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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anomalitätsdiagnosevorrichtung, die das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Anomalität in einer Abgasreinigungsvorrichtung diagnostiziert, welche eine bestimmte Komponente im Abgas einer Brennkraftmaschine absorbiert und beseitigt, indem das Abgas mit einer Absorptionsflüssigkeit in Kontakt gebracht wird.
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Herkömmlicherweise gibt es als bekannte Vorrichtungen zum Beseitigen von NOx in Abgas beispielsweise eine Vorrichtung, die einen NOx-Okklusions-Reduktions-Katalysator verwendet, und eine Vorrichtung, die einen Katalysator mit selektiver Harnstoffreduktion verwendet. Der NOx-Okklusions-Reduktionskatalysator reduziert okkludiertes NOx unter Verwendung HC als ein Reduktionsmittel, welches erzeugt wird, indem in einer Brennkraftmaschine eine fette Verbrennung periodisch durchgeführt wird, (siehe Patentdruckschrift 1:
JP 2008-082 315 A ). Der selektive Harnstoffreduktionskatalysator reduziert NOx selektiv in dem Abgas unter Verwendung von Harnstoff als Reduktionsmittel (siehe Patentdruckschrift 2:
JP 2009-281 294 A ).
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Jedoch haben diese Vorrichtungen einen Nachteil darin, dass die Reduktionsfunktion nicht ausgeübt werden kann, bis die Temperatur auf eine Temperatur angestiegen ist, bei der der Katalysator aktiviert wird (beispielsweise 200°C). Außerdem gibt es in den letzten Jahren eine Tendenz, dass sich auf Verbrennung mit niedriger Temperatur und auf Abgaswärmerückgewinnung beziehende Technologien eingebracht werden. Daher werden die vorstehend beschriebenen Nachteile insbesondere während eines Anlaufens der Brennkraftmaschine verstärkt.
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Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben eine folgende Vorrichtung untersucht, die ein System verwendet, welches von den Systemen der Patentdruckschrift 1 oder 2 völlig verschieden ist, welche NOx durch den Katalysator reduziert. Die untersuchte Vorrichtung hält eine Flüssigkeit (NOx-Absorptionsflüssigkeit), die in der Lage ist, NOx zu absorbieren, das mit der Flüssigkeit in Kontakt kommt. Die Vorrichtung absorbiert und beseitigt NOx in dem Abgas, indem ein Kontakt zwischen der Flüssigkeit und dem Abgas hervorgerufen wird. Als die NOx-Absorptionsflüssigkeit können beispielsweise eine ionische Flüssigkeit, eine wässrige Alkalilösung, Wasser oder dergleichen verwendet werden. Eine solche NOx-Absorptionsflüssigkeit kann NOx selbst bei normaler Temperatur absorbieren. Daher kann die Vorrichtung den vorstehend erwähnten Nachteil des herkömmlichen Stands der Technik beseitigen, der NOx solange nicht beseitigen kann, bis die Katalysatoraktivierungstemperatur erreicht ist.
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Diese Vorrichtungsart ist auch in Patentdruckschrift 3:
JP 2000-334 259 A beschrieben, die eine Anomalitätsdiagnosevorrichtung gemäß Anspruch 1 offenbart. Die Vorrichtung von Patentdruckschrift 3 speichert eine Absorptionsflüssigkeit in einem Tank, welche eine bestimmte Komponente in dem Abgas lösen kann. Die Vorrichtung schickt das Abgas in die Absorptionsflüssigkeit in dem Tank, so dass das Abgas in einen Blasenzustand gebracht wird. Somit löst die Vorrichtung eine toxische Substanz in dem Abgas in der Absorptionsflüssigkeit, wodurch die giftige Substanz beseitigt wird.
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Jedoch berücksichtigt die Vorrichtung gemäß Patentdruckschrift 3 nicht das Auftreten verschiedener Anomalitäten, die das Ausüben der Absorptionsfunktion unmöglich machen. Um eine solche Vorrichtungsart tatsächlich anzuwenden, ist es erforderlich, die vorstehend erwähnten Anomalitäten zu erfassen. Konkrete Beispiele der vorstehend erwähnten Anomalitäten beinhalten einen Fall, in dem fehlerhaft eine andere Flüssigkeit als die Absorptionsflüssigkeit in die Vorrichtung nachgefüllt wird, einen Fall, in dem eine durch die Absorptionsflüssigkeit absorbierte Menge eine absorbierbare Menge erreicht und daher ein gesättigter Zustand erreicht ist, einen Fall, in dem sich die Absorptionsflüssigkeit verschlechtert, einen Fall, in dem ein Flüssigkeitsdurchlass in der Vorrichtung verstopft ist, einen Fall, in dem der Flüssigkeitsdurchlass in der Vorrichtung beschädigt ist und ein Entweichen der Flüssigkeit verursacht wird, und dergleichen.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anomalitätsdiagnosevorrichtung für eine Abgasreinigungsvorrichtung bereitzustellen, die ein System zum Absorbieren und Beseitigen einer bestimmten Komponente im Abgas einsetzt, indem eine Absorptionsflüssigkeit verwendet wird, wobei die Anomalitätsdiagnosevorrichtung das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Anomalität in der Abgasreinigungsvorrichtung diagnostiziert.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Anomalitätsdiagnosevorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Anomalitätsdiagnosevorrichtung auf eine Abgasreinigungsvorrichtung angewendet, welche eine Absorptionsflüssigkeit hält, die eine bestimmte Komponente im Abgas einer Brennkraftmaschine absorbiert, wenn die Absorptionsflüssigkeit mit der bestimmten Komponente in Kontakt kommt, und die an einem Abgasrohr der Brennkraftmaschine vorgesehen ist, um die bestimmte Komponente zu absorbieren und zu beseitigen, indem die Absorptionsflüssigkeit mit dem Abgas in Kontakt gebracht wird. Die Anomalitätsdiagnosevorrichtung hat einen Zustandssensor zum Erfassen eines Zustands der Absorptionsflüssigkeit und ein Anomalitätsbestimmungsmittel zum Bestimmen auf Grundlage des Erfassungswerts des Zustandssensors, ob in einer Reinigungsfunktion der Abgasreinigungsvorrichtung eine Anomalität vorhanden ist.
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Wenn die Abgasreinigungsvorrichtung, die das System verwendet, das die bestimmte Komponente in dem Abgas unter Verwendung der Absorptionsflüssigkeit absorbiert und beseitigt, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass dann, wenn eine Anomalität in der Reinigungsfunktion auftritt, eine Anomalität in dem Zustand der Absorptionsflüssigkeit auftaucht (bspw. pH-Wert, Strömungsrate oder Flüssigkeitsrestmenge). Gemäß der vorliegenden Erfindung ist unter Berücksichtigung dieser Tatsache ein Zustandssensor zum Erfassen des Zustands der Absorptionsflüssigkeit vorgesehen und auf Grundlage des Erfassungswerts wird bestimmt, ob in der Reinigungsfunktion die Anomalität vorhanden ist. Daher kann die Diagnose hinsichtlich dessen leicht realisiert werden, ob die Anomalität in der Reinigungsfunktion vorhanden ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Zustandssensor ein Eigenschaftssensor zum Erfassen eines Zustands einer Eigenschaft der Absorptionsflüssigkeit. Das Anomalitätsbestimmungsmittel hat ein Abgabemengenberechnungsmittel, ein Absorptionsmengenberechnungsmittel und ein Kapazitätsverschlechterungsanomalitätsbestimmungsmittel. Das Abgabemengenberechnungsmittel berechnet eine Abgabemenge der von der Brennkraftmaschine pro vorbestimmter Zeit abgegebenen bestimmten Komponente. Das Absorptionsmengenberechnungsmittel berechnet eine Absorptionsmenge der durch die Absorptionsflüssigkeit pro vorbestimmte Zeit absorbierten bestimmten Komponente auf Grundlage des durch den Eigenschaftssensor erfassten Eigenschaftserfassungswerts. Das Kapazitätsverschlechterungsanomalitätsbestimmungsmittel bestimmt, ob eine Reinigungskapazität sich auf anomale Weise verschlechtert hat, auf Grundlage eines Vergleichs der Abgabemenge pro vorbestimmter Zeit, die durch das Abgabemengenberechnungsmittel berechnet wird, mit der Absorptionsmenge pro vorbestimmter Zeit, die durch das Absorptionsmengenberechnungsmittel berechnet wird.
