SE531973C2

SE531973C2 - Apparatus and method for injecting a urea solution into an exhaust gas line of an internal combustion engine

Info

Publication number: SE531973C2
Application number: SE0800900A
Authority: SE
Inventors: Christian Kuenkel
Original assignee: Scania Cv Ab
Priority date: 2008-04-18
Filing date: 2008-04-18
Publication date: 2009-09-22
Also published as: SE0800900L

Description

25 30 motor drivs på ett likformigt sätt under en tidsperiod träffar urealösningen väsentligen samma område av avgasledningen under hela tidsperioden. Därmed kan temperaturen i sänkas lokalt i detta område till en lägre temperatur än 100°C så att en film av urealös- ning bildas som dras med av avgasﬂödet. Efter en viss sträcka kommer vattnet i urea- lösningen att koka bort. Kvar blir fast urea som långsamt forångas av värmen. Är till- förseln av fast urea större än förångningen sker en ansamling av urea i avgasledningen. When the engine is operated in a uniform manner for a period of time, the urea solution hits substantially the same area of the exhaust line during the entire period of time. Thus, the temperature can be lowered locally in this area to a temperature lower than 100 ° C so that a film of urea solution is formed which is entrained by the exhaust gas. After a certain distance, the water in the urea solution will boil away. What remains is solid urea which is slowly evaporated by the heat. If the supply of solid urea is greater than the evaporation, an accumulation of urea takes place in the exhaust line.

Blir skiktet av urea tillräckligt tjockt kommer urean och dess sönderdelningsprodukter att reagera med sig själva. Resultatet blir primitiva polymerer på ureabas, sk. ureak- lumpar. Sådana klumpar av urea kan med tiden blockera en avgasledning.If the layer of urea becomes thick enough, the urea and its decomposition products will react with themselves. The result is primitive polymers on urea base, so-called. ureak- lumps. Such lumps of urea can eventually block an exhaust line.

SANHVIANFATTNTNG AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är tillhandahålla en anordning och ett forfarande för att spruta in en urealösning i en avgasledning där bildandet av ureaklumpar i avgas- ledningen förhindras.SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide an apparatus and a method for injecting a urea solution into an exhaust line where the formation of urea clumps in the exhaust line is prevented.

Detta syﬁe uppnås med anordningen av det inledningsvis nämnda slaget, vilket ut- märks av de särdrag som anges i patentkravets i kännetecknande del. En förutsättning för att ureaklumpar ska kunna bildas inuti avgasledningen är att samma område av avgasledningens invändiga yta träffas av oförångad urealösning under en längre tidspe- riod. Tryckluftsflödet, som tillförs till urealösningen innan den sprutas in i avgasled- ningen, är en parameter som är starkt relaterad till var icke förångad urealösning kom- mer att träffa avgasledningens invändiga väggyta. Genom att variera tryckluftsﬂödet på ett lämpligt sätt kan icke förångad urealösningen fås att träffa olika områden av avgasledningens invändi ga yta. Med en sådan variation av tryckluftsﬂödet elimineras risken att samma område träffas av oförångad urealösning under hela tidsperioden och därmed att ureaklumpar bildas i avgasledningen.This seam is achieved with the device of the kind mentioned in the introduction, which is characterized by the features stated in the characterizing part of the claim. A prerequisite for urea lumps to be able to form inside the exhaust line is that the same area of the exhaust line's inner surface is hit by unevaporated urea solution for a longer period of time. The compressed air flow, which is supplied to the urea solution before it is injected into the exhaust line, is a parameter that is strongly related to where non-evaporated urea solution will hit the interior wall surface of the exhaust line. By varying the pressure of the compressed air in a suitable way, the non-evaporated urea solution can be made to hit different areas of the inner surface of the exhaust line. With such a variation of the compressed air flow, the risk is eliminated that the same area is hit by unevaporated urea solution during the entire time period and thus that urea clumps form in the exhaust line.

Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning är styrenheten anpassad att styra ventilorganet så att nämnda varierbara tryckluftsﬂ öde inte underskrider en minimal nivå då urealösning sprutas in i avgasledningen. För att ﬁnfördela urealösningen på ett acceptabelt sätt erfordras att tryckluftsﬂödet överstiger ett bestämt värde. Tryckluñs- flödet bör således aldrig underskrida detta värde av funktionella skäl. Styrenheten kan vara anpassad att styra ventilorganet så att nämnda varierbara tryckluítsflöde inte överskrider en maximal nivå. Ett överdirnensionerat tryckluﬁstlöde leder till en hög 10 15 20 25 30 35 förbrukning av tryckluﬁ utan att det väsentligen förbättrar finfördelningsprocessen av urealösningen. Tryckluftsﬂodet bör således inte överskrida en övre acceptabel nivå.According to an embodiment of the present invention, the control unit is adapted to control the valve means so that the fate of said variable compressed air does not fall below a minimum level when urea solution is injected into the exhaust line. In order to distribute the urea solution in an acceptable manner, it is required that the compressed air flow exceeds a certain value. The pressure flow should thus never fall below this value for functional reasons. The control unit may be adapted to control the valve means so that said variable pressure airflow flow does not exceed a maximum level. An oversized pressure coil solution leads to a high consumption of compressed coil without significantly improving the atomization process of the urea solution. Thus, the compressed air head should not exceed an upper acceptable level.

Enligt en annan föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning är styrenheten anpassad att styra ventilorganet så att nämnda tryckluﬁsﬂöde varierar väsentligen kon- tinuerligt med tiden Ventilorganet är i detta fall utformat så att det kan variera tryck- luﬁsflödet steglöst. Därmed kan området, som träffas av icke förångad urealösning, förskjutas steglöst, i avgasledningen. Styrenheten kan vara anpassad att styra ventilor- ganet så att nämnda varierbara tryckluftsﬂöde följer en vågformad kurva. I detta fall kan området, som träffas av icke förångad urealösning, förskjutas steglöst, fram och tillbaka i avgasledningen längs ett relativt långt parti av avgasledningens invändiga yta, Icke förångad urealösning kan här fördelas över en relativt stor invändig yta hos avgasledningen. Tryckluﬁsﬂödet kan varieras enligt en kurva som formas av en tre- kantvåg, sinusvåg eller liknande kurva. Icke förångad urealösning tillförs i detta fall till enskilda områden av avgasledningen med periodiska intervall och under en relativt kort tid. Alternativt kan ventilorganet vara ställbart i ett flertal fasta lägen vid vilka olika på förhand bestämda tryckluftsﬂöden erhålls. I detta fall kan enskilda områden, som träffas av icke förångad urealösning, förﬂyttas intermittent i avgasledningen ge- nom en reglering av ventilorganet, Enligt en annan föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning är Styrenheten anpassad att styra ventilorganet med information om avgasﬂödet i avgasledningen.According to another preferred embodiment of the present invention, the control unit is adapted to control the valve means so that the pressure of the pressure valve varies substantially continuously with time. Thus, the area affected by non-evaporated urea solution can be displaced steplessly in the exhaust line. The control unit can be adapted to control the valve member so that the fate of said variable compressed air follows a wave-shaped curve. In this case, the area affected by non-evaporated urea solution can be displaced steplessly, back and forth in the exhaust line along a relatively long portion of the inner surface of the exhaust line. Non-evaporated urea solution can here be distributed over a relatively large inner surface of the exhaust line. The pressure cap can be varied according to a curve formed by a triangular wave, sine wave or similar curve. Non-evaporated urea solution is supplied in this case to individual areas of the exhaust line at periodic intervals and for a relatively short time. Alternatively, the valve means can be adjustable in a plurality of fixed positions at which different predetermined compressed air fates are obtained. In this case, individual areas affected by non-evaporated urea solution can be moved intermittently in the exhaust line through a control of the valve member.

