the filter 3 filtered to the valve 2 and the tank 7 to protect from such foreign bodies.
Ein Druckregler 5 ist auf der Seite stromabwärts der Pumpe 6 vorgesehen, um einen Zufügungsdruck der wässrigen Harnstofflösung so anzupassen, dass er einen vorbestimmten Wert aufweist. In Folge einer solchen Anpassung durch den Regler 5 kehrt eine überflüssige wässrige Harnstofflösung in den Tank 7 zurück. Ebenso erfasst ein Drucksensor 4, der entlang der Zufuhrleitung angeordnet ist, einen Druck der wässrigen Harnstofflösung in der Zufuhrleitung 15. Anstatt den Zufügungsdruck der wässrigen Harnstofflösung mechanisch durch den Regler 15 zu steuern, kann der Zufügungsdruck der wässrigen Harnstofflösung durch ein Steuern der Ansteuerung der Pumpe 6 basierend auf dem Druck, der durch den Sensor 4 erfasst wird, gesteuert werden.A pressure regulator 5 is on the side downstream of the pump 6 provided to adjust an addition pressure of the aqueous urea solution to have a predetermined value. As a result of such adjustment by the controller 5 An excess aqueous urea solution returns to the tank 7 back. Likewise, a pressure sensor detects 4 , which is arranged along the supply line, a pressure of the aqueous urea solution in the supply line 15 , Instead of the adding pressure of the aqueous urea solution mechanically through the regulator 15 To control the addition pressure of the aqueous urea solution by controlling the control of the pump 6 based on the pressure generated by the sensor 4 is detected, controlled.
Ein Abgasströmungssensor 9 zum Erfassen einer Abgasströmungsmenge aus der Maschine 101 ist an einer Seite stromaufwärts des SCR-Katalysators 1 entlang der Abgasleitung 13 vorgesehen. Der Abgasströmungssensor 9 ist insbesondere an einer Seite stromaufwärts des Zufügungsventils 2 vorgesehen. An exhaust gas flow sensor 9 for detecting an exhaust gas flow amount from the engine 101 is on one side upstream of the SCR catalyst 1 along the exhaust pipe 13 intended. The exhaust gas flow sensor 9 is in particular on one side upstream of the Zufügungsventils 2 intended.
Entlang der Abgasleitung 13 zwischen dem Ventil 2 und dem Katalysator 1 ist ein Abgastemperatursensor 12 und ein stromaufwärts liegender NOx-Sensor 81 angeordnet. Der Abgastemperatursensor 12 erfasst eine Abgastemperatur an der stromaufwärts liegenden Seite des Katalysators 1, und der stromaufwärts liegende NOx-Sensor 81 erfasst eine Dichte des NOx auf der stromaufwärts liegenden Seite des SCR-Katalysators 1. Auf einer stromabwärts liegenden Seite des SCR-Katalysators 1 entlang der Abgasleitung 13 ist ein stromabwärts liegender NOx-Sensor 82 angeordnet, um eine Dichte des NOx an der stromabwärts liegenden Seite des Katalysators 1 zu erfassen.Along the exhaust pipe 13 between the valve 2 and the catalyst 1 is an exhaust gas temperature sensor 12 and an upstream NOx sensor 81 arranged. The exhaust gas temperature sensor 12 detects an exhaust gas temperature on the upstream side of the catalyst 1 , and the upstream NOx sensor 81 detects a density of NOx on the upstream side of the SCR catalyst 1 , On a downstream side of the SCR catalyst 1 along the exhaust pipe 13 is a downstream NOx sensor 82 arranged to have a density of NOx on the downstream side of the catalyst 1 capture.
Das Abgasreinigungssystem umfasst ebenso einen Atmosphärendrucksensor 10 zum Erfassen eines Atmosphärendrucks. Jeder der Sensoren 9, 12, 81, 82, 10 ist mit der ECU 11 verbunden und ein Erfassungswert von jedem der Sensoren 9, 12, 81, 82, 10 wird in die ECU 11 eingegeben.The exhaust gas purification system also includes an atmospheric pressure sensor 10 for detecting an atmospheric pressure. Each of the sensors 9 . 12 . 81 . 82 . 10 is with the ECU 11 connected and a detection value of each of the sensors 9 . 12 . 81 . 82 . 10 will be in the ECU 11 entered.
Die ECU 11 ist mit einem wohlbekannten Mikrocomputer ausgestattet, um eine Zufügung der wässrigen Harnstofflösung in die Abgasleitung 13 aus dem Zufügungsventil 2 basierend auf den erfassten Werten der verschiedenen Sensoren zu steuern. Ferner umfasst die ECU 11 einen Speicher 111 zum Speichern verschiedener Daten (d. h. verschiedener Kennfelder, die später erwähnt werden), die in einem Ablauf verwendet werden, der durch die ECU 11 durchgeführt wird. Die ECU 11 kann bei der vorliegenden Offenbarung als eine ”Abgasreinigungsvorrichtung für eine Verbrennungsmaschine” dienen. Einzelheiten des Ablaufs, der durch die ECU 11 durchgeführt wird, werden nachfolgend mit Bezug auf 2 beschrieben. Der Ablauf aus 2 wird begonnen, wenn beispielsweise die Maschine 101 gestartet wird, und wird zu vorbestimmten Intervallen wiederholt durchgeführt bis die Maschine 101 gestoppt ist.The ECU 11 is equipped with a well-known microcomputer to add the aqueous urea solution into the exhaust pipe 13 from the addition valve 2 based on the sensed values of the various sensors. Furthermore, the ECU includes 11 a memory 111 for storing various data (ie, various maps mentioned later) used in a process executed by the ECU 11 is carried out. The ECU 11 may serve as an "exhaust gas purification device for an internal combustion engine" in the present disclosure. Details of the procedure by the ECU 11 will be described below with reference to 2 described. The expiry 2 is started when, for example, the machine 101 is started, and is repeatedly performed at predetermined intervals until the machine 101 is stopped.
Bei S11 erlangt die ECU 11 verschiedene Daten wie beispielsweise eine Abgastemperatur Tex (°C), einen Atmosphärendruck Pa (Pa), und eine Abgasströmungsmenge Mf (kg/s) jeweils von dem Abgastemperatursensor 12, dem Atmosphärendrucksensor 10 und dem Abgasströmungssensor 9. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Abgasströmungsmenge Mf als eine Masse der Abgasströmung (kg/s) vorgesehen. Anstelle einer Verwendung des erfassten Wertes des Abgasströmungssensors 9 kann als Ersatz für die Abgasströmungsmenge ein Erfassungswert eines Luftströmungsmessers verwendet werden, der eine Menge einer Einlassluft erfasst, die in die Maschine 101 eingelassen wird.At S11, the ECU acquires 11 various data such as an exhaust gas temperature Tex (° C), an atmospheric pressure Pa (Pa), and an exhaust gas flow amount Mf (kg / s) from the exhaust temperature sensor, respectively 12 , the atmospheric pressure sensor 10 and the exhaust gas flow sensor 9 , In the present embodiment, the exhaust gas flow amount Mf is provided as a mass of the exhaust gas flow (kg / s). Instead of using the detected value of the exhaust gas flow sensor 9 For example, as a substitute for the exhaust gas flow amount, a detection value of an air flow meter that detects an amount of intake air entering the engine may be used 101 is admitted.
Danach berechnet die ECU 11 bei S12 eine Abgasströmungsgeschwindigkeit Vex. Bei der vorliegenden Ausführungsform berechnet die ECU 11 eine Raumgeschwindigkeit SV des Abgases in dem SCR-Katalysator 1 als Abgasströmungsgeschwindigkeit Vex.After that, the ECU calculates 11 at S12, an exhaust gas flow velocity Vex. In the present embodiment, the ECU calculates 11 a space velocity SV of the exhaust gas in the SCR catalyst 1 as exhaust gas flow velocity Vex.