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Der Zustand der Absorptionsflüssigkeitseigenschaft (bspw. pH-Wert, Viskosität, Transmittanz, elektrische Leitfähigkeit oder relative Dichte der Flüssigkeit) ändert sich gemäß der Absorptionsmenge der bestimmten Komponente. Daher kann durch Erfassen des Zustands der Eigenschaft der Absorptionsflüssigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung die Absorptionsmenge zu diesem Zeitpunkt berechnet werden und schließlich kann auch die Absorptionsmenge pro vorbestimmte Zeit berechnet werden. Die Abgabemenge der bestimmten Komponente ändert sich gemäß dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine. Daher kann die Abgabemenge pro vorbestimmter Zeit auf Grundlage der Historie des Betriebszustands wie in dem vorstehend beschriebenen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung berechnet werden. Alternativ kann die Abgabemenge je vorbestimmter Zeit berechnet werden, indem ein Sensor zum Erfassen der Abgabemenge der bestimmten Komponente verwendet wird.
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Falls die Reinigungsfunktion normal ausgeübt wird, sollte eine Menge (normale Absorptionsmenge), die durch Multiplizieren der Abgabemenge pro vorbestimmter Zeit mit einer vorbestimmten Reinigungsrate berechnet wird, durch die Absorptionsflüssigkeit absorbiert werden. Falls diesbezüglich die berechnete Absorptionsmenge pro vorbestimmter Zeit kleiner als die normale Absorptionsmenge ist, kann bestimmt werden, dass die Reinigungsfunktion anormal ist. Daher kann gemäß der vorliegenden Erfindung, gemäß dem die Abgabemenge und die Absorptionsmenge pro vorbestimmter Zeit berechnet wird und gemäß dem auf Grundlage des Vergleichs der Berechnungsergebnisse bestimmt wird, ob sich die Reinigungskapazität auf anormale Weise verschlechtert hat, die Diagnose hinsichtlich dessen leicht realisiert werden, ob die Anomalität in der Reinigungsfunktion vorhanden ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Zustandssensor ein Flüssigkeitsvolumensensor zum Erfassen eines Flüssigkeitsvolumens in einem Behälter, der die der Abgasreinigungsvorrichtung entweichende Absorptionsflüssigkeit sammelt, oder zum Erfassen einer Strömungsrate oder einer Restmenge der Absorptionsflüssigkeit. Das Anomalitätsbestimmungsmittel hat ein Flüssigkeitsleckageanomalitätsbestimmungsmittel zum Bestimmen auf Grundlage eines Erfassungswerts des Flüssigkeitsvolumensensors, ob eine Anomalität einer Leckage der Absorptionsflüssigkeit von der Abgasreinigungsvorrichtung besteht.
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Wenn beispielsweise der Flüssigkeitsdurchlass in der Abgasreinigungsvorrichtung nicht beschädigt ist und der Flüssigkeitsdurchlass nicht vorhanden ist, sollte die Flüssigkeitsströmungsrate zu dem Zeitpunkt, zu dem die die Flüssigkeit zirkulierende Pumpe betrieben wird, gleich oder größer als eine vorbestimmte Strömungsrate werden. Falls Strömungsraten, die an mehreren Punkten in dem Flüssigkeitsdurchlass erfasst werden, während die Pumpe betrieben wird, stark voneinander verschieden sind, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass der Flüssigkeitsdurchlass zwischen den Erfassungspunkten beschädigt ist. Durch Erfassen der Flüssigkeitsströmungsrate(n) auf diese Weise kann das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Flüssigkeitsleckageanomalität auf Grundlage des/der Erfassungswert(s)/e diagnostiziert werden. Falls die Flüssigkeitsleckageanomalität besteht, sollte die Restmenge der Absorptionsflüssigkeit innerhalb einer kurzen Zeitspanne stark abnehmen. Falls die Flüssigkeitsleckageanomalität besteht, sollte das Flüssigkeitsvolumen, welches in dem Behälter gesammelt wurde, welcher die entwichene Absorptionsflüssigkeit sammelt, gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert werden.
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Daher kann gemäß der vorstehend beschriebenen Weiterbildung, die den Flüssigkeitsvolumensensor zum Erfassen der Strömungsrate oder der Restmenge der Absorptionsflüssigkeit vorsieht und der auf Grundlage des Erfassungswerts diagnostiziert, ob die Flüssigkeitsleckageanomalität besteht, die Diagnose hinsichtlich dessen, ob die Anomalität in der Reinigungsfunktion besteht, einfach realisiert werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung hat die Abgasreinigungsvorrichtung einen Abgaskontakthersteller, einen Beipassdurchlass und ein Schaltventil. Der Abgaskontakthersteller ist an dem Abgasrohr der Brennkraftmaschine angebracht, um die Absorptionsflüssigkeit mit dem Abgas in Kontakt zu bringen. Der Beipassdurchlass zweigt von dem Abgasrohr ab, um das Abgas so zu führen, dass das Abgas den Abgaskontakthersteller umfährt. Das Schaltventil schaltet eine Strömung des Abgases entweder zu dem Beipassdurchlass oder dem Abgaskontakthersteller um. Die Abgasreinigungsvorrichtung betätigt das Schaltventil, um das Abgas durch den Beipassdurchlass zu führen, wenn der Anomalitätsbestimmungsabschnitt bestimmt, dass die Anomalität vorhanden ist.
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Falls das Abgas den Abgaskontakthersteller passiert, wenn das Anomalitätsbestimmungsmittel die Anomalitätsbestimmung durchführt, da der Flüssigkeitsdurchlass in der Abgasreinigungsvorrichtung beschädigt ist und die Flüssigkeit entweichen lässt, gibt es im Gegensatz zu dem vorstehend beschriebenen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass das Abgas an dem Punkt entweicht, an dem der Schaden und die Flüssigkeitsleckage verursacht wurden. Das heißt, es wird angenommen, dass das von einem vorbestimmten Teil des Abgasrohrs zu der Umgebungsluft zu emittierende Abgas von dem beschädigten Punkt zu der Umgebungsluft emittiert wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist unter Berücksichtigung dieser Tatsache der Beipassdurchlass vorgesehen und das Schaltventil wird betrieben, um das Abgas durch den Beipassdurchlass zu führen, wenn die Anomalitätsbestimmung gemacht wird. Daher kann das vorstehend beschriebene Problem gelöst werden, gemäß dem das Abgas von dem beschädigten Punkt zu der Umgebungsluft emittiert wird.