Avgasﬂödet i avgasledningen är en annan parameter som påverkar var icke förångad urealösning träffar avgasledningens invändiga väggyta. Om avgasflödet i avgasled- ningen ändras sker en förskjutning av området som träffas av icke förångad urealös- ning. Styrenheten kan med hjälp av denna information styra insprutningsorganet så att ett tryckluﬁsflöde med ett värde tillförs så att ett önskat område träffas i avgasledning- en trots nämnda ändring av avgasﬂödet. Styrenheten kan även vara anpassad att styra ventilorganet med information om den mängd urealösning som avses sprutas in i av- gasledningen. Mängden urealösning som sprutas in i avgasledningen är en annan pa- rameter som påverkar var icke förångad urealösning träffar avgasledningens invändiga väggyta. Styrenheten kan med hjälp av denna information korrigera tryckluﬁzsflödet så att ett önskat område träffas av icke förångad urealösning trots nämnda ändring av mängden urealösning. ' 10 20 25 30 35 53% Enligt en annan föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning är styrenheten anpassad att uppskatta ett område på avgasledningens invändiga yta vilket är lämpligt att träffas av icke förångad urealosning. I detta fall kan styrenheten innefatta lagrad information om vilka områden i avgasledningen som nyligen träffats av icke förångad urealösning. Styrenheten kan här välja ett område som inte träffats av icke förångad urealösning på en längre tid. Ett sådant område torde uppvisa en torr och varm invän- dig yta som relativt snabbt förångar urealösningen.Exhaust ﬂ The fate of the exhaust line is another parameter that affects where non-evaporated urea solution hits the interior wall surface of the exhaust line. If the exhaust gas flow in the exhaust line changes, the area affected is displaced by non-evaporated urea solution. With the aid of this information, the control unit can control the injection means so that a compressed air flow with a value is supplied so that a desired area is hit in the exhaust line despite the said change of the exhaust fate. The control unit can also be adapted to control the valve member with information about the amount of urea solution that is intended to be injected into the exhaust line. The amount of urea solution injected into the exhaust pipe is another parameter that affects where non-evaporated urea solution hits the interior wall surface of the exhaust pipe. With the aid of this information, the control unit can correct the pressure air flow so that a desired area is hit by non-evaporated urea solution despite said change in the amount of urea solution. 53% According to another preferred embodiment of the present invention, the control unit is adapted to estimate an area on the inner surface of the exhaust line which is suitable to be hit by non-evaporated urea discharge. In this case, the control unit may include stored information about which areas in the exhaust line have recently been affected by non-evaporated urea solution. The control unit can here select an area that has not been affected by non-evaporated urea solution for a long time. Such an area should have a dry and warm inner surface which evaporates the urea solution relatively quickly.

Det ovan angivna syftet uppnås även med förfarandet enligt patentkravets 9 känne- tecknande del.The above object is also achieved with the method according to the characterizing part of claim 9.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA I det följande beskrivs såsom exempel föredragna utföringsforrner av uppfinningen med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: Fig. l visar en anordning för insprutning av urealösning i en avgasledning enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning, Fig. 2 visar insprutningsområdet i Fig. 1 mer i detalj, Fig. 3 visar hur tryckluﬁsﬂödet kan variera med tiden och Fig. 4 visar ett ﬂödesschema som beskriver ett förfarande enligt uppfinningen.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In the following, exemplary preferred embodiments of the invention are described with reference to the accompanying drawings, in which: Fig. 1 shows a device for injecting urea solution into an exhaust line according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 shows the injection area in Figs. Fig. 3 shows in more detail, Fig. 3 shows how the pressure cap fate can vary with time and Fig. 4 shows a fate diagram describing a method according to the invention.

DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRlNiGSFORh/[ER AV UPPFINNINGEN Fig, l visar en förbranningsmotor i form av en dieselmotor l. Dieselmotorn l kan vara avsedd som drivmotor för ett tyngre fordon. Avgaserna från dieselmotorns l cylindrar leds, via en avgassamlare 2, till en avgasledning 3. Avgasledningen 3 har här försetts med en katalytisk avgasrening enligt den metod som benämns SCR (Selective Cataly- tic Reduction). Denna metod innebär att en urealösning tillförs till avgaserna i diesel- motorns avgasledning 3. Urealösningen lagras i en tank 4 och leds, via en ledning 5, till ett utrymme 6. En styrenhet 7, som kan vara en datorenhet, som är försedd med en lämplig programvara, styr tillförseln av urealösningen som leds till utrymmet 6 genom aktivering av ett doseringsorgan som här är en pump 8. En tryckluﬁskälla 9 är, via en ledning 10, förbunden med utrymmet 6. Tryckluﬁskällan 9 kan vara förbunden med fordonets bromssystem. Ledningen 10 innefattar ett ventilorgan ll som har en kon- 10 15 20 25 30 35 struktion så att det steglöst kan tillföra ett varierande tryckluftsflöde fa till utrymmet 6. 1 utrymmet 6 blandas urealösningen med tryckluﬁen. Tryckluftsﬂödet och urealös- ningen leds från utrymmet 6, via en ledning 12, till en insprutningsanordning 13 som är anpassad att spruta in urealösningen i avgasledningen 3. Den tillförda urealösningen upphettas av avgaserna i avgasledningen 3 så att den förångas och omvandlas till am- moniak. Blandningen av ammoniak och avgaserna leds därefter vidare i avgasledning- en 3 till en katalysator 14 som är av det slag som benämns SCR. I katalysatorn 14 sker en kemisk reaktion. Kvävet hos kväveoxidema i avgaserna reagerar här med kvävet i ammoniaken så att kvävgas bildas. Syret hos kväveoxiderna reagerar med vätet i am- moniaken så att vatten bildas. Kväveoxiderna i avgaserna reduceras således i katalysa- torn 14 till kvävgas och vattenånga, vilket leds ut till omgivande luft.DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION Fig. 1 shows an internal combustion engine in the form of a diesel engine 1. The diesel engine 1 may be intended as a drive engine for a heavier vehicle. The exhaust gases from the cylinders of the diesel engine 1 are led, via an exhaust gas collector 2, to an exhaust line 3. The exhaust line 3 has here been provided with a catalytic exhaust purification according to the method called SCR (Selective Catalytic Reduction). This method means that a urea solution is supplied to the exhaust gases in the diesel engine's exhaust line 3. The urea solution is stored in a tank 4 and led, via a line 5, to a space 6. A control unit 7, which may be a computer unit, which is provided with a suitable software, controls the supply of the urea solution which is led to the space 6 by activating a dosing means which here is a pump 8. A pressurized source 9 is, via a line 10, connected to the space 6. The pressurized source 9 may be connected to the vehicle's brake system. The line 10 comprises a valve member 11 which has a construction so that it can steplessly supply a varying compressed air flow fa to the space 6. In the space 6 the urea solution is mixed with the compressed air. The fate of the compressed air and the urea solution is led from the space 6, via a line 12, to an injection device 13 which is adapted to inject the urea solution into the exhaust line 3. The supplied urea solution is heated by the exhaust gases in the exhaust line 3 so that it evaporates and converts to ammonia. The mixture of ammonia and the exhaust gases is then passed on in the exhaust line 3 to a catalyst 14 which is of the type called SCR. A chemical reaction takes place in the catalyst 14. The nitrogen of the nitrogen oxides in the exhaust gases here reacts with the nitrogen in the ammonia so that nitrogen gas is formed. The oxygen of the nitrogen oxides reacts with the hydrogen in the ammonia to form water. The nitrogen oxides in the exhaust gases are thus reduced in the catalyst 14 to nitrogen gas and water vapor, which is discharged to ambient air.

Fig. 2 visar insprutningsanordningen 13 mer i detalj. Insprutningsanordningen 13 inne- fattar ett rörformigt insprutningsorgan 15 som sträcker sig in i avgasledningen 3. In- sprutningsorganet 15 innefattar en utvändig om avgasledningen belägen ände som är anpassad att förbindas med ledningen 12. Insprutningsorganet 15 sträcker sig inled- ningsvis väsentligen radiellt in i avgasledningen 3 varefter det uppvisar en krökning i avgasﬁödets fe riktning. Insprutningsorganet 15 är med fördel tillverkat av rostfritt stål så att det tål den varma och korrosiva miljön som råder inuti avgasledningen 3. Ett främre parti av insprutningsorganet 15 är försett med ett flertal radiella utloppsöpp- ningar 16, som är belägna i en väsentligen central position inuti avgasledningen 3, ge- nom vilka urealösning är avsedd att sprutas in i avgasflödet fe i avgasledningen 3. I detta fall sprutas urealösningen in i en väsentligen radiell riktning i avgasledningen 3.Fig. 2 shows the injection device 13 in more detail. The injector device 13 comprises a tubular injector 15 extending into the exhaust line 3. The injector 15 comprises an end located outside the exhaust line which is adapted to be connected to the line 12. The injector 15 initially extends substantially radially into the exhaust line 3 after which it shows a curvature in the fairy direction of the exhaust gas. The injector 15 is advantageously made of stainless steel so that it can withstand the hot and corrosive environment prevailing inside the exhaust line 3. A front portion of the injector 15 is provided with a plurality of radial outlet openings 16, which are located in a substantially central position inside the exhaust line 3, through which urea solution is intended to be injected into the exhaust gas flow fe in the exhaust line 3. In this case, the urea solution is injected into a substantially radial direction in the exhaust line 3.

Urealösningen sprutas in i avgasledningen 3 i finfördelad form med hjälp av trycklutts- flödet f, och insprutningsorganet 15. Den finfördelade urealösningen förångas relativt snabbt av de varma avgaserna i avgasledningen 3. En viss del av urealösningen hinner dock vanligtvis inte förångas innan den träffar en invändig väggyta i avgasledningen 3.The urea solution is injected into the exhaust line 3 in atomized form by means of the pressure liquor flow f, and the injection means 15. The atomized urea solution evaporates relatively quickly by the hot exhaust gases in the exhaust line 3. However, a certain part of the urea solution usually does not evaporate before hitting an internal wall surface in the exhaust line 3.