Um die Raumgeschwindigkeit SV zu bestimmen, wird zunächst eine Abgasdichte (kg/m3) des Gases auf der Seite stromaufwärts des SCR-Katalysators 1 berechnet. Die Abgasdichte kann beispielsweise berechnet werden, indem eine Temperatur Tc (d. h. eine Katalysatortemperatur) des SCR-Katalysators 1 und ein Druck des Abgases durch Variable einer Gleichung des Zustands eines idealen Gases ersetzt werden. Hierbei wird die Katalysatortemperatur Tc mit der Abgastemperatur Tex ersetzt. Ferner kann die Katalysatortemperatur Tc durch Vorbereitung eines Kennfelds, das ein Verhältnis zwischen der Katalysatortemperatur Tc und der Abgastemperatur Tex darstellt, basierend auf einer Temperatur Tex berechnet werden.In order to determine the space velocity SV, first, an exhaust gas density (kg / m 3 ) of the gas on the upstream side of the SCR catalyst becomes 1 calculated. For example, the exhaust gas density may be calculated by a temperature Tc (ie, a catalyst temperature) of the SCR catalyst 1 and replacing a pressure of the exhaust gas with variables of an equation of the state of an ideal gas. Here, the catalyst temperature Tc is replaced with the exhaust gas temperature Tex. Further, the catalyst temperature Tc may be calculated by preparing a map representing a relationship between the catalyst temperature Tc and the exhaust gas temperature Tex based on a temperature Tex.
Wenn eine Druckdifferenz vor und nach dem SCR-Katalysator 1 außer Acht gelassen wird, wird der Atmosphärendruck Pa, der bei S11 erlangt wird, als Druck des Abgases verwendet. Nach Berechnung der Abgasdichte wird eine Volumenströmungsmenge (m3/s) des Abgases durch Dividieren der Abgasströmungsmenge Mf (kg/s), die bei S11 erhalten wird, durch die Abgasdichte (kg/m3) berechnet. Nachfolgend wird durch Dividieren der Volumenstrommenge (m3/s) durch ein Volumen (m3) des SCR-Katalysators 1 die Raumgeschwindigkeit SV (1/s) berechnet. Das Volumen des SCR-Katalysators 1 wird in dem Speicher 111 vorab gespeichert.When a pressure difference before and after the SCR catalyst 1 is disregarded, the atmospheric pressure Pa obtained at S11 is used as the pressure of the exhaust gas. After calculating the exhaust gas density, a volume flow amount (m 3 / s) of the exhaust gas is calculated by dividing the exhaust gas flow amount Mf (kg / s) obtained at S11 by the exhaust gas density (kg / m 3 ). The following is by dividing the volume flow rate (m 3 / s) by a volume (m 3 ) of the SCR catalyst 1 the space velocity SV (1 / s) is calculated. The volume of the SCR catalyst 1 will be in the memory 111 saved in advance.
Die Raumgeschwindigkeit SV wird im Zusammenhang mit der Abgasströmungsmenge Mf, dem Atmosphärendruck Pa und der Katalysatortemperatur Tc (d. h. der Abgastemperatur Tex). Daher verwendet die ECU 11 bei S12 eine SV-Berechnungsgleichung (d. h. SV(Mf, Pa, Tc)), wie in 3 gezeigt ist, um die Raumgeschwindigkeit SV unter Verwendung der Abgasströmungsmenge Mf, dem Atmosphärendruck Pa und der Katalysatortemperatur Tc, die in dem Speicher 111 als Parameter gespeichert sind, zu berechnen. Wie in 4 gezeigt ist, kann anderenfalls ein Kennfeld 201, in dem die Raumgeschwindigkeit SV gegenüber der Katalysatortemperatur Tc, der Abgasströmungsmenge Mf und dem Atmosphärendruck Pa aufgetragen ist, in den Speicher 111 gespeichert sein, und die Raumgeschwindigkeit SV kann mit Bezug auf das Kennfeld 201 gespeichert sein. Das Kennfeld 201 der Abgasströmungsmenge Mf und des Atmosphärendrucks Pa ist für verschiedene Katalysatortemperaturen Tc vorbereitet.The space velocity SV is related to the exhaust gas flow amount Mf, the atmospheric pressure Pa, and the catalyst temperature Tc (ie, the exhaust gas temperature Tex). Therefore, the ECU uses 11 at S12 an SV calculation equation (ie SV (Mf, Pa, Tc)), as in 3 is shown, the space velocity SV using the exhaust gas flow rate Mf, the atmospheric pressure Pa and the catalyst temperature Tc, in the memory 111 stored as parameters. As in 4 otherwise, a map may be shown 201 in which the space velocity SV is plotted against the catalyst temperature Tc, the exhaust gas flow amount Mf and the atmospheric pressure Pa, into the memory 111 stored, and the space velocity SV can with respect to the map 201 be saved. The map 201 the exhaust gas flow amount Mf and the atmospheric pressure Pa is prepared for various catalyst temperatures Tc.
Mit fortlaufendem Bezug auf 2 berechnet die ECU 11 bei S13 eine maximale NH3-Speichermenge, die in dem Katalysator bei einer derzeitigen Temperatur Tc gespeichert ist. In Bezug auf 5 wird ein Kennfeld 203, das ein Verhältnis zwischen der Katalysatortemperatur Tc und der maximalen NH3-Speichermenge darstellt, insbesondere in dem Speicher 111 abgespeichert. Basierend auf dem Kennfeld 203 berechnet die ECU 11 die maximale NH3-Speichermenge. Ferner wird in diesem Fall anstelle der Katalysatortemperatur Tc die Abgastemperatur Tex verwendet, die bei S11 erlangt wird, und die ECU 11 berechnet die maximale NH3-Speichermenge STmax(Tex) für eine solche Abgastemperatur Tex.With continuous reference to 2 calculates the ECU 11 at S13, a maximum NH3 storage amount stored in the catalyst at a current temperature Tc. In relation to 5 becomes a map 203 , which represents a relationship between the catalyst temperature Tc and the maximum NH3 storage amount, in particular in the memory 111 stored. Based on the map 203 calculates the ECU 11 the maximum amount of NH3 storage. Further, in this case, instead of the catalyst temperature Tc, the exhaust gas temperature Tex obtained at S11 and the ECU are used 11 calculates the maximum NH3 storage amount STmax (Tex) for such an exhaust gas temperature Tex.
Nachfolgend berechnet die ECU 11 eine Zielspeichermenge des Ammoniaks (d. h. eine Ziel-NH3-Speichermenge) STtg (Tex) in dem SCR-Katalysator 1 bei S14. Mit Bezug auf 6 wird eine Linie 203 der maximalen NH3-Speichermenge bei einer bestimmten Katalysatortemperatur und eine Linie 204 der Ziel-NH3-Speichermenge gezeigt, wobei die Linie 203 dieselbe wie das Kennfeld 203 aus 5 ist. Durch Bestimmung der maximalen NH3-Speichermenge bei einer bestimmten Katalysatortemperatur T1 als STmax(T1), kann die Ziel-NH3-Speichermenge als STmax(T1) selbst oder als eine Menge 202, die nahe bei STmax(T1) liegt, eingestellt werden. Basierend auf einer solchen Annahme wird eine Situation einer Änderung eines Antriebszustands der Maschine 101 von einem Leerlaufzustand in einen Beschleunigungszustand in Betracht gezogen, bei dem die Katalysatortemperatur (d. h. die Abgastemperatur) steil ansteigt und die maximale NH3-Speichermenge steil abfällt. Demzufolge wird überschüssiger Ammoniak in dem SCR-Katalysator 1 im Verhältnis zu der maximalen NH3-Speichermenge des Ammoniaks aus dem SCR-Katalysator 1 ausgestoßen (d. h. eine NH3-Austragung).Subsequently, the ECU calculates 11 a target storage amount of ammonia (ie, a target NH3 storage amount) STtg (Tex) in the SCR catalyst 1 at S14. Regarding 6 becomes a line 203 the maximum NH3 storage amount at a given catalyst temperature and a line 204 the target NH3 storage amount shown, where the line 203 same as the map 203 out 5 is. By determining the maximum NH3 storage amount at a certain catalyst temperature T1 as STmax (T1), the target NH3 storage amount may be as STmax (T1) itself or as an amount 202 which is close to STmax (T1). Based on such an assumption, a situation of changing a driving state of the engine becomes 101 from an idle state to an acceleration state, in which the catalyst temperature (ie, the exhaust gas temperature) increases sharply and the maximum NH3 storage amount drops steeply. As a result, excess ammonia becomes in the SCR catalyst 1 in relation to the maximum NH3 storage amount of ammonia from the SCR catalyst 1 ejected (ie an NH3 discharge).