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Merkmale und Vorteile der Ausführungsbeispiele werden ebenso wie Betriebsverfahren und die Funktion der zugehörigen Teile aus einem Studium der folgenden ausführlichen Beschreibung, den beiliegenden Ansprüchen und den Zeichnungen ersichtlich, die alle einen Teil dieser Anmeldung bilden. In den Zeichnungen ist:
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1 ein schematisches Schaubild, das eine Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ein Schaubild, das eine NOx-Absorptionskapazität einer NOx-Absorptionsflüssigkeit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
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3 ein schematisches Schaubild, das eine NOx-Einströmmenge, eine NOx-Ausströmmenge, eine NOx-Absorptionsmenge und eine absorbierbare Menge gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
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4 ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf der Austauschsteuerung der Absorptionsflussigkeit gemaß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
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5 ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf einer Anomalitätsdiagnose der Reinigungsvorrichtung gemaß dem ersten Ausfuhrungsbeispiel zeigt;
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6 ein schematisches Schaubild, das eine Abgasreinigungsvorrichtung gemaß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf einer Anomalitätsdiagnose der Reinigungsvorrichtung gemaß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt; und
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8 ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf einer Anomalitätsdiagnose einer Reinigungsvorrichtung gemaß einem dritten Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Im weiteren Verlauf werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausfuhrungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der folgenden Beschreibung der jeweiligen Ausfuhrungsbeispiele werden in den Zeichnungen fur identische oder äquivalente Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet. Eine Brennkraftmaschine, auf welche die Abgasreinigungsvorrichtung gemaß jedem Ausfuhrungsbeispiel angewendet wird, ist in einem Fahrzeug montiert und funktioniert als eine Antriebsquelle zum Fahren. Als die Brennkraftmaschine wird eine Dieselkraftmaschine mit Kompressionszündung unterstellt.
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(Erstes Ausfuhrungsbeispiel)
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1 ist ein Schaubild, das ein NOX-Beseitigungssystem und eine Brennkraftmaschine 10 gemaß einem ersten Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Von einer Brennkammer 10a der Brennkraftmaschine 10 abgegebenes Abgas wird von einem vorbestimmten Teil eines hinteren Abschnitts eines Fahrzeugs durch ein unter einem Fahrzeugboden angeordnetes Abgasrohr 11 emittiert. Ein Oxidationskatalysator 12 (DOC) zum Oxidieren von in dem Abgas enthaltenem NOx ist an dem Abgasrohr 11 angebracht. NO in dem Abgas wird durch den DOC 12 in NO2 oxidiert.
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Ein Filter 13 (DPF) zum Sammeln von Partikelstoffen (PM) in dem Abgas ist stromabwarts des DOC 12 an dem Abgasrohr 11 angebracht. Um die durch den DPF 13 gesammelten Partikelstoffe zu verbrennen wird eine Steuerung der Einspritzmenge und des Einspritzzeitpunkts eines Injektors 14 zum Erhöhen der Abgastemperatur, d. h. eine Regenerationsverarbeitungssteuerung periodisch durchgeführt.
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Eine CO2-Beseitgungsvorrichtung 20 zum Beseitigen von CO2 in dem Abgas ist stromabwarts des DPF 13 an dem Abgasrohr 11 vorgesehen. Eine NOx-Beseitigungsvorrichtung 30 zum Beseitigen von NOx in dem Abgas ist an dem Abgasrohr 11 stromabwärts der CO2-Beseitigungsvorrichtung 20 vorgesehen. Jede Beseitigungsvorrichtung 20, 30 entspricht der Abgasreinigungsvorrichtung fur die Brennkraftmaschine. Als nächstes werden die Konstruktionen der Vorrichtungen 20, 30 ausfuhrlich beschrieben.
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(CO2-Beseitigungsvorrichtung 20)
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Die CO2-Beseitigungsvorrichtung 20 besteht hauptsächlich aus einem Tank 21, einem Abgaskontakthersteller 22, einer Zirkulationspumpe 23 und einem Trennabscheider 24, die miteinander durch ein Zirkulationsrohr 25 verbunden sind. In dem Tank 21 ist eine (später ausfuhrlich beschriebene) CO2-Absorptionsflussigkeit gespeichert. Wenn die Zirkulationspumpe 23 arbeitet, dann zirkuliert die CO2-Absorptionsflussigkeit durch einen durch das Zirkulationsrohr 25 definierten Zirkulationsdurchlass. Der Abgaskontakthersteller 22 ist an dem Abgasrohr 11 angebracht und funktioniert so, dass er die zirkulierende CO2-Absorptionsflussigkeit mit dem Abgas in Kontakt bringt.
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Die CO2-Absorptionsflüssigkeit ist eine Flussigkeit, die CO2 durch Kontakt mit dem CO2 in dem Abgas absorbiert. Beispielsweise kann als die CO2-Absorptionsflüssigkeit eine in
JP-A-2008-296211 und anderen Druckschriften beschriebene ionische Flussigkeit, eine Alkalilösung, Wasser (bspw. Kraftmaschinenkühlmittel) oder dergleichen verwendet werden. Es ist vorzuziehen, eine Flüssigkeit zu verwenden, die NOx kaum absorbiert jedoch CO2 in dem Abgas selektiv absorbiert (bspw. NaOH, KOH, Na
2CO
3, K
2CO
3, Ca(OH)
2, Ethanolamin oder dergleichen), da eine CO2-Absorptionsmenge erhöht werden kann. Eine Substanz, die CO2 durch eine chemische Änderung absorbiert, d. h. eine Substanz die eine chemische Adsorption verursacht, kann als die CO2-Absorptionsflüssigkeit verwendet werden. Alternativ kann eine Substanz verwendet werden, die CO2 ohne chemische Änderung absorbiert, d. h., eine Substanz, die eine physikalische Adsorption hervorruft. Eine Gelsubstanz oder eine Schlämmensubstanz kann als die CO2-Absorptionsflussigkeit verwendet werden.
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Der Abgaskontakthersteller 22 besteht hauptsachlich aus einem Halter 22a, der die CO2-Absorptionsflussigkeit durch Infiltrieren der CO2-Absorptionsflüssigkeit in sich selbst halt, und aus einem Gehäuse 22b, welches den Halter 22a in seinem Inneren aufnimmt. Das Gehause 22b ist an dem Abgasrohr 11 angeschlossen und das Abgas strömt durch ein Inneres des Gehauses 22b. Das Gehäuse 22b ist zudem an dem Zirkulationsrohr 25 angeschlossen. Die CO2-Absorptionsflüssigkeit, die von einem Einströmloch des Gehäuses 22b über das Zirkulationsrohr 25 in das Gehause 22b strömt, ist in dem Behalter 22a gehalten. Der Behälter 22a ist so angeordnet, dass er dem durch das Innere des Gehäuses 22b strömenden Abgas ausgesetzt ist. Dadurch kommt die in der Haltereinrichtung 22a gehaltene CO2-Absorptionsflüssigkeit mit dem Abgas in Kontakt.
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An dem Einströmloch und an dem Ausstromloch des Gehäuses 22b sind jeweils ein Einstromventil 22c bzw. ein Ausstromventil 22d vorgesehen. Die Ventile 22c, 22d sind elektromagnetische Antriebsventile. Eine ECU 15 steuert die Öffnungs-/Schließbetriebe der Ventile 22c, 22d. Falls die ECU 15 das Ausströmventil 22d den Öffnungsbetrieb durchführen lässt, kann daher die CO2-Absorptionsflüssigkeit in dem Gehäuse 22b abgegeben werden. Falls die ECU 15 das Einströmventil 22c den Offnungsbetrieb durchfuhren lässt, kann die CO2-Absorptionsflüssigkeit in das Gehäuse 22b stromen gelassen werden.