Var urealösningen träffar den invändiga väggytan beror på en rad parametrar såsom avgasﬂödet fe i avgasledningen 3, mängden urealösning qu som sprutas in i avgasled- ningen 3 och tryckluñsflödet fa. Tryckluftsflödet fa som tillförs till urealösningen kan varieras inom ett relativt brett område utan att det nämnvärt påverkar finfördelningen av urealösningen. Tryckluftsflödet fa bör dock inte underskrida en minimal nivå f a, min för att urealösningen ska kunna finfördelas på ett acceptabelt sätt. Tryckluñsflödet fa bör dock inte heller vara för stort och överskrida en maximal nivå fa, max. 10 15 20 25 30 35 ïztr-'šﬁ Sïiš Fig. 2 visar med heldragna linjer inspmtningen av urealösning i avgasledningen 3 med ett minimalt tryckluftsﬂöde f a, min och med streckade linjer insprutningen med ett max- imalt tryckluftsﬂöde f a, max. Två insprutningsstrålar är visade i de respektive fallen för att åskådliggöra att det sker en viss axiell spridning av urealösningen även då ett och samma tryckluftsflöde tillförs. Då ett minimalt tryckluﬁsﬂöde f g min tillförs sprutas urealösningen in med en relativt låg hastighet i en radiell riktning i avgasledningen 3. I detta fall förs urealösningen med en relativt långt sträcka av avgaserna som således strömmar i en axiell riktning i avgasledningen 3, innan icke förångad urealösning träf- far en invändig väggyta i avgasledningen 3. Väggytan inuti avgasledningen 3 som träf- fas av vätskeformig urealösning utgörs av ett första väsentligen ringformat område A1.Where the urea solution hits the inner wall surface depends on a number of parameters such as the exhaust gas flow in the exhaust line 3, the amount of urea solution qu which is injected into the exhaust line 3 and the compressed air flow fa. The compressed air flow fa supplied to the urea solution can be varied within a relatively wide range without appreciably affecting the atomization of the urea solution. However, the compressed air flow fa should not fall below a minimum level f a, min in order for the urea solution to be atomized in an acceptable manner. However, the pressure flux flow fa should also not be too large and exceed a maximum level fa, max. 10 15 20 25 30 35 ïztr-'š ﬁ Sïiš Fig. 2 shows in solid lines the injection of ureal solution into the exhaust line 3 with a minimum compressed air flow f, min and with dashed lines the injection with a maximum compressed air flow f a, max. Two injection jets are shown in the respective cases to illustrate that there is a certain axial spreading of the urea solution even when one and the same compressed air flow is supplied. When a minimum pressure drop of fg min is applied, the urea solution is injected at a relatively low velocity in a radial direction into the exhaust line 3. In this case, the urea solution is conveyed with a relatively long distance of the exhaust gases thus flowing in an axial direction in the exhaust line 3, before non-evaporated urea solution meets an internal wall surface in the exhaust line 3. The wall surface inside the exhaust line 3 which is struck by liquid urea solution consists of a first substantially annular area A1.

Med streckade linjer visas insprutningen av urealösningen då ett maximalt trycklufts- flöde f a, max tillförs. I detta fall sprutas urealösningen in med en högre hastighet i av- gasledningen 3. Urealösningen förs därmed med en relativt kort sträcka av avgasflödet fe i avgasledningen 3 innan den träffar en invändig väggyta i avgasledningen 3. I detta fall träffar icke förångad urealösning ett andra väsentligen ringformat område A2 i av- gasledningen 3.Dashed lines show the injection of the urea solution when a maximum compressed air flow f a, max is supplied. In this case the urea solution is injected at a higher speed into the exhaust line 3. The urea solution is thus passed with a relatively short distance of the exhaust gas flow fe in the exhaust line 3 before it hits an internal wall surface in the exhaust line 3. In this case non-evaporated urea solution hits a second substantially annular area A2 in the exhaust line 3.