Um den NH3-Rückgang zur Zeit eines steilen Ansteigens der Katalysatortemperatur zu verhindern, stellt die ECU 11 daher bei S14 die Ziel-NH3-Speichermenge auf eine Menge ein, die eine bestimmte Spanne zu der maximalen NH3-Speichermenge aufweist. Beispielsweise ist die Ziel-NH3-Speichermenge auf 60 bis 70% eines Pegels der maximalen NH3-Speichermenge eingestellt. Ferner wird die überschüssige Menge des Ammoniaks, der die maximale NH3-Speichermenge überschreitet, nicht tatsächlich ausgestoßen und vergeudet. D. h., ein Teil der ausgestoßenen Menge des Ammoniaks wird für die chemische Reduktion des NOx verbraucht. Die Linie 204 berücksichtigt einen solchen Verbrauch von Ammoniak zum Einstellen des Verhältnisses zwischen der Katalysatortemperatur und der Ziel-NH3-Speichermenge. Bei S14 kann die ECU 11 die Ziel-NH3-Speichermenge aus einem Kennfeld 204 (d. h. Linie 204) direkt berechnen ohne die Berechnung der maximalen NH3-Speichermenge zu durchlaufen. Genauer genommen kann das Kennfeld 204 (d. h. die Linie 204), das ein Verhältnis zwischen der Katalysatortemperatur und der Ziel-NH3-Speichermenge darstellt, vorab in dem Speicher 111 gespeichert sein. In einem solchen Fall kann S13 aus 2 ausgelassen werden.To prevent the NH3 decrease at the time of a sharp rise in the catalyst temperature, the ECU 11 Therefore, at S14, the target NH3 storage amount is set to an amount that has a certain margin from the maximum NH3 storage amount. For example, the target NH3 storage amount is set to 60 to 70% of a level of the maximum NH3 storage amount. Further, the excess amount of ammonia exceeding the maximum NH3 storage amount is not actually discharged and wasted. That is, part of the ejected amount of the ammonia is consumed for the chemical reduction of the NOx. The line 204 takes into account such consumption of ammonia for adjusting the ratio between the catalyst temperature and the target NH3 storage amount. At S14, the ECU 11 the destination NH3 storage amount from a map 204 (ie line 204 ) directly without going through the calculation of the maximum NH3 storage amount. More precisely, the map can 204 (ie the line 204 ), which represents a relationship between the catalyst temperature and the target NH3 storage amount, in advance in the memory 111 be saved. In such a case, S13 can be off 2 be left out.
Nach S14 berechnet die ECU 11 bei S15 eine Menge des Ammoniaks, der derzeit in dem SCR-Katalysator 1 gespeichert ist, als eine abgeschätzte NH3-Speichermenge STr. Um die abgeschätzte NH3-Speichermenge STr zu bestimmen, kann die ECU 11 zunächst eine NOx-Ausstoßmenge von der Maschine 101 basierend auf einem Kennfeld berechnen, dass ein Verhältnis zwischen (i) der NOx-Ausstoßmenge und (ii) einer Maschinendrehzahl und einer Kraftstoffeinspritzmenge darstellt. Eine NOx-Reinigungsrate des SCR-Katalysators 1 wird anschließend basierend auf den erfassten Werten von den NOx-Sensoren 81, 82, die als entlang den Seiten stromaufwärts und stromabwärts des SCR-Katalysators 1 bereitgestellt sind, bestimmt.After S14, the ECU calculates 11 at S15, an amount of ammonia currently in the SCR catalyst 1 is stored as an estimated NH3 storage amount STr. To determine the estimated NH3 storage amount STr, the ECU 11 first, a NOx emission amount from the engine 101 calculate based on a map that represents a ratio between (i) the NOx emission amount and (ii) an engine speed and a fuel injection amount. A NOx purification rate of the SCR catalyst 1 is then based on the detected values from the NOx sensors 81 . 82 that are considered along the sides upstream and downstream of the SCR catalyst 1 are provided determined.
Die ECU 11 berechnet ferner eine NOx-Menge, die durch den SCR-Katalysator 1 gereinigt wird (d. h. eine NOx-Reinigungsmenge) basierend auf der NOx-Ausstoßmenge und der NOx-Reinigungsrate. Eine Ammoniakverbrauchsmenge, die durch den SCR-Katalysator 1 verbraucht wird, wird anschließend basierend auf der NOx-Reinigungsmenge bestimmt. Da zwischen der NOx-Reinigungsmenge und der Ammoniakverbrauchsmenge eine Korrelation besteht, kann die Berechnung der Ammoniakverbrauchsmenge basierend auf einer solchen Korrelation durchgeführt werden. Insbesondere kann ein Kennfeld, das die Korrelation darstellt, vorab in dem Speicher 111 gespeichert werden. Die ECU 11 berechnet die geschätzte NH3-Speichermenge zu einer derzeitigen Zeit durch Subtrahieren der Ammoniakverbrauchsmenge von einer abgeschätzten Vorkorrektur-NH3-Speichermenge. Anderenfalls können verschiedene Verfahren, die ein Verfahren umfassen, das in dem japanischen Patent 3,951,774 (Patentdokument 1) offenbart ist, als ein Schätzungsverfahren zum Berechnen der abgeschätzten NH3-Speichermenge STr eingesetzt werden.The ECU 11 further calculates an amount of NOx passing through the SCR catalyst 1 is cleaned (ie, a NOx purification amount) based on the NOx discharge amount and the NOx purification rate. An ammonia consumption amount generated by the SCR catalyst 1 is then determined based on the amount of NOx purification. Since there is a correlation between the NOx purification amount and the ammonia consumption amount, the calculation of the ammonia consumption amount based on such correlation can be performed. In particular, a map representing the correlation may be pre-stored in the memory 111 get saved. The ECU 11 calculates the estimated NH3 storage amount at a current time by subtracting the ammonia consumption amount from an estimated pre-correction NH3 storage amount. Otherwise, various methods including a method that can be used in the Japanese Patent 3,951,774 (Patent Document 1) is used as an estimation method for calculating the estimated NH3 storage amount STr.
Die ECU berechnet bei S16 eine Abweichung ΔST zwischen der Ziel-NH3-Speichermenge STtg und der abgeschätzten NH3-Speichermenge STr. Genauer genommen berechnet die ECU 11 STtg – STr = ΔST.The ECU calculates a deviation ΔST between the target NH3 storage amount STtg and the estimated NH3 storage amount STr at S16. Specifically, the ECU calculates 11 STtg - STr = ΔST.