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Das Einströmloch ist in einem oberen Teil des Gehauses 22b ausgebildet und das Ausströmloch ist in einem unteren Teil des Gehäuses 22b ausgebildet. Daher ist das System so aufgebaut, dass die CO2-Absorptionsflüssigkeit durch ihr Gewicht abgegeben werden kann, falls der Öffnungsbetrieb des Ausströmventils 22d durchgefuhrt wird, selbst wenn die Zirkulationspumpe 23 nicht arbeitet. Das System ist derart konstruiert, dass die CO2-Absorptionsflussigkeit infolge ihres Gewichts in das Gehäuse 22b strömen kann, wenn der Offnungsbetrieb des Einströmventils 22c in einem Zustand durchgeführt wird, in dem die CO2-Absorptionsflüssigkeit in dem Gehäuse 22b abgegeben wurde, selbst wenn die Zirkulationspumpe 23 nicht arbeitet.
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Der Trennabscheider 24 besteht hauptsachlich aus einem Tank 24a, der die von dem Abgaskontakthersteller 22 abgegebene CO2-Absorptionsflussigkeit speichert, und aus einer Heizeinrichtung 24b (Heizabschnitt), die in dem Tank 24a vorgesehen ist. Falls die CO2-Absorptionsflussigkeit, die von dem Abgaskontakthersteller 22 abgegeben wurde und die in den Tank 24a geströmt ist, durch die Heizeinrichtung 24b aufgeheizt wird, wird in der CO2-Absorptionsflussigkeit absorbiertes CO2 von der CO2-Absorptionsflüssigkeit abgetrennt.
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Die ECU 15 steuert einen Betrieb der Heizeinrichtung 24b. Daher wird die Abtrennung des CO2 gefördert, wenn die ECU 15 die Steuerung zum Betreiben der Heizeinrichtung 24b durchführt. Die Abtrenngeschwindigkeit des CO2 nimmt ab, wenn die ECU 15 eine Steuerung zum Anhalten des Betriebs der Heizeinrichtung 24b durchführt. Das heißt, die ECU 15 funktioniert als ein Abtrennungssteuerabschnitt zum Steuern der Abtrennungsgeschwindigkeit durch Steuern des Betriebs der Heizeinrichtung 24b, d. h. durch Steuern eines Aufheizgrads.
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Es gibt eine Grenze fur das durch eine Einheitsmenge der CO2-Absorptionsflussigkeit absorbierbares CO2. Im weiteren Verlauf wird ein Zustand der CO2-Absorptionsflüssigkeit, in dem die Grenzmenge des CO2 absorbiert wurde, als ein Absorptionssättigungszustand bezeichnet. Ein Verhaltnis der CO2-Absorptionsmenge zu einer CO2-Menge (maximale Absorptionsmenge), die in einem Zustand, in dem die CO2-Absorptionsmenge null betragt, durch die CO2-Absorptionsflussigkeit absorbiert werden kann, wird im weiteren Verlauf als ein Absorptionsverhaltnis bezeichnet. Das Absorptionsverhältnis in dem Absorptionssattigungszustand betragt 100%. Falls der Trennabscheider 24 das CO2 von der CO2-Absorptionsflussigkeit abtrennt, nimmt das Absorptionsverhältnis ab, so dass eine Absorptionskapazitat der CO2-Absorptionsflussigkeit zunimmt und wiederhergestellt wird. Das abgetrennte CO2 wird von einem Abscheiderloch 24c zu der Außenluft emittiert. Die CO2-Absorptionsflüssigkeit, von der das CO2 abgetrennt wurde und durch den Trennabscheider 24 beseitigt wurde, zirkuliert durch den Tank 21, die CO2-Beseitigungsvorrichtung 20 und den Trennabscheider 24 in dieser Reihenfolge.
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Die ECU 15 steuert einen Betrieb der Zirkulationspumpe 23. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Zirkulationspumpe 23 nicht kontinuierlich betrieben sondern sie wird intermittierend betrieben. Das heißt, die CO2-Absorptionsflüssigkeit wird nicht konstant zirkuliert sondern sie wird intermittierend zirkuliert. Die Steuerungsinhalte der Zirkulationspumpe 23, der Heizeinrichtung 24b und dergleichen werden spater ausführlich beschrieben.
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(NOx-Beseitigungsvorrichtung 30)
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Als nächstes wird eine Konstruktion der NOx-Beseitigungsvorrichtung 30 erläutert. Die NOx-Beseitigungsvorrichtung 30 besteht hauptsächlich aus einem Tank 31, einem Abgaskontakthersteller 32 und einer Zirkulationspumpe 33, die durch ein Zirkulationsrohr 35 miteinander verbunden sind.
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Eine Innenseite des Tanks 31 ist in einen Zuführtankbereich 31a und einen Rückgewinnungstankbereich 31b unterteilt. Der Zufuhrtankbereich 31a speichert eine NOx-Absorptionsflussigkeit (die später ausfuhrlich beschrieben wird), die noch nicht verwendet wird und die dem Abgaskontakthersteller 32 zugeführt wird. Der Rückgewinnungstankbereich 31b speichert die verwendete und rückgewonnene NOx-Absorptionsflüssigkeit. Somit wird ein Mischen der gebrauchten NOx-Absorptionsflussigkeit in die unverbrauchte bzw. frische NOx-Absorptionsflüssigkeit verhindert. Die NOx-Absorptionsflüssigkeit in dem Zuführtankbereich 31a wird zu dem Abgaskontakthersteller 32 zugeführt. Die in dem Abgaskontakthersteller 32 verwendete NOx-Absorptionsflussigkeit wird durch Betreiben der Zirkulationspumpe 33 in dem Rückgewinnungstankbereich 31b ruckgewonnen.
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Der Abgaskontakthersteller 32 ist an dem Abgasrohr 11 stromabwärts des Abgaskontaktherstellers 22 der CO2-Beseitigungsvorrichtung 20 angebracht. Der Abgaskontakthersteller 32 dient dazu, die NOx-Absorptionsflüssigkeit mit dem Abgas in Kontakt zu bringen.
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Die NOx-Absorptionsflüssigkeit ist eine Flussigkeit, die NOx durch Kontakt mit dem NOx in dem Abgas absorbiert. Beispielsweise kann als die NOx-Absorptionsflüssigkeit die in
JP-A-2008-296211 und anderen Druckschriften beschriebene ionische Flüssigkeit, die Alkalilösung, das Wasser (bspw. Kraftmaschinenkühlmittel) oder dergleichen verwendet werden. Es ist vorzuziehen, die Flüssigkeit (bspw. FeSO
4, Ca(OH)
2, H
2SO
4, K
2Cr
2O
7 oder dergleichen) zu verwenden, die kaum CO2 absorbiert sondern selektiv NOx in dem Abgas absorbiert, da die NOx-Absorptionsmenge erhoht werden kann. Eine Substanz, die NOx mit einer chemischen Anderung absorbiert, d. h. eine Substanz, die eine chemische Adsorption verursacht, kann als die NOx-Absorptionsflussigkeit verwendet werden. Alternativ kann eine Substanz verwendet werden, die NOx ohne die chemische Anderung adsorbiert, d. h. eine Substanz die die physikalische Adsorption verursacht. Eine Gelsubstanz oder eine Schlammensubstanz kann als die NOx-Absorptionsflüssigkeit verwendet werden.
2 zeigt ein Versuchsergebnis, das eine Wirkung der NOx-Beseitigung in dem Fall zeigt, in dem als die NOx-Absorptionsflüssigkeit eine wässrige NaOH-Losung verwendet wird. Das Abgas, dessen NOx-Konzentration ca. 6% beträgt, wird zu dem Abgaskontakthersteller
32 gefuhrt. In diesem Fall wird bestätigt, dass die NOx-Konzentration des aus dem Abgaskontakthersteller
32 herausströmenden Abgases auf ca. 1% reduziert wurde, wie dies in
2 gezeigt ist.