Då konventionell teknik används sprutas urealösning in i avgasledningen genom till- försel av ett konstant tryckluftsﬂöde. Under i synnerhet perioder då avgasflödet fe i avgasledningen 3 och mängden tillförd urealösning qu även är konstant träffar icke förångad urealösning väsentligen ett och samma område An i avgasledningen 3. Där- med sänks temperaturen lokalt i detta område An. En film av urealosning bildas i detta område An, vilken dras med av avgasflödet fe i avgasledningen 3. Efter att urealös- ningen förts med en sträcka kan vattnet i urealösningen koka bort och så att fast urea bildas. Om den fasta urean ansamlas i allt for stora mängder finns det en risk att per- manenta lumpar av ureaderivat sk. ureaklumpar bildas i avgasledningen 3.When conventional technology is used, urea solution is injected into the exhaust line by supplying a constant compressed air ﬂ. During particular periods when the exhaust gas flow fe in the exhaust line 3 and the amount of urea solution supplied qu is also constant, non-evaporated urea solution substantially hits one and the same area An in the exhaust line 3. Thus the temperature is lowered locally in this area An. A film of urea solution is formed in this area An, which is entrained by the exhaust gas flow fe in the exhaust line 3. After the urea solution has been carried for a distance, the water in the urea solution can boil away and so that solid urea is formed. If the solid urea accumulates in excessive amounts, there is a risk that permanent lumps of urea derivative so-called. urea lumps form in the exhaust line 3.

Enligt föreliggande uppfinning är styrenheten 7 anpassad att styra ventilorganet ll så att ett varierbart tryckluttsﬂöde fa tillförs till urealösningen som sprutas in i avgasled- ningen 3. Tryckluftsﬂödet fa är en parameter som är starkt relaterad till var den icke förångade urealösningen träffar avgasledningens 3 invändiga väggyta. Genom att vari- era tryckluftsflodet fa kan icke förångad urealösningen fås att träffa olika områden An av avgasledningens 3 invändiga yta. Företrädesvis är styrenheten 7 anpassad att styra ventilorganet l 1 så att tryckluftsﬂödet f, varieras väsentligen kontinuerligt med tiden t.According to the present invention, the control unit 7 is adapted to control the valve means 11 so that a variable pressure liquor fa fa is supplied to the urea solution which is injected into the exhaust line 3. Compressed air fa fa is a parameter which is strongly related to where the non-evaporated urea solution hits the exhaust wall 3. By varying the compressed air flow fa, the non-evaporated urea solution can be made to hit different areas of the inner surface of the exhaust line 3. Preferably, the control unit 7 is adapted to control the valve means 11 so that the compressed air flow f, is varied substantially continuously with time t.

Därmed kommer urealösning i ett icke förångat tillstånd att väsentligen kontinuerligt träffa olika områden Ai avgasledningen 3. Fig. 3 visar hur styrenheten 7 kan reglera 10 15 20 25 30 35 ventilorganet 11 under drift av dieselmotorn l. I detta fall är Styrenheten 7 anpassad att styra ventilorganet 11 så att tryckluftsﬂödet fn varierar med tiden t i form av en våg- formad kurva som här utgörs av en trekantvåg 17. Tryckluftﬂödet fn varierar i detta fall linjärt med tiden t mellan det maximala tryckluﬁsﬂödet fn, mnx och det minimala tryck- luñsﬂódet fa, min. Alternativt kan en sådan kurva även innefatta en överlagrad transient cykel. Det varierbara tryckluﬁsﬂödet fn kan även utgöras av andra typer av kurvor så- som en sinuskurva. Även om avgasﬂödet fn i avgasledningen 3 och den tillförda mäng- den urealösning qn ändras med tiden är det ytterst osannolikt att oförångad urealösning träffar samma område An av avgasledningen under en längre period då tryckluñﬂödet fn varieras enligt ovan.Thus, in a non-evaporated state, urea solution will substantially continuously hit different areas A in the exhaust line 3. Fig. 3 shows how the control unit 7 can regulate the valve means 11 during operation of the diesel engine 1. In this case, the control unit 7 is adapted to control the valve means 11 so that the compressed air flow fn varies with time t in the form of a wave-shaped curve which here consists of a triangular wave 17. The compressed air flow fn in this case varies linearly with the time t between the maximum compressed air flow fn, mnx and the minimum compressed air flow fa, my. Alternatively, such a curve may also include a superimposed transient cycle. The variable pressure loop current fn can also consist of other types of curves such as a sine curve. Even if the exhaust gas flow fn in the exhaust line 3 and the amount of ureal solution qn added changes over time, it is highly unlikely that undrained urea solution will hit the same area An of the exhaust line for a long period when the pressure discharge current fn is varied as above.