Basierend auf der Abweichung ΔST, die bei S16 berechnet wird, berechnet die ECU 11 bei S17 eine hinzugefügte Menge Qu (ΔST) der wässrigen Harnstofflösung (d. h. eine Zufügungsmenge der wässrigen Harnstofflösung), die aus dem Zufügungsventil 2 eingespritzt wird. Es bestehen zwei Arten von chemischer Reduktion des NOx: (i) eine Reduktion durch Ammoniak, die in dem SCR-Katalysator 1 gespeichert ist (ii) eine direkte Reduktion, die direkt durch die wässrige Harnstofflösung (d. h. Ammoniak) aus dem Zufügungsventil 2 durchgeführt wird. Das Verhältnis zwischen den zwei Arten der chemischen Reduktion kann sich in Abhängigkeit von Bedingungen, wie beispielsweise der Katalysatortemperatur ändern. Bei S17 berechnet die ECU die Zufügungsmenge der wässrigen Harnstofflösung Qu unter Berücksichtigung der Menge der wässrigen Harnstofflösung, die durch die direkte Reduktion verbraucht wird (d. h. durch Berücksichtigung des Verhältnis der zwei Arten in der chemischen Reduktion), um die Ziel-NH3-Speichermenge STtg zu erfüllen. Insbesondere berechnet die ECU 11 die Zufügungsmenge der wässrigen Harnstofflösung Qu durch ein Vorabspeichern einer Gleichung zum Berechnen der Zufügungsmenge der wässrigen Harnstofflösung in dem Speicher 111. Die Gleichung verwendet verschiedene Bedingungen, wie beispielsweise die Abweichung ΔST und die Katalysatortemperatur als Parameter. Beispielsweise kann die Zufügungsmenge der wässrigen Harnstofflösung Qu durch die folgende Gleichung bestimmt werden: Qu = Qu1 + (a·Qu2) + ((1 – a)·Qu3). Bei der Gleichung von ”Qu” ist ”Qu1” eine NH3-Speicherengpassmenge und sie basiert auf der Abweichung ΔST; ”Qu2” ist eine Menge des NH3, die direkt für eine chemische Reduktion verbraucht wird und sie basiert auf einer NOx-Ausstoßmenge; ”Qu3” ist eine Menge des NH3, der für die chemische Reduktion durch das gespeicherte NH3 verbraucht wird und sie basiert auf der NH3-Speichermenge und der Katalysatortemperatur; ”a” ist ein Verhältnis einer direkten chemischen Reduktion und basiert auf der Katalysatortemperatur.Based on the deviation ΔST calculated at S16, the ECU calculates 11 at S17 an added amount of Qu (ΔST) of the aqueous Urea solution (ie, an addition amount of the urea aqueous solution) coming from the addition valve 2 is injected. There are two types of chemical reduction of NOx: (i) reduction by ammonia occurring in the SCR catalyst 1 (ii) a direct reduction, directly by the aqueous urea solution (ie, ammonia) from the addition valve 2 is carried out. The ratio between the two types of chemical reduction may change depending on conditions such as the catalyst temperature. At S17, the ECU calculates the adding amount of the urea aqueous solution Qu taking into account the amount of the urea aqueous solution consumed by the direct reduction (ie, taking into account the ratio of the two types in the chemical reduction) to the target NH3 storage amount STtg fulfill. In particular, the ECU calculates 11 the addition amount of the urea aqueous solution Qu by pre-storing an equation for calculating the addition amount of the urea aqueous solution in the memory 111 , The equation uses various conditions, such as the deviation ΔST and the catalyst temperature as parameters. For example, the addition amount of the urea aqueous solution Qu can be determined by the following equation: Qu = Qu1 + (a * Qu2) + ((1-a) * Qu3). In the equation of "Qu", "Qu1" is an NH3 storage allowance amount and is based on the deviation ΔST; "Qu2" is an amount of NH3 consumed directly for a chemical reduction and is based on a NOx discharge amount; "Qu3" is an amount of NH3 consumed for the chemical reduction by the stored NH3, and it is based on the NH3 storage amount and the catalyst temperature; "A" is a ratio of a direct chemical reduction and is based on the catalyst temperature.
Basierend auf der Zufügungsmenge der wässrigen Harnstofflösung Qu, die bei S17 berechnet wird, bestimmt die ECU 11 bei S18 eine Teilanzahl N, welche die Anzahl von Wiederholungen darstellt, mit denen die wässrige Harnstofflösung aus dem Ventil 2 hinzugefügt werden sollte. Diese Teilanzahl N ist eine Anzahl, die verwendet wird, um die Menge Qu in Abschnitte zu teilen. Insbesondere sollte die Teilanzahl N größer sein, wenn die Abgasströmungsgeschwindigkeit Vex (d. h. die Raumgeschwindigkeit SV), die bei S12 berechnet wird, niedriger ist. Beispielsweise kann die Teilanzahl N basierend auf einem Kennfeld 301 (7), ein Kennfeld 302 (8) oder einem Kennfeld 303 (9), das vorab in den Speicher 111 gespeichert ist, berechnet werden.Based on the addition amount of the urea aqueous solution Qu calculated at S17, the ECU determines 11 at S18, a part number N representing the number of times that the aqueous urea solution leaves the valve 2 should be added. This part number N is a number used to divide the set Qu into sections. Specifically, the number of sections N should be larger as the exhaust gas flow velocity Vex (ie, the space velocity SV) calculated at S12 is lower. For example, the part number N may be based on a map 301 ( 7 ), a map 302 ( 8th ) or a map 303 ( 9 ), in advance in the store 111 is stored.
Wenn die Abgasströmungsgeschwindigkeit Vex gleich oder größer als ein Schwellwert Vth ist, zeigt das Kennfeld 301 in 7, dass das Hinzufügen der wässrigen Harnstofflösung lediglich einmal durchgeführt wird, indem die Teilanzahl N auf 1 eingestellt wird (d. h. die Zufügungsmenge der wässrigen Harnstofflösung Qu wird nicht in mehrere Abschnitte unterteilt). Wenn die Abgasströmungsgeschwindigkeit Vex kleiner als der Schwellwert Vth ist, nimmt die Teilanzahl N fortlaufend zu, wenn die Geschwindigkeit Vex abnimmt. Durch Berechnen der Teilung N gemäß dem Kennfeld 301, wird das Zufügen der wässrigen Harnstofflösung gemäß der Abgasströmungsgeschwindigkeit fein eingestellt.When the exhaust gas flow velocity Vex is equal to or greater than a threshold value Vth, the map shows 301 in 7 in that the addition of the aqueous urea solution is performed only once by setting the part number N to 1 (ie, the addition amount of the urea aqueous solution Qu is not divided into plural sections). When the exhaust gas flow velocity Vex is smaller than the threshold value Vth, the part number N continuously increases as the velocity Vex decreases. By calculating the pitch N according to the map 301 , the addition of the aqueous urea solution is finely adjusted according to the exhaust gas flow rate.
Wenn die Abgasströmungsgeschwindigkeit Vex gleich oder größer als der Schwellwert Vth ist, zeigt das Kennfeld 302 in 8, dass das Hinzufügen der wässrigen Harnstofflösung lediglich einmal durchgeführt wird, indem die Teilanzahl N auf 1 eingestellt wird. Wenn die Abgasströmungsgeschwindigkeit Vex kleiner als der Schwellwert Vth ist, wird die Teilanzahl N schrittweise erhöht sobald die Abgasströmungsgeschwindigkeit Vex abnimmt. Solang es möglich ist, dass die hinzugefügte wässrige Harnstofflösung den SCR-Katalysator erreicht ohne sich auf einer Wand der Abgasleitung 13 abzusetzen, kann zusätzlich ein Intervall ΔN zwischen zwei benachbarten Teilanzahlen N und ein Intervall ΔVex zwischen zwei Abgasströmungsgeschwindigkeiten Vex beliebig eingestellt werden. Durch eine Berechnung der Anzahl N basierend auf dem Kennfeld 302, kann eine häufige Änderung der Anzahl N verhindert werden, die andererseits jedes Mal eine Neuberechnung der Anzahl N verursachen kann, wenn sich die Abgasströmungsgeschwindigkeit Vex ändert.When the exhaust gas flow velocity Vex is equal to or greater than the threshold value Vth, the map shows 302 in 8th in that the addition of the aqueous urea solution is performed only once by setting the part number N to 1. When the exhaust gas flow velocity Vex is smaller than the threshold value Vth, the part number N is gradually increased as the exhaust gas flow velocity Vex decreases. As long as it is possible that the added aqueous urea solution reaches the SCR catalyst without being on a wall of the exhaust pipe 13 In addition, an interval ΔN between two adjacent part numbers N and an interval ΔVex between two exhaust gas flow velocities Vex can be arbitrarily set. By calculating the number N based on the map 302 , a frequent change in the number N may be prevented, on the other hand, each time may cause a recalculation of the number N as the exhaust gas flow velocity Vex changes.
Das Kennfeld 303 in 9 zeigt, dass die Teilanzahl N wahlweise für eine hohe Abgasströmungsgeschwindigkeit und eine niedrige Abgasströmungsgeschwindigkeit gewechselt wird. Genauer genommen stellt das Kennfeld 303 die Teilanzahl N auf einen Wert N1 (z. B. 1), wenn die Abgasströmungsgeschwindigkeit Vex gleich oder größer als der Schwellwert Vth ist, und das Kennfeld 303 stellt die Teilanzahl N auf einen Wert N2 ein (d. h. N2 > N1), wenn die Abgasströmungsgeschwindigkeit Vex kleiner als der Schwellwert Vth ist. Durch eine Berechnung der Teilanzahl N basierend auf dem Kennfeld 303 wird der Berechnungsvorgang der Teilanzahl N vereinfacht, da die Berechnung lediglich auf einer einfachen Bestimmung der Geschwindigkeit Vex basiert, die entweder größer oder kleiner als der Schwellwert Vth ist.The map 303 in 9 shows that the part number N is selectively changed for a high exhaust gas flow velocity and a low exhaust gas flow velocity. More precisely, the map represents 303 the part number N to a value N1 (eg, 1) when the exhaust gas flow velocity Vex is equal to or greater than the threshold value Vth, and the map 303 sets the part number N to a value N2 (ie, N2> N1) when the exhaust gas flow velocity Vex is less than the threshold value Vth. By calculating the part number N based on the map 303 For example, the calculation process of the part number N is simplified because the calculation is based only on a simple determination of the speed Vex, which is either greater or less than the threshold value Vth.