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Der Abgaskontakthersteller 32 besteht hauptsachlich aus einer Halteeinrichtung 32a, die die NOx-Absorptionsflüssigkeit halt, und aus einem Gehäuse 32b, das die Halteeinrichtung 32a im Inneren aufnimmt. Das Gehäuse 32b ist an das Abgasrohr 11 angeschlossen und das Abgas strömt durch ein Inneres des Gehäuses 32b. Das Gehäuse 32b ist zudem an das Zirkulationsrohr 35 angeschlossen. Die NOx-Absorptionsflussigkeit, die von einem Einstromloch des Gehäuses 32b über das Zirkulationsrohr 35 in das Gehäuse 32b stromt, wird in der Halteeinrichtung 32a gehalten. Die Halteeinrichtung 32a ist so angeordnet, dass sie dem durch das Innere des Gehäuses 32b strömenden Abgas ausgesetzt ist. Daher kommt die in der Halteeinrichtung 32a gehaltene NOx-Absorptionsflussigkeit mit dem Abgas in Kontakt.
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Ein Einströmventil 32c und ein Ausstromventil 32d sind jeweils an dem Einstromloch bzw. einem Ausströmloch des Gehauses 32b vorgesehen. Die Ventile 32c und 32d sind elektromagnetische Antriebsventile. Die ECU 15 steuert Offnungs-/Schließbetriebe der Ventile 32c, 32d. Falls die ECU 15 das Ausströmventil 32d den Öffnungsbetrieb durchfuhren lasst, kann daher die NOx-Absorptionsflussigkeit in dem Gehause 32b abgegeben werden. Falls die ECU 15 das Einströmventil 32c den Offnungsbetrieb durchführen lasst, kann die NOx-Absorptionsflussigkeit in das Gehause 32b strömen gelassen werden.
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Das Einströmloch ist in einem oberen Teil des Gehäuses 32b ausgebildet und das Ausströmloch ist in einem unteren Teil des Gehauses 32b ausgebildet. Daher ist das System so aufgebaut, dass die NOx-Absorptionsflüssigkeit durch ihr Gewicht abgegeben werden kann, wenn der Offnungsbetrieb des Ausstromventils 32d durchgeführt wird, selbst wenn die Zirkulationspumpe 33 nicht angetrieben ist. Das System ist so konstruiert, dass die NOx-Absorptionsflüssigkeit infolge ihres Gewichts in das Gehäuse 32b strömen kann, falls der Offnungsbetrieb des Einströmventils 32c in dem Zustand durchgeführt wird, in dem die NOx-Absorptionsflüssigkeit in dem Gehäuse 32b abgegeben wurde, selbst wenn die Zirkulationspumpe 33 nicht arbeitet. Ein Beipassrohr 40 ist an dem Abgasrohr 11 angebracht. Das Beipassrohr 40 definiert einen Beipassdurchlass 40a, der das Abgas derart fuhrt, dass das Abgas die Abgaskontakthersteller 22, 32 umfahrt. Ein Einlass des Beipassrohrs 40 ist an dem Abgasrohr 11 stromaufwärts des Abgaskontaktherstellers 22 angeschlossen. Ein Auslass des Beipassrohrs 40 ist an dem Abgasrohr 11 stromabwärts des Abgaskontaktherstellers 32 angeschlossen. Ein Beipassventil 41 (Schaltventil) offnet und schließt den Einlass des Beipassdurchlasses 40a. Ein Elektromotor treibt das Beipassventil 41 an und die ECU 15 steuert einen Betrieb des Motors.
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Es gibt eine Grenze fur die durch eine Einheitsmenge der NOx-Absorptionsflüssigkeit absorbierbaren Menge von NOx. Im weiteren Verlauf wird ein Zustand der NOx-Absorptionsflüssigkeit, die die Grenzmenge des NOx absorbiert hat, als ein Absorptionssättigungszustand bezeichnet. Ein Verhältnis aus der NOx-Absorptionsmenge zu einer NOx-Menge (maximale Absorptionsmenge), die durch die NOx-Absorptionsflüssigkeit in einem Zustand absorbiert werden kann, in dem die NOx-Absorptionsmenge null beträgt, wird als ein Absorptionsverhaltnis bezeichnet. Das Absorptionsverhaltnis in dem Absorptionssattigungszustand beträgt 100%. Das Absorptionsverhältnis der in dem Zuführtankbereich 31a gespeicherten, unverbrauchten NOx-Absorptionsflüssigkeit beträgt 0%. In 3 gibt A eine NOx-Einströmmenge wieder, die in den Abgaskontakthersteller 32 einströmt. B ist eine NOx-Ausströmmenge, die aus dem Abgaskontakthersteller 32 herausströmt. C ist eine NOx-Absorptionsmenge, die bereits durch die NOx-Absorptionsflüssigkeit in dem Abgaskontakthersteller 32 absorbiert wurde. D ist eine NOx-absorbierbare Menge. Wenn die NOx-Einstrommenge A einen Abgasregulierungswert überschreitet, ist es nicht erforderlich, die NOx-Ausströmmenge B auf unterhalb des Regulierungswerts zu beschränken, indem NOx mit dem Abgaskontakthersteller 32 absorbiert wird. Jedoch nimmt die absorbierbare Menge D ab, wenn die NOx-Absorptionsmenge C zunimmt. Falls die NOx-Absorptionsmenge C die maximale Absorptionsmenge erreicht (d. h., falls die absorbierbare Menge D zu null wird), kann kein NOx mehr weiter absorbiert werden. In diesem Fall bestehen Bedenken, dass die NOx-Ausstrommenge B den Abgasregulierungswert überschreitet.
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Daher wird in dem vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel die NOx-Absorptionsmenge, deren Absorptionsverhältnis (C/(C + D)) auf einen vorbestimmten Wert oder daruber in dem Abgaskontakthersteller 32 angestiegen ist, durch die Zirkulationspumpe 33 zu dem Ruckgewinnungstankabschnitt 31b rückgewonnen. Außerdem wird die NOx-Absorptionsflüssigkeit in dem Zufuhrtankabschnitt 31a, deren Absorptionsverhaltnis null beträgt, zu dem Abgaskontakthersteller 32 zugeführt. Die verbrauchte und in dem Ruckgewinnungstankabschnitt 31b ruckgewonnene NOx-Absorptionsflüssigkeit wird von dem Tank 31 extrahiert. Eine Schmutzflussigkeitsaufbereitung der extrahierten NOx-Absorptionsflussigkeit wird in einer Aufbereitungsanlage außerhalb des Fahrzeugs durchgeführt. Ein Nachfüllen der frischen NOx-Absorptionsflussigkeit zu dem Zuführtankabschnitt 31a wird durch einen Fahrzeuganwender oder ein Wartungspersonal durchgeführt, wenn dies erforderlich ist.
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Die ECU 15 steuert den Betrieb der Zirkulationspumpe 33. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Zirkulationspumpe nicht konstant sondern intermittierend betrieben. Das heißt, die NOx-Absorptionsflüssigkeit wird nicht konstant zirkuliert sondern wird intermittierend zirkuliert.