Styrenheten 7 kan dock vara anpassad att mottaga information om det aktuella avgas- flödet fn i avgasledningen 3 och styra ventilorganet 11 med hjälp om denna informa- tion. Om avgasﬂödet fn i avgasledningen 3 ändras sker en förskjutning av området An som träffas av icke förångad urealösning. Styrenheten 7 kan med hjälp av denna in- formation styra insprutningsorganet 11 så att det tillför ett tryckluftsﬂöde fn av ett vär- de så att ett tilltänkt område An träffas trots nämnda ändring av avgasﬂödet fn i avgas- ledningen 3. Styrenheten 7 kan även vara anpassad att styra ventilorganet ll med in- formation om den mängd urealösning qn som avses sprutas in i avgasledningen 3. Om mängden urealösning qn ändras sker även en förskjutning av det område An som träffas av icke förångad urealösning. Styrenheten 7 kan med hjälp av denna information styra insprutningsorganet ll så att det tillför ett tryckluftsﬂöde fn av ett värde så att ett till- tänkt område An träffas trots nämnda ändring av mängden urealösning qn.The control unit 7 can, however, be adapted to receive information about the current exhaust flow fn in the exhaust line 3 and control the valve member 11 with the aid of this information. If the exhaust gas fn in the exhaust line 3 is changed, the area An is displaced, which is affected by non-evaporated urea solution. With the aid of this information, the control unit 7 can control the injection means 11 so that it supplies a compressed air ﬂ fn fn of a value so that an intended area An is met despite said change of exhaust ﬂ fn fn in the exhaust line 3. The control unit 7 can also be adapted to control the valve means ll with information about the amount of urea solution qn which is intended to be injected into the exhaust line 3. If the amount of urea solution qn changes, there is also a displacement of the area An which is affected by non-evaporated urea solution. With the aid of this information, the control unit 7 can control the injection means 11 so that it supplies a compressed air ﬂ fn of a value so that an intended area An is hit despite said change in the amount of urea solution qn.

Pig. 4 visar ett flödesschema som visar ett förfarande enligt uppfinning Förfarandet startar vid 18 då förbränningsmotorn, som här är exempliﬁerad såsom en dieselmotor 1, startas. Vid 19 mottar Styrenheten 7 information avseende, exempelvis, det aktuella avgasﬂödet fn och avgasernas temperatur Te i avgasledníngen 3. Med hjälp av denna information beräknar styrenheten 7, vid 20, den mängd urealösning qn som behöver tillsättas for att halten av kväveoxider i avgasema ska reduceras på ett optimalt sätt.Pig. 4 shows a flow chart showing a process according to the invention. The process starts at 18 when the internal combustion engine, which is exemplified here as a diesel engine 1, is started. At 19, the Control Unit 7 receives information regarding, for example, the actual exhaust gas fn and the exhaust gas temperature Te in the exhaust line 3. Using this information, the control unit 7 calculates, at 20, the amount of urea solution qn that needs to be added to reduce the nitrogen oxides in the exhaust gases. in an optimal way.

Styrenheten 7 aktiverar därvid pumpen 8 så att den önskade mängden urealösning qn leds, via ledningen 5, till utrymmet 6. Vid 21 bestämmer styrenheten 7 ett område An som är lämpligt att träffas av oförångad urealosning, Området An skiljer sig från det senast träffade området. Området An bör dessutom vara helt fritt från tidigare rester av oförångad urealösning. Vid 22 beräknar Styrenheten det tryckluftsﬂöde fn som ger det önskade träffområdet An. Styrenheten 7 reglerar däreﬁer ventilorganet 11, vid 23, så 10 rn .le n: w c att den optimala mängden urealö sning q., sprutas in i avgasledningen 3 med hjälp av det beräknade tryckluftsﬂödet fa. Oforångad urealö sning träffar nu området An som således ar torrt och varmt så att urealösningen forångas väsentligen omedelbart. Pro- cessen startar därefter om vid 18. Tryckluﬁsflödet fa varieras således på ett sätt så att nya områden An väsentligen hela tiden träffas av oforångad urealösning. Tryckluñsﬂö- det fa varierar i denna utföringsform på ett mer oregelbundet vis än i utforingsformen som visades i Pig. 3.The control unit 7 then activates the pump 8 so that the desired amount of ureal solution qn is led, via the line 5, to the space 6. At 21 the control unit 7 determines an area An which is suitable to be hit by undisturbed ureal solution. The area An differs from the last hit area. The An area should also be completely free of previous residues of unvaporized urea solution. At 22, the Control Unit calculates the compressed air f fn that gives the desired hit area An. The control unit 7 then regulates the valve member 11, at 23, so that the optimum amount of urea solution q., Is injected into the exhaust line 3 by means of the calculated compressed air flow fa. Und evaporated urea solution now hits the area An, which is thus dry and hot so that the urea solution evaporates substantially immediately. The process then restarts at 18. The compressed air flow fa is thus varied in such a way that new areas are substantially always affected by undisturbed urea solution. The pressure point fa island fa varies in this embodiment in a more irregular manner than in the embodiment shown in Figs. 3.