Bei S19 steuert die ECU 11 anschließend das Zufügungsventil 2 an, um die wässrige Harnstofflösung in einer gesteuerten Menge, die gleich der Zufügungsmenge Qu der wässrigen Harnstofflösung ist (d. h. eine Gesamtmenge in den Ansprüchen), die bei S17 berechnet wird, in der Leitung 13 hinzuzufügen (d. h. auszulassen). Auf diese Weise wird die wässrige Harnstofflösung aus dem Zufügungsventil 2 durch den SCR-Katalysator 1 in Ammoniak umgewandelt, und der Ammoniak wird in dem SCR-Katalysator 1 gespeichert. Die Menge an Ammoniak, die in dem SCR-Katalysator 1 gespeichert ist, wird anschließend durch die Ziel-NH3-Speichermenge gesteuert, die bei S14 berechnet wird.At S19, the ECU controls 11 then the addition valve 2 to the aqueous urea solution in a controlled amount equal to the addition amount Qu of the urea aqueous solution (ie, a total amount in the claims) calculated at S17 in the conduit 13 to add (ie omit). In this way, the aqueous urea solution becomes the addition valve 2 through the SCR catalyst 1 converted into ammonia, and the ammonia becomes in the SCR catalyst 1 saved. The amount of ammonia present in the SCR catalyst 1 is then controlled by the target NH3 storage amount calculated at S14.
Wenn die Teilanzahl N = 1, wird ferner bei S19 die wässrige Harnstofflösung, welche die Zufügungsmenge Qu aufweist, auf einmal hinzugefügt. Wenn anderenfalls die Teilanzahl N größer oder gleich 2 ist, wird die Menge der wässrigen Harnstofflösung, die zu jeder Teilzeit (d. h. jeder Einspritzung) hinzugefügt wird, berechnet, indem die Menge Qu gleichmäßig durch die Teilanzahl N aufgeteilt wird. Somit wird die wässrige Harnstofflösung zu jeder Einspritzung in gleichen Mengen N-mal hinzugefügt.Further, when the part number N = 1, at S19, the aqueous urea solution having the addition amount Qu is added all at once. Otherwise, if the part number N is greater than or equal to 2, the amount of urea aqueous solution added at each part time (i.e., each injection) is calculated by dividing the amount Qu equally by the part number N. Thus, the aqueous urea solution is added to each injection in equal amounts N times.
Mit Bezug auf die 10A und 10B ändert sich die Zufügung der wässrigen Harnstofflösung gemäß der Abgasströmungsgeschwindigkeit, die hoch oder niedrig sein kann, und die NH3-Speichermenge in dem SCR-Katalysator 1 ändert sich übereinstimmend mit der Änderung der Zufügung der wässrigen Harnstofflösung. 10A ist ein Graph in einem Fall einer hohen Abgasströmungsgeschwindigkeit, und 10B ist ein Graph in einem Fall einer niedrigen Abgasströmungsgeschwindigkeit. Eine Linie 21 gibt eine Zeitänderung der NH3-Speichermenge nach der Zufügung der wässrigen Harnstofflösung an. Die Linien 22, 24 geben die Zeitänderung einer tatsächlichen NH3-Speichermenge (d. h. einer eingeschätzten NH3-Speichermenge) an. Eine Pulslinie 23 und eine Pulslinie 25 entlang der Zeit t stellen ein Intervall dar, in dem die wässrige Harnstofflösung zugefügt wird, und die Menge der wässrigen Harnstofflösung, die bei jedem Intervall zugefügt wird. Das heißt, die Anzahl der Pulse in jeder der Pulslinien 23, 25 stellt die Anzahl der Wiederholungen dar, mit denen die wässrige Harnstofflösung eingespritzt wird (d. h. die Teilanzahl N), wobei jeder Puls eine Einspritzung der wässrigen Harnstofflösung ist. Ebenso stellt die Größe von jedem Puls der Pulslinien 23, 25 die Menge der wässrigen Harnstofflösung dar, die bei jeder Einspritzung zugefügt wird.With reference to the 10A and 10B The addition of the aqueous urea solution changes according to the exhaust gas flow velocity, which may be high or low, and the NH 3 storage amount in the SCR catalyst 1 changes in accordance with the change in the addition of the aqueous urea solution. 10A FIG. 12 is a graph in a case of a high exhaust gas flow velocity, and FIG 10B Fig. 10 is a graph in a case of a low exhaust gas flow velocity. A line 21 indicates a time change of the NH3 storage amount after the addition of the aqueous urea solution. The lines 22 . 24 indicate the time change of an actual NH3 storage amount (ie, an estimated NH3 storage amount). A pulse line 23 and a pulse line 25 along time t represent an interval at which the aqueous urea solution is added and the amount of urea aqueous solution added at each interval. That is, the number of pulses in each of the pulse lines 23 . 25 represents the number of times that the urea aqueous solution is injected (ie, the number N of parts), each pulse being an aqueous urea solution injection. Likewise, the size of each pulse represents the pulse lines 23 . 25 the amount of aqueous urea solution added at each injection.
10A stellt ein Beispiel eines Hinzufügens der wässrigen Harnstofflösung zu einer Zeit (d. h. N = 1) dar, und 10B stellt ein Beispiel eines Hinzufügens der wässrigen Harnstofflösung dar, in dem die Menge Qu in fünf Abschnitte aufgeteilt wird (Teilanzahl N = 5), so dass die wässrige Harnstofflösung fünf Mal in gleichen Mengen zugeführt wird. 10A FIG. 12 illustrates an example of adding the urea aqueous solution at one time (ie, N = 1); and FIG 10B FIG. 12 illustrates an example of adding the aqueous urea solution by dividing the amount Qu into five sections (part number N = 5) so that the aqueous urea solution is supplied in equal amounts five times.
Wenn die Abgasströmungsgeschwindigkeit hoch ist, wie in 10A gezeigt ist, ist die Teilanzahl N (d. h. 1 in 10A) kleiner als die Teilanzahl N der niedrigen Abgasströmungsgeschwindigkeit der 10B, wodurch die Menge der wässrigen Harnstofflösung, die zu jeder Einspritzung zugefügt wird, zunimmt. Daher wird die eingeschätzte NH3-Speichermenge 22 gesteuert, um die Ziel-NH3-Speichermenge 21 schnell anzunähern. Wenn im Gegensatz hierzu die Abgasströmungsmenge niedrig ist, wie in 10B gezeigt ist, ist die Teilanzahl N (d. h. 5 in 10B) größer als die Teilanzahl N der hohen Abgasströmungsgeschwindigkeit in 10A, wodurch die Menge der wässrigen Harnstofflösung, die bei jeder Einspritzung zugefügt wird, abnimmt. Daher wird die zugefügte wässrige Harnstofflösung effizient zu dem SCR-Katalysator 1 befördert, in dem verhindert wird, dass sich die wässrige Harnstofflösung an der Wand der Abgasleitung 13 absetzt. Allerdings ist die Zeit, welche die eingeschätzte NH3-Speichermenge 24 benötigt, um sich an die Ziel-NH3-Speichermenge 21 in 10B anzunähern, länger als diejenige Zeit, die in 10A benötigt wird. Wenn ein Zufügen der wässrigen Harnstofflösung zu mehreren Zeiten durchgeführt wird (10B), ist ein Intervall Δt zwischen zwei Einspritzungen bei S19 ungeachtet der Teilanzahl N ein konstanter Wert. Nach Durchführung von S19 ist der Ablauf in 2 abgeschlossen.When the exhaust gas flow velocity is high, as in 10A is shown, the part number N (ie 1 in 10A ) is smaller than the part number N of the low exhaust gas flow velocity 10B , whereby the amount of aqueous urea solution added to each injection increases. Therefore, the estimated NH3 storage amount becomes 22 controlled to the destination NH3 storage amount 21 approach quickly. In contrast, when the exhaust gas flow amount is low, as in 10B is shown, the part number N (ie 5 in 10B ) greater than the part number N of the high exhaust gas flow velocity in 10A , whereby the amount of urea aqueous solution added at each injection decreases. Therefore, the added aqueous urea solution efficiently becomes the SCR catalyst 1 in which prevents the aqueous urea solution on the wall of the exhaust pipe 13 settles. However, the time is what the estimated NH3 storage amount 24 needed to adhere to the target NH3 storage amount 21 in 10B approach, longer than the time in 10A is needed. When adding the aqueous urea solution is performed at multiple times ( 10B ), an interval Δt between two injections at S19 is a constant value regardless of the number N of parts. After performing S19, the procedure is in 2 completed.