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Die NOx-Beseitigungsvorrichtung 30 hat einen Sensor zum Erfassen einer physikalischen Größe, die mit dem Absorptionsverhältnis der NOx-Absorptionsflüssigkeit korreliert. In dem vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel wird ein pH-Sensor 32e als der vorstehend erwahnte Sensor verwendet. Der pH-Sensor 32e ist an dem Abgaskontakthersteller 32 angebracht. Falls der durch den pH-Sensor 32e erfasste pH-Wert gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist (d. h., falls ein Säuregrad hoch ist), bestimmt die ECU 15, dass das Absorptionsverhaltnis der NOx-Absorptionsflüssigkeit in dem Abgaskontakthersteller 32 gleich oder hoher als ein vorbestimmter Wert geworden ist und dass die Absorptionskapazitat abgenommen hat. In diesem Fall führt die ECU 15 eine Steuerung (Austauschsteuerung) zum Austauschen der NOx-Absorptionsflüssigkeit durch, indem die NOx-Absorptionsflüssigkeit in dem Abgaskontakthersteller 32 abgeben wird und die NOx-Absorptionsflussigkeit in dem Zuführtankabschnitt 31a zu dem Abgaskontakthersteller 32 zugeführt wird.
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4 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf der vorstehend beschriebenen Austauschsteuerung zeigt. Ein Mikrocomputer der ECU 15 fuhrt wiederholtermaßen die Austauschsteuerung von 4 in einem vorbestimmten Zyklus durch (bspw. in einem Berechnungszyklus eines Mikrocomputers oder zu jedem vorbestimmten Kurbelwinkel).
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Zuerst wird in Schritt S10 (S bedeutet „Schritt”) von 4 bestimmt, ob das Absorptionsverhältnis in der NOx-Absorptionsflüssigkeit in dem Abgaskontakthersteller 32 gleich oder größer als ein oberer Grenzwert ist. Genauer gesagt hat die NOx-Beseitigungsvorrichtung 30 den Sensor zum Erfassen der physikalischen Größe, die mit dem Absorptionsverhältnis der NOx-Absorptionsflüssigkeit korreliert. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der pH-Sensor 32e als der vorstehend erwähnte Sensor verwendet. Der pH-Sensor 32e ist an dem Abgaskontakthersteller 32 angebracht. Wenn in Schritt S10 der durch den pH-Sensor 32e erfasste pH-Wert gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert α ist (d. h., wenn ein Säuregrad hoch ist), wird angenommen, dass das Absorptionsverhaltnis der NOx-Absorptionsflussigkeit in dem Abgaskontakthersteller 32 gleich oder größer als das obere Grenzverhältnis (bspw. 95%) ist. Dann wird die Austauschsteuerung in den folgenden Schritten S11 bis S17 durchgeführt.
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Das heißt, zuerst wird in Schritt S11 der Betrieb der Zirkulationspumpe 33 gestartet. Im folgenden Schritt S12 wird der Ventilöffnungsbetrieb des Ausströmventils 32d durchgeführt und der Ventilschließzustand des Einströmventils 32c wird beibehalten. Somit wird die Abgabe der NOx-Absorptionsflüssigkeit in dem Abgaskontakthersteller 32 gestartet. Im folgenden Schritt S13 wird bestimmt, ob seit dem Start des Ventilöffnungsbetriebs des Ausstromventils 32d eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist. Die vorbestimmte Zeit wird auf eine Zeit festgelegt, die dazu erforderlich ist, dass die gesamte NOx-Absorptionsflüssigkeit in dem Abgaskontakthersteller 32 abgegeben wird.
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Falls die vorbestimmte Zeit verstrichen ist (S13: JA), wird der Ventilschließbetrieb des Ausstromventils 32d durchgeführt und der Ventiloffnungsbetrieb des Einstromventils 32c wird im folgenden Schritt S14 durchgefuhrt. Somit wird die Zufuhr der NOx-Absorptionsflüssigkeit in den Abgaskontakthersteller 32 gestartet. Im folgenden Schritt S15 wird bestimmt, ob seit dem Start des Ventilöffnungsbetriebs des Einstromventils 32c eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist. Die vorbestimmte Zeit wird auf eine Zeit festgelegt, die zum Zufuhren gerade einer Menge der NOx-Absorptionsflussigkeit erforderlich ist, die durch den Abgaskontakthersteller 32 gehalten werden kann.
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Falls die vorbestimmte Zeit verstrichen ist (S15: JA), wird der Betrieb der Zirkulationspumpe 33 im folgenden Schritt S16 gestoppt. Im folgenden Schritt S17 wird der Ventilschließzustand des Ausstromventils 32d beibehalten und der Ventilschließbetrieb des Einströmventils 32c wird durchgefuhrt. Somit wird der Austausch der NOx-Absorptionsflüssigkeit in dem Abgaskontakthersteller 32 vollendet.
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Das Obige betrifft die Inhalte der Austauschsteuerung zum Austauschen der NOx-Absorptionsflüssigkeit in der NOx-Beseitigungsvorrichtung 30. Eine ähnliche Austauschsteuerung wird auch hinsichtlich der CO2-Absorptionsflüssigkeit der CO2-Beseitigungsvorrichtung 20 durchgeführt. Das heißt, die Austauschsteuerung wird durchgeführt, wenn das Absorptionsverhältnis der CO2-Absorptionsflussigkeit in dem Abgaskontakthersteller 32 gleich oder größer als ein oberes Grenzverhaltnis wird.
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In der Austauschsteuerung wird zuerst der Ventiloffnungsbetrieb des Ausstromventils 22d durchgeführt, um die CO2-Absorptionsflussigkeit in dem Abgaskontakthersteller 22 abzugeben. Zu diesem Zeitpunkt wird die abgegebene CO2-Absorptionsflüssigkeit in dem Trennabscheider 24 wiedergewonnen, indem die Zirkulationspumpe 23 angetrieben wird. Wenn der Ventilöffnungsvorgang des Ausstromventils 22d für eine vorbestimmte Zeit durchgefuhrt wird, dann wird bestimmt, dass die Abgabe der CO2-Absorptionsflussigkeit vollendet ist. Dann wird der Ventilschließbetrieb des Ausströmventils 22d durchgeführt und der Ventilöffnungsbetrieb des Einströmventils 22c wird durchgeführt. Somit stromt die CO2-Absorptionsflüssigkeit in dem Tank 21 in den Abgaskontakthersteller 22. Wenn der Ventiloffnungsvorgang des Einströmventils 22c fur eine vorbestimmte Zeitspanne durchgeführt wird, dann wird bestimmt, dass die Zufuhr und der Austausch der CO2-Absorptionsflussigkeit vollendet sind. Dann wird der Ventilschließbetrieb des Einstromventils 22c durchgefuhrt. Ein Einschaltbetrieb der Heizeinrichtung 24b wird während des Ausubens der Austauschsteuerung durchgeführt, um die CO2-Absorptionsflüssigkeit in dem Trennabscheider 24 zu steuern und CO2 abzutrennen.
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Als nachstes wird ein Verfahren zum Diagnostizieren daruber erlautert, ob in der NOx-Beseitigungsfunktion der NOx-Beseitigungsvorrichtung 30 eine Anomalität vorhanden ist. Konkrete Beispiele der vorstehend erwähnten Anomalität sind ein Fall, in dem der Zufuhrtankbereich 31a fehlerhafterweise mit einer anderen Flussigkeit als der regularen NOx-Absorptionsflüssigkeit aufgefüllt wird, ein Fall, in dem sich die NOx-Absorptionsflussigkeit verschlechtert hat, ein Fall, in dem ein durch den Tank 31, den Abgaskontakthersteller 32, die Zirkulationspumpe 33, das Zirkulationsrohr 35 und dergleichen definierter Flüssigkeitsdurchlass in der NOx-Beseitigungsvorrichtung 30 verstopft ist, ein Fall, in dem der Flussigkeitsdurchlass in der NOx-Beseitigungsvorrichtung 30 beschädigt ist und eine Flüssigkeitsleckage verursacht wird, und dergleichen.