Uppﬁnningen är inte begränsad till de på ritningarna visade utforingsforrnerna utan den kan varieras fritt inom patentkravens ramar. Insprutningsorganet 15 behöver inte utformas på det satt som visas i Fig, 2 utan det kan ha en väsentligen godtycklig ut- formning och ett godtyckligt antal öppningar for insprutning av urealosningen i avgas- ledningen.The invention is not limited to the embodiments shown in the drawings, but it can be varied freely within the scope of the claims. The injection means 15 does not have to be designed in the manner shown in Fig. 2, but it can have a substantially arbitrary design and an arbitrary number of openings for injecting the urea solution into the exhaust line.

Claims

10 20 25 30 iaf! Lill ... a LÜ 'Kl DJ Patentkrav

An apparatus for injecting a urea solution into an exhaust line (3) of an internal combustion engine (1), wherein a source (4) of urea solution comprises an injection means (15) comprising at least one opening (16) for injecting the urea solution in the exhaust line (3), a dosing means (8), a control unit (7) adapted to control the dosing means (8) so that a desired amount of the urea solution (qa) is injected into the exhaust line (3). ), a compressed air source (9) and a valve means (II) adapted to supply compressed air from the compressed air source (9) to the urea solution before it is injected into the exhaust line (3), characterized in that the valve means (11) is designed so that it enables the supply of a controllable pressure leakage (ta) and that the control unit (7) is adapted to control the valve means (l 1) so that during at least part of the combustion engine (1) operating time it supplies a compressed air de fate (fa) with varying compressed air lut fate values. to the ureal solution.

Device according to claim 1, characterized in that the control unit (7) is adapted to control the valve means (11) so that the pressure drop (fa) does not fall below a minimum level (fa, maa) when urea solution is injected into the exhaust line (3).

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the control unit (7) is adapted to control the valve means (11) so that the compressed air flow (fa) does not exceed a maximum level (fa, max) -

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (7) is adapted to control the valve means (11) so that the pressure (fa) of the pressure lock (fa) varies substantially continuously with time,

Device according to claim 4, characterized in that the control unit (7) is adapted to control the valve means (11) so that said variable pressure flow (fa) follows a wave-shaped curve.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (7) is adapted to control the valve means (1 l) with information on the exhaust gas flow (fe) in the exhaust line (3). 10 15 20 25 30 35 53193

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (7) is adapted to control the valve means (1 1) with information on the amount of urea solution (qu) which is intended to be injected into the exhaust line (3).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (7) is adapted to estimate an area (An) on the inner surface of the exhaust line (3) which is suitable to be struck by non-evaporated urea solution.

A method of injecting a urea solution into an exhaust line (3) of an internal combustion engine (1), the method comprising the step of injecting a desired amount of the urea solution (qu) into the exhaust line (3) by means of a supply of a fate of the compressed air (fa), characterized by the step of supplying a compressed air flow (fa) with varying compressed air values to the urea solution during at least part of the operation of the internal combustion engine (1).

Method according to claim 9, characterized by the step of supplying a compressed air ﬂ fate (fa) which does not fall below a minimum level (fa, min) when urea solution is injected into the exhaust line (3).

11. ll. Method according to Claim 9 or 10, characterized by the step of supplying a compressed air flow (fa) which does not exceed a maximum level (fi) max).

Method according to one of the preceding claims 9 to 11, characterized in that the step of supplying a pressure valve (fa) which varies substantially continuously with time.

A method according to claim 12, characterized by the step of supplying the fate (fa) of a tryokluft following a wave-shaped curve.

Method according to one of the preceding claims 9 to 13, characterized by the step of supplying a varying pressure valve (fa) which is related to the exhaust gas (fe) in the exhaust line (3).

Method according to one of the preceding claims 9 to 14, characterized by the step of supplying a varying pressure valve (fa) which is related to the amount of urea solution (qu) which is intended to be injected into the exhaust line (3). A method according to any one of the preceding claims 9-15, the step of estimating an area (An) on the inner surface of the exhaust line (3) which is suitable to be hit by non-evaporated urea solution. .