Wie obenstehend beschrieben ist, wird das Zufügen der wässrigen Harnstofflösung bei der vorliegenden Ausführungsform so durchgeführt, dass sich die Zuführungsmenge an die Ziel-NH3-Speichermenge annähert, die mit der Katalysatortemperatur zusammen hängt. Selbst wenn sich die Katalysatortemperatur ändert, wird daher sowohl die Beeinträchtigung der NOx Reinigungsrate als auch die NH3-Austragung verhindert. Ferner wird zu der Zeit, zu welcher die wässrige Harnstofflösung zugefügt wird, wenn die Abgasströmungsgeschwindigkeit niedrig ist, die Menge der wässrigen Harnstofflösung gesenkt, indem die Anzahl der Widerholungen, mit denen die wässrige Harnstofflösung zugefügt wird, erhöht wird (d. h. Zunahme der Teilanzahl N), wodurch verhindert wird, dass sich die wässrige Harnstofflösung an der Wand der Leitung absetzt. Demzufolge nimmt ein Einschätzungsfehler beim Einschätzen der gespeicherten Ammoniakmenge in dem SCR-Katalysator ab (d. h. eine eingeschätzte NH3-Speichermenge) was einer Aufrechterhaltung einer hohen NOx Reinigungsrate zugute kommt.As described above, the addition of the aqueous urea solution in the present embodiment is performed so that the supply amount approaches the target NH 3 storage amount that is related to the catalyst temperature. Therefore, even if the catalyst temperature changes, both the deterioration of the NOx purification rate and the NH3 discharge are prevented. Further, at the time when the urea aqueous solution is added, when the exhaust gas flow velocity is low, the amount of urea aqueous solution is lowered by increasing the number of times that the aqueous urea solution is added (ie, increasing the number of pieces N). , whereby the aqueous urea solution is prevented from settling on the wall of the conduit. As a result, an estimation error in estimating the amount of stored ammonia in the SCR catalyst decreases (i.e., an estimated NH3 storage amount), which helps to maintain a high NOx purification rate.
(Zweite Ausführungsform)Second Embodiment
Nachfolgend wird die zweite Ausführungsform der Abgasreinigungsvorrichtung der Verbrennungsmaschine hinsichtlich der vorliegenden Offenbarung beschrieben wobei der Fokus auf Unterschieden zu der ersten Ausführungsform liegt. Bei der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich ein Zufügungsverfahren zum Zufügen der wässrigen Harnstofflösung aus dem Zufügungsventil von der ersten Ausführungsform. Insbesondere ist das Zufügungsventil betriebsgesteuert, um die wässrige Harnstofflösung aus dem Zufügungsventil übereinstimmend mit dem Ansteuerbetrieb zuzufügen.Hereinafter, the second embodiment of the exhaust gas purification device of the internal combustion engine will be described with respect to the present disclosure, focusing on differences from the first embodiment. In the second embodiment, an addition method for adding the aqueous urea solution from the addition valve differs from the first embodiment. In particular, the addition valve is operationally controlled to add the aqueous urea solution from the addition valve in accordance with the drive operation.
Der Aufbau des Abgasreinigungssystems der vorliegenden Ausführungsform ist derselbe wie der Aufbau der ersten Ausführungsform in 1. 11 zeigt ein Flussdiagramm des Ablaufs, der von der ECU 11 durchgeführt wird. In 11 zeigen gleiche Zahlen gleiche Schritte des Vorgangs in 2. In 11 unterscheiden sich S181 und S191 von der 2. The structure of the exhaust gas purification system of the present embodiment is the same as the structure of the first embodiment in FIG 1 , 11 FIG. 12 shows a flowchart of the process executed by the ECU 11 is carried out. In 11 same numbers show the same steps in the process 2 , In 11 S181 and S191 differ from the 2 ,
Nach S17 berechnet die ECU 11 bei S181 einen Ansteuerbetrieb D (d. h. eine Ansteuerzeit τ gegen eine Zufügungsdauer T: D = τ/T) zu welcher der Ablauf das Zufügungsventil 2 ansteuert und mit Bezug auf 12 berechnet die ECU 11 den Ansteuerbetrieb D basierend auf einem Kennfeld 401, das in dem Speicher 111 vorab gespeichert ist. Das Kennfeld 401 legt ein Verhältnis zwischen der Abgasgeschwindigkeit Vex und dem Ansteuerbetrieb D fest. Wie aus 12 einfach zu entnehmen ist, legt das Kennfeld 401 eine fortlaufende Abnahme des Ansteuerbetriebs D fest, wenn die Abgasströmungsgeschwindigkeit Vex abnimmt. Ferner kann bei S181 der Ansteuerbetrieb D ähnlich wie in 8 schrittweise gesenkt werden, sobald die Abgasströmungsgeschwindigkeit Vex abnimmt, oder der Ansteuerbetrieb D kann für die hohe Abgasströmungsgeschwindigkeit Vex und die niedrige Abgasströmungsgeschwindigkeit Vex ähnlich wie in 9 zwischen hoch und niedrig gewechselt werden kann.After S17, the ECU calculates 11 at S181, a drive operation D (ie, a drive time τ against an addition period T: D = τ / T) to which the drain is the apply valve 2 drives and with reference to 12 calculates the ECU 11 the drive D based on a map 401 that in the store 111 is stored in advance. The map 401 sets a relationship between the exhaust gas velocity Vex and the drive D operation. How out 12 easy to find, puts the map 401 a continuous decrease of the driving operation D as the exhaust gas flow velocity Vex decreases. Further, at S181, the driving operation D may be similar to that in FIG 8th may be gradually decreased as the exhaust gas flow velocity Vex decreases, or the drive operation D may be similar to the high exhaust gas flow velocity Vex and the low exhaust gas flow velocity Vex 9 between high and low can be changed.