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5 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf der vorstehend beschriebenen Anomalitatsdiagnose zeigt. Der Mikrocomputer der ECU 15 führt die Verarbeitung von 5 durch. Zuerst wird in Schritt S20 (Abgabemengenberechnungsabschnitt) eine NOx-Menge (NOx-Abgabemenge p), die pro vorbestimmter Zeit von der Brennkraftmaschine 10 abgegeben wird, auf Grundlage eines Übergangs des Betriebszustands der Brennkraftmaschine 10 während der vorbestimmten Zeit berechnet. Ein konkretes Beispiel der vorstehend beschriebenen vorbestimmten Zeit ist eine Zeit von dem Zeitpunkt einer vorherigen Betätigung zum Einschalten (oder Ausschalten) eines Zundschalters bis zum Zeitpunkt der gegenwärtigen Betätigung zum Einschalten (oder Ausschalten) des Zundschalters. Ein anderes Beispiel der vorbestimmten Zeit ist eine Zeit, die das Fahrzeug zum Fahren einer vorbestimmten Strecke benötigt. Ein weiteres Beispiel einer vorbestimmten Zeit ist eine Zeit von dem Zeitpunkt unmittelbar nach der vorherigen Ausubung der Austauschsteuerung bis zum Zeitpunkt unmittelbar vor der gegenwartigen Ausübung der Austauschsteuerung. Kurz gesagt ist es wunschenswert, die Zufuhr und die Abgabe der Absorptionsflussigkeit zu und von dem Abgaskontakthersteller 32 nicht wahrend der vorstehend beschriebenen vorbestimmten Zeit durchzuführen.
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Im folgenden Schritt S21 wird eine gegenwärtige NOx-Absorptionsmenge qnow auf Grundlage eines durch den pH-Sensor 32e erfassten pH-Erfassungswerts (Eigenschaftserfassungswerts) berechnet. Im folgenden Schritt S22 (Absorptionsmengenberechnungsabschnitt) wird eine NOx-Menge (NOx-Absorptionsmenge q), die seit der vorhergehenden Zeitgebung bis zur gegenwärtigen Zeitgebung absorbiert wurde, berechnet, indem eine vorher berechnete NOx-Absorptionsmenge qold von der NOx-Absorptionsmenge qnow subtrahiert wird (d. h. q = qnow – qold). Die Zeit vom vorherigen Zeitpunkt bis zum gegenwartigen Zeitpunkt ist gleich wie die in Schritt S20 verwendete vorbestimmte Zeit.
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Wenn die NOx-Beseitigungsvorrichtung 30 normal funktioniert und NOx beseitigt, sollte zumindest eine Menge (normale Absorptionsmenge (p × r) absorbiert werden, welche berechnet wird, indem die NOx-Abgabemenge p pro vorbestimmter Zeit mit einer vorbestimmten Reinigungsrate r multipliziert wird. Diesbezuglich wird im folgenden Schritt S23 (Kapazitatsverschlechterungsanomalitätsbestimmungsabschnitt) bestimmt, ob die in Schritt S22 berechnete NOx-Absorptionsmenge q kleiner als die normale Absorptionsmenge p × r ist.
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Wenn bestimmt wird, dass q ≥ p × r (S23: NEIN) ist, dann wird die normale Bestimmung im folgenden Schritt S24 gemacht, die anzeigt, dass die NOx-Beseitigungsvorrichtung 30 normal funktioniert. Wenn bestimmt wird, dass q < p × r (S23: JA) ist, dann wird im folgenden Schritt S25 eine Anomalitätsbestimmung gemacht, die angibt, dass die NOx-Beseitigungsvorrichtung 30 nicht normal funktioniert.
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Wenn die Anomalitätsbestimmung auf diese Weise gemacht wird, dann wird der Betrieb der Brennkraftmaschine 10 in Schritt S27 beschränkt. Beispielsweise wird die Beschränkung derart durchgefuhrt, dass die Drehzahl NE einer Kurbelwelle einen vorbestimmten Wert nicht überschreitet. Alternativ wird die Beschränkung derart durchgeführt, dass das Abgabedrehmoment der Brennkraftmaschine 10 einen vorbestimmten Wert nicht uberschreitet. Eine solche Beschränkung sollte vorzugsweise realisiert werden, indem eine Kraftstoffeinspritzmenge des Injektors 14 beschränkt wird.
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Wenn die Anomalitätsbestimmung in Schritt S25 gemacht wird, dann wird der Betrieb der NOx-Beseitigungsvorrichtung 30 in Schritt S26 beschränkt. Beispielsweise wird das Beipassventil 41 betätigt, um das Abgas den Beipassdurchlass 40a passieren zu lassen. In dem Fall, in dem das Beipassrohr 40 nicht vorgesehen ist, wird der Betrieb der NOx-Beseitigungsvorrichtung beschränkt, indem die Betriebe der Zirkulationspumpen 23, 33 verhindert werden oder indem die in 4 gezeigte Austauschsteuerung verhindert wird. Es ist wünschenswert, einen Informationsabschnitt (bspw. eine Anzeigelampe 15a) vorzusehen, um einen Fahrzeugfahrer daruber zu informieren, dass die Anomalitatsbestimmung in Schritt S25 gemacht wurde.
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Im folgenden Schritt S28 wird der vorherige Wert (NOx-Absorptionsmenge qold) durch die in Schritt S21 berechnete gegenwärtige NOx-Absorptionsmenge qnow substituiert, um die NOx-Absorptionsmenge nachzufuhren. Somit wird eine Reihe der in 5 gezeigten Anomalitätsdiagnoseverarbeitung beendet. Eine Diagnose daruber, ob in der CO2-Beseitigungsfunktion der CO2-Beseitigungsvorrichtung eine Anomalität vorhanden ist, wird durch den gleichen Ablauf wie der in 5 gezeigte Ablauf durchgefuhrt.
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Das vorliegende Ausführungsbeispiel bringt die folgenden Wirkungen mit sich.
- (1) Die Absorptionsmenge q pro vorbestimmter Zeit (NOx-Absorptionsmenge (qnow – qold) wird unter Verwendung des pH-Sensors 22e (oder 32e) (Zustandssensor) berechnet. Zusätzlich wird die CO2-Abgabemenge p (oder NOx-Abgabemenge) pro vorstehend beschriebener vorbestimmter Zeit berechnet. Wenn die Absorptionsmenge q viel kleiner als die Abgabemenge p ist (d. h., wenn q < p × r), dann wird diagnostiziert, dass die Anomalität in der Reinigungsfunktion der Beseitigungsvorrichtung 20 (oder 30) aufgetreten ist, um CO2 (oder NOx) zu absorbieren und zu beseitigen. Dementsprechend kann die Diagnose uber das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Anomalität in den Reinigungsfunktionen der Beseitigungsvorrichtungen 20, 30 einfach realisiert werden.
- (2) Wenn sich die Absorptionsmenge (das Absorptionsverhaltnis) der Absorptionsflüssigkeit andert, tritt in dem pH-Wert der Absorptionsflussigkeit ebenso eine deutliche Änderung gemaß der Änderung der Absorptionsmenge auf. Daher konnen gemäß dem vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel, das die pH-Sensoren 22e, 32e hat und das die Absorptionsmengen der Absorptionsflussigkeiten auf Grundlage der Erfassungswerte berechnet, die Absorptionsmengen mit hoher Genauigkeit berechnet werden und schließlich kann die Genauigkeit der vorstehend erwahnten Diagnose verbessert werden.