Nach S181 steuert die ECU 11 bei S191 den Ansteuervorgang des Zufügungsventils 2 derart, dass die wässrige Harnstofflösung der Abgasleitung 13 in der Menge Qu zugeführt wird, die bei S17 berechnet wird. Insbesondere stellt die ECU 11 dem Zufügungsventil 2 einen Ansteuerpuls des Ansteuerbetriebs D bereit, der in S181 berechnet wird. Die 13A und 13B, die mit den Graphen in den 10A und 10B ähnlich sind, stellen eine Zeitänderung der NH3-Speichermenge nach dem Zufügen der wässrigen Harnstofflösung dar. 13A ist ein Graph in einem Fall einer hohen Abgasströmungsgeschwindigkeit und 13B ist ein Graph in einem Fall einer niedrigen Abgasströmungsgeschwindigkeit. Eine Pulsserie 26, 27 stellt eine Serie von Ansteuerpulsen dar, die dem Zufügungsventil 2 bereit gestellt werden. Eine Dauer T (d. h. eine Zufügungsdauer) der Pulsserie 26 der 13A ist dieselbe wie eine Dauer T der Pulsserie 27 der 13B. Eine Ansteuerzeit τ2 der 13B ist kleiner als eine Ansteuerzeit τ1 der 13A. Mit anderen Worten ist ein Ansteuerbetrieb der 13B kleiner als ein Ansteuerbetrieb der 13A. Ferner ist eine Gesamtmenge der wässrigen Harnstofflösung, die von dem Zufügungsventil 2 zugefügt wird, in beiden Fällen dieselbe, d. h. in 13A und in 13B.After S181, the ECU controls 11 at S191, the driving operation of the addition valve 2 such that the aqueous urea solution of the exhaust pipe 13 in the quantity Qu, which is calculated at S17. In particular, the ECU 11 the addition valve 2 a drive pulse of the drive operation D calculated in S181. The 13A and 13B that with the graphs in the 10A and 10B are similar, represent a time change of the NH3 storage amount after the addition of the aqueous urea solution. 13A FIG. 12 is a graph in a case of high exhaust gas flow velocity and FIG 13B Fig. 10 is a graph in a case of a low exhaust gas flow velocity. A pulse series 26 . 27 represents a series of drive pulses that the addition valve 2 to be provided. A duration T (ie an addition period) of the pulse train 26 of the 13A is the same as a duration T of the pulse train 27 of the 13B , A drive time τ2 the 13B is smaller than a drive time τ1 of 13A , In other words, a driving operation of the 13B smaller than a driving operation of the 13A , Further, a total amount of the urea aqueous solution coming from the addition valve 2 is added, in both cases the same, ie in 13A and in 13B ,
Wenn die Abgasströmungsgeschwindigkeit hoch ist, wie in 13A gezeigt ist, ist daher der Ansteuerbetrieb im Vergleich zu der niedrigen Abgasströmungsgeschwindigkeit in 13B hoch, was zu einer Zunahme der Menge führt, die pro Zeit zugeführt wird, was eine schnelle Annäherung der eingeschätzten NH3-Speichermenge 22 an die Ziel-NH3-Speichermenge 21 ermöglicht. Wenn hingegen die Abgasströmungsgeschwindigkeit niedrig ist, wie in 13B gezeigt ist, ist der Ansteuerbetrieb im Vergleich zu der hohen Abgasströmungsgeschwindigkeit in 13A niedrig, was zu einer Abnahme der Menge, die pro Zeiteinheit zugefügt wird, und einem effizienten Zufügen der wässrigen Harnstofflösung, die den SCR-Katalysator 1 erreicht, führt, in dem verhindert wird, dass sich die wässrige Harnstofflösung an der Wand der Leitung 13 absetzt oder kondensiert. Allerdings ist die Zeit, welche die eingeschätzte NH3-Speichermenge 24 benötigt, um sich an die Ziel-NH3-Speichermenge 21 anzunähern, in 13B länger als die benötigte Zeit in 13A. Nach S191 ist der Ablauf des Flussdiagramms in 11 abgeschlossen.When the exhaust gas flow velocity is high, as in 13A is shown, therefore, the driving operation in comparison to the low exhaust gas flow velocity in 13B high, which leads to an increase in the amount that is supplied per time, which is a quick approximation of the estimated NH3 storage amount 22 to the destination NH3 storage amount 21 allows. In contrast, when the exhaust gas flow velocity is low, as in 13B is shown, the driving operation is compared to the high exhaust gas flow velocity in 13A low, resulting in a decrease in the amount added per unit time, and efficient addition of the aqueous urea solution containing the SCR catalyst 1 achieved, in which prevents the aqueous urea solution on the wall of the pipe 13 settles or condenses. However, the time is what the estimated NH3 storage amount 24 needed to adhere to the target NH3 storage amount 21 to approach, in 13B longer than the required time in 13A , After S191, the flow of the flowchart in FIG 11 completed.
Wie obenstehend beschrieben ist, ist die vorliegende Offenbarung auf einen Fall anwendbar, bei dem das Zufügungsventil betriebsgesteuert wird, um die selben Wirkungen wie die erste Ausführungsform zu erzielen.As described above, the present disclosure is applicable to a case where the addition valve is operated to achieve the same effects as the first embodiment.
(Dritte Ausführungsform)Third Embodiment
Nachfolgend wird die dritte Ausführungsform der Abgasreinigungsvorrichtung für eine Verbrennungsmaschine hinsichtlich der vorliegenden Offenbarung beschrieben, und der Fokus liegt auf den Unterschieden zu der ersten und zweiten Ausführungsform. Bei der dritten Ausführungsform unterscheidet sich das Zufügungsverfahren zum Zufügen der wässrigen Harnstofflösung aus dem Zufügungsventil von der ersten und zweiten Ausführungsform dadurch, dass das Zufügungsventil frequenzgesteuert ist, um die wässrige Harnstofflösung periodisch aus dem Ventil zuzufügen, indem das Ventil übereinstimmend mit einer Ansteuerdauer angesteuert wird (d. h. eine Ansteuerfrequenz). Bei einer solchen frequenzgesteuerten Ventilansteuerung ist unabhängig von der Ansteuerdauer (d. h. der Ansteuerfrequenz) eine Menge der zugefügten wässrigen Harnstofflösung bei jeder Ansteuerung dieselbe.Hereinafter, the third embodiment of the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine will be described with respect to the present disclosure, and the focus will be on the differences from the first and second embodiments. In the third embodiment, the adding method for adding the urea aqueous solution from the adding valve of the first and second embodiments differs in that the adding valve is frequency-controlled to periodically add the aqueous urea solution from the valve by driving the valve in accordance with a driving time (FIG. ie a drive frequency). In such frequency-controlled valve driving, regardless of the driving duration (that is, the driving frequency), an amount of the added urea aqueous solution is the same every time it is driven.
Der Aufbau des Abgasreinigungssystems der vorliegenden Ausführungsform ist derselbe wie der Aufbau der ersten Ausführungsform, der in 1 gezeigt ist. 14 zeigt ein Flussdiagramm des Ablaufs, der durch die ECU 11 durchgeführt wird. In 14 zeigen gleiche Zahlen die gleichen Schritte des Ablaufs in 2. In 14 unterscheiden sich S182 und S192 in dem Ablauf von dem Ablauf in 2.The structure of the exhaust gas purification system of the present embodiment is the same as the structure of the first embodiment shown in FIG 1 is shown. 14 FIG. 12 shows a flowchart of the process executed by the ECU 11 is carried out. In 14 same numbers show the same steps of the expiration in 2 , In 14 S182 and S192 are different in the process from the process in 2 ,
Nach S17 berechnet die ECU 11 bei S182 eine Ansteuerdauer F, wenn die ECU 11 das Zufügungsventil 2 ansteuert. In der Praxis berechnet die ECU 11 eine längere Ansteuerdauer F, wenn die Abgasströmungsgeschwindigkeit Fex (d. h. die Raumgeschwindigkeit SV), die bei S12 berechnet wird, niedriger ist. Wenn die Ansteuerdauer F in eine Ansteuerfrequenz (d. h. eine reziproke Zahl der Ansteuerdauer F) umgewandelt wird (d. h. invertiert), gilt, je niedriger die Abgasströmungsgeschwindigkeit Vex ist (d. h. die Raumgeschwindigkeit SV), desto niedriger sollte die berechnete Ansteuerfrequenz sein.After S17, the ECU calculates 11 at S182, a drive duration F when the ECU 11 the Zufügungsventil 2 controls. In practice, the ECU calculates 11 a longer drive duration F when the exhaust gas flow velocity Fex (ie, the space velocity SV) calculated at S12 is lower. When the driving time F is converted into a driving frequency (ie, a reciprocal number of the driving time F) (ie, inverted), the lower the exhaust gas flow velocity Vex (ie, the space velocity SV), the lower should be the calculated driving frequency.
Genauer genommen berechnet die ECU 11 die Ansteuerdauer F basierend auf einem Kennfeld 501, das vorab in dem Speicher 111 gespeichert ist, wie in 15 gezeigt ist. Das Kennfeld 501 legt ein Verhältnis zwischen der Abgasströmungsgeschwindigkeit Vex und der Ansteuerdauer F fest. Das Kennfeld 501 legt eine fortlaufende Zunahme der Ansteuerdauer F fest, wenn die Abgasströmungsgeschwindigkeit Vex abnimmt. Ferner kann die Ansteuerdauer bei S182 ähnlich wie in 8 schrittweise erhöht werden, sobald die Abgasströmungsgeschwindigkeit Vex abnimmt, oder die Ansteuerdauer kann ähnlich wie in 9 für die hohe Abgasströmungsgeschwindigkeit Vex und für die niedrige Abgasströmungsgeschwindigkeit Vex wahlweise zwischen lang und kurz gewechselt werden.Specifically, the ECU calculates 11 the drive duration F based on a map 501 that in advance in the store 111 is stored as in 15 is shown. The map 501 Sets a ratio between the exhaust gas flow velocity Vex and the drive time F. The map 501 sets a continuous increase in the driving time F as the exhaust gas flow velocity Vex decreases. Further, the drive duration at S182 may be similar to that in FIG 8th can be increased gradually as the exhaust gas flow velocity Vex decreases, or the driving duration may be similar to that in FIG 9 for the high exhaust gas flow velocity Vex and for the low exhaust gas flow velocity Vex, alternatively be switched between long and short.
Nach S182 steuert die ECU 11 bei S192 den Ansteuervorgang des Zufügungsventils 2 derart, dass die wässrige Harnstofflösung in der Menge Qu, die bei S17 berechnet wird, in der Abgasleitung 13 zugefügt wird. In der Praxis stellt die ECU 11 dem Zufügungsventil 2 einen Ansteuerpuls von der Ansteuerdauer F bereit, die bei S182 berechnet wird. Die 16A und 16B, die mit den 10A und 10B ähnlich sind, stellen eine Zeitänderung der NH3-Speichermenge nach dem Zufügen der wässrigen Harnstofflösung dar. 16A ist ein Graph in einem Fall einer hohen Abgasströmungsgeschwindigkeit, und 16B ist ein Graph in einem Fall einer niedrigen Abgasströmungsgeschwindigkeit. Eine Pulsserie 28, 29 stellt eine Serie von Ansteuerpulsen dar, die dem Zufügungsventil 2 bereitgestellt werden. Ferner ist eine Pulsweite von jedem der Ansteuerpulse in der Pulsserie 28, 29 dieselbe (d. h. eine kostante Pulsweite). Mit anderen Worten ist eine Menge der wässrigen Harnstofflösung, die bei jedem Ansteuerpuls hinzugefügt wird, konstant. Ferner ist eine Ansteuerdauer F2 in 16B länger als eine Ansteuerdauer F1 in 16A.After S182, the ECU controls 11 at S192, the driving operation of the addition valve 2 such that the aqueous urea solution in the amount Qu calculated at S17 is in the exhaust passage 13 is added. In practice, the ECU 11 the addition valve 2 a drive pulse of the drive duration F, which is calculated at S182. The 16A and 16B that with the 10A and 10B are similar, represent a time change of the NH3 storage amount after the addition of the aqueous urea solution. 16A FIG. 12 is a graph in a case of a high exhaust gas flow velocity, and FIG 16B Fig. 10 is a graph in a case of a low exhaust gas flow velocity. A pulse series 28 . 29 represents a series of drive pulses that the addition valve 2 to be provided. Further, a pulse width of each of the drive pulses is in the pulse train 28 . 29 the same (ie a constant pulse width). In other words, an amount of the urea aqueous solution added at each drive pulse is constant. Furthermore, a drive duration F2 in FIG 16B longer than a driving time F1 in 16A ,
Wenn die Abgasströmungsgeschwindigkeit hoch ist, wie 16A gezeigt ist, ist daher die Ansteuerdauer im Vergleich zu der niedrigen Abgasströmungsgeschwindigkeit in 16B kürzer. Somit wird eine schnelle Annäherung der eingeschätzten NH3-Speichermenge 22 an die Ziel-NH3-Speichermenge 21 ermöglicht. Wenn hingegen die Abgasströmungsmenge niedrig ist, wie in 16B gezeigt ist, ist die Ansteuerperiode im Vergleich zu der hohen Abgasströmungsgeschwindigkeit in 16A länger was zu einer Abnahme der Menge, die pro Zeiteinheit zugefügt wird, und einem effizienten Zufügen der wässrigen Harnstofflösung, die den SCR-Katalysator 1 erreicht, führt, wodurch verhindert wird, dass sich die wässrige Harnstofflösung an der Wand der Abgasleitung 13 absetzt oder kondensiert. Allerdings ist die Zeit, welche die eingeschätzte NH3-Speichermenge 24 benötigt, um sich an die Ziel-NH3-Speichermenge 23 anzunähern, in 16B länger als die benötigte Zeit in 16A. Nach S192 ist der Ablauf des Flussdiagramms in 14 abgeschlossen.When the exhaust gas flow velocity is high, like 16A is shown, therefore, the driving time in comparison to the low exhaust gas flow velocity in 16B shorter. Thus, a fast approximation of the estimated NH3 storage amount becomes 22 to the destination NH3 storage amount 21 allows. In contrast, when the exhaust gas flow amount is low, as in 16B is shown, the drive period is compared to the high exhaust gas flow rate in FIG 16A resulting in a decrease in the amount added per unit time and an efficient addition of the aqueous urea solution containing the SCR catalyst 1 achieved, thereby preventing the aqueous urea solution on the wall of the exhaust pipe 13 settles or condenses. However, the time is what the estimated NH3 storage amount 24 needed to adhere to the target NH3 storage amount 23 to approach, in 16B longer than the required time in 16A , After S192, the flow of the flowchart is in 14 completed.
Wie obenstehend beschrieben ist, lässt sich die vorliegende Offenbarung auf einen Fall anwenden, bei dem das Zufügungsventil frequenzgesteuert ist, um dieselben Wirkungen der ersten und/oder zweiten Ausführungsform zu erzielen.As described above, the present disclosure can be applied to a case where the addition valve is frequency-controlled to achieve the same effects of the first and / or second embodiment.
Ebenso kann bei der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform die Menge der wässrigen Harnstofflösung, die pro Einspritzung oder pro Zufügung zugefügt wird, als eine „Zufügungsmenge pro Zeiteinheit” bezeichnet werden.Also, in the first, second and third embodiments, the amount of the urea aqueous solution added per injection or per addition may be referred to as an "addition amount per unit time".
Obwohl die vorliegende Offenbarung vollständig in Verbindung mit der bevorzugten Ausführungsform mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben wurde, ist darauf hinzuweisen, dass sich für den Fachmann verschiedene Änderungen und Modifikationen ergeben. Beispielsweise kann die Abgasreinigungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung auf ein System angewendet werden, das sowohl die Betriebssteuerung in der zweiten Ausführungsform als auch die Frequenzsteuerung in der dritten Ausführungsform verwendet. In einem solchen Fall kann beispielsweise der Ansteuerbetrieb gesenkt werden und die Ansteuerdauer erhöht werden, um das Zufügungsventil im Vergleich zu dem Fall der hohen Abgasströmungsgeschwindigkeit anzusteuern. Ferner kann die vorliegende Offenbarung auf das Harnstoff-SCR-System für eine benzinbetriebene Maschine, oder insbesondere für eine benzinbetriebene Magergeschmisch-Verbrennungsmaschine verwendet werden. Ferner ist die vorliegende Offenbarung auf das Abgasreinigungssystem anwendbar, das ein Reduktionsmittel verwendet, welches ein anderes als die wässrige Harnstofflösung ist (d. h. eine Wasserlösung, die Ammoniak enthält).Although the present disclosure has been fully described in connection with the preferred embodiment with reference to the accompanying drawings, it is to be noted that various changes and modifications will occur to those skilled in the art. For example, the exhaust gas purification device of the present disclosure may be applied to a system that uses both the operation control in the second embodiment and the frequency control in the third embodiment. In such a case, for example, the driving operation can be reduced and the driving time can be increased to drive the addition valve as compared with the case of the high exhaust gas flow velocity. Further, the present disclosure may be applied to the urea-SCR system for a gasoline powered engine, or more particularly, for a gasoline powered lean burn engine. Further, the present disclosure is applicable to the exhaust gas purification system using a reducing agent other than the urea aqueous solution (i.e., a water solution containing ammonia).
Solche Änderungen und Modifikationen sind verständlicher Weise vom Umfang der vorliegenden Offenbarung umfasst, die durch die angehängten Ansprüche definiert ist.Such changes and modifications are, of course, included within the scope of the present disclosure, which is defined by the appended claims.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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JP 3951774 [0004, 0050] JP 3951774 [0004, 0050]
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US 6755014 B2 [0004] US 6755014 B2 [0004]