- (3) Wenn das Absorptionsverhaltnis der Absorptionsflüssigkeit in dem Abgaskontakthersteller 22 (oder 32) kleiner als das obere Grenzverhältnis ist, dann werden die Zufuhr und die Abgabe der Absorptionsflüssigkeit zu und von dem Abgaskontakthersteller 22 (oder 32) gestoppt. Dementsprechend kann die Abgabe der Absorptionsflussigkeit, die noch eine ausreichende Absorptionskapazität hat, von dem Abgaskontakthersteller 22 (oder 32) vermieden werden. Daher kann der Zeitpunkt, zu dem der Tank 21 (oder 31) mit der frischen Absorptionsflüssigkeit nachgefullt werden muss, verzögert werden, und eine Verwendungszeitspanne der Absorptionsflüssigkeit kann verlangert werden.
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Wenn das Absorptionsverhältnis der Absorptionsflüssigkeit in dem Abgaskontakthersteller 22 (32) höher als das obere Grenzverhältnis wird, dann wird die Absorptionsflussigkeit in dem Abgaskontakthersteller 22 (oder 32), die das hohe Absorptionsverhältnis hat, mit der Absorptionsflussigkeit in dem Tank 21 (oder 31) ausgetauscht, die das niedrige Absorptionsverhältnis hat. Daher kann eine Rate (Absorptionsrate) der Menge von CO2 (oder NOx), welches in dem Abgaskontakthersteller 22 (oder 32) absorbiert wurde, mit Bezug auf eine Abgabemenge von CO2 (oder NOx), welches von der Brennkraftmaschine 10 abgegeben wurde, auf einer vorbestimmten Absorptionsrate oder daruber beibehalten werden. Somit kann automatisch verhindert werden, dass eine Menge von NOx in dem Abgas, welches nicht absorbiert wird sondern durch den Abgaskontakthersteller 32 hindurch rutscht, den Abgasregulierungswert uberschreitet.
- (4) Wenn die Austauschsteuerung durchgefuhrt wird, wird lediglich die Menge der Absorptionsflüssigkeit von dem Tank 21 (oder 31) zugeführt, die in dem Abgaskontakthersteller 22 (oder 32) gehalten werden kann. Daher kann die Absorptionsflüssigkeit in dem Abgaskontakthersteller 22 (oder 32) ohne Überschuss und Mangel ausgetauscht werden.
- (5) Wenn die Austauschsteuerung durchgeführt wird, nachdem die gesamte Absorptionsflüssigkeit in dem Abgaskontakthersteller 22 (oder 32) abgegeben wurde, wird die Absorptionsflüssigkeit von dem Tank 21 (oder 31) zugeführt. Somit kann durch Mischen der Absorptionsflüssigkeit, die von dem Abgaskontakthersteller 22 (oder 32) abgegeben wird und die das höhere Absorptionsverhältnis (oder die höhere Temperatur) hat, mit der Absorptionsflüssigkeit, welche von dem Tank 21 (oder 31) zu dem Abgaskontakthersteller 22 (oder 32) zugefuhrt wird, und die das niedrigere Absorptionsverhältnis (oder die niedrigere Temperatur) hat, verhindert werden. Somit kann insbesondere in der NOx-Beseitigungsvorrichtung 30, die den Trennabscheider 24 nicht hat, der Zeitpunkt herausgezögert werden, zu dem der Tank mit der frischen NOx-Absorptionsflussigkeit nachgefüllt werden muss, und die Verwendungszeitspanne der NOx-Absorptionsflüssigkeit kann verlängert werden.
- (6) Die NOx-Absorptionsflüssigkeit absorbiert nicht nur NOx sondern auch CO2 in dem Abgas. Außerdem liegt die CO2-Konzentration im Bereich von einigen Prozent bis einigen zig Prozent, wohingegen die NOx-Konzentration in dem Abgas der Brennkraftmaschine 10 kleiner als 0,1% ist. Falls die CO2-Beseitigungsvorrichtung 20 im Gegensatz zu dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ausgelassen ist, tritt daher ein Problem darin auf, dass die Absorption von CO2 in der Absorption der NOx-Absorptionsflüssigkeit dominant wird und NOx nicht ausreichend absorbiert werden kann. Daher ist gemäß dem vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel der Abgaskontakthersteller 22 der CO2-Beseitigungsvorrichtung 20 stromaufwarts des Abgaskontaktherstellers 32 der NOx-Beseitigungsvorrichtung 30 an dem Abgasrohr 11 vorgesehen. Daher kann das Abgas, dessen CO2-Konzentration durch die CO2-Beseitigungsvorrichtung 20 gesenkt wurde, zu der NOx-Beseitigungsvorrichtung 30 geschickt werden. Dementsprechend kann die Menge des durch die NOx-Absorptionsflussigkeit absorbierten CO2 verringert werden. Schließlich kann eine ausreichende Menge von NOx in der NOx-Absorptionsflussigkeit absorbiert werden.
- (7) Die NOx-Beseitigungsvorrichtung 30 und die CO2-Beseitigungsvorrichtung 20 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel absorbieren NOx und CO2 jeweils, indem sie die NOx-Absorptionsflüssigkeit und die CO2-Absorptonsflüssigkeit mit dem Abgas in Kontakt bringen. Daher können die Beseitigungsfunktionen durch die CO2-Beseitigungsvorrichtung 20 und die NOx-Beseitigungsvorrichtung 30 selbst bei normaler Temperatur ausgefuhrt werden. Dementsprechend kann selbst bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine 10 das NOx in dem Abgas unmittelbar nach dem Start der Brennkraftmaschine 10 beseitigt werden.
- (8) In der CO2-Beseitigungsvorrichtung 20 (oder der NOx-Beseitigungsvorrichtung 30) gemaß dem vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel sind der an dem Abgasrohr 11 angebrachte Abgaskontakthersteller 22 (oder 32) und der Tank 21 (oder 31) als voneinander getrennte Körper konstruiert und zwischen ihnen wird die Zirkulation durchgeführt. Falls das Volumen des Abgaskontaktherstellers 22 (oder 32) mit dem Tank 21 (oder 31) abgeglichen ist, kann der Tank 21 (oder 31) in dem Abgaskontakthersteller 22 (oder 32) integriert werden und die Zirkulation kann hinfallig gemacht werden. Falls jedoch der Tank 21 (oder 31) auf diese Weise in dem Abgaskontakthersteller 22 (oder 32) integriert ist, wird eine Körperabmessung des Abgaskontaktherstellers 22 (oder 32) vergroßert und es wird ziemlich schwierig, den Abgaskontakthersteller 22 (oder 32) unter dem Fahrzeugboden zu installieren.
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Im Gegensatz dazu sind gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Abgaskontakthersteller 22 (oder 32) und der Tank 21 (oder 31) als die getrennten Körper konstruiert und die Zirkulation wird durchgefuhrt. Daher kann die Korperabmessung des Abgaskontaktherstellers 22 (oder 32) verkleinert werden, die dazu erforderlich ist, dass er an dem Abgasrohr 11 unter dem Boden angeschlossen wird. Daher wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Installation der Abgaskontakthersteller 22, 32 unter dem Boden vereinfacht. Außerdem kann beim Montieren der NOx-Beseitigungsvorrichtung 30 und der CO2-Beseitigungsvorrichtung 20 an dem Fahrzeug ein Montagelayoutfreiheitsgrad verbessert werden.
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Wie dies vorstehend erwähnt ist, sind gemäß dem vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel der Abgaskontakthersteller 22 (oder 32) und der Tank 21 (oder 31) als die getrennten Korper vorgesehen. Wenn die Brennkraftmaschine 10 einen großen Hubraum hat, kann daher die vorliegende Erfindung auf diese Kraftmaschine 10 angewendet werden, indem das Volumen des Tanks 21 (oder 31) erhöht wird und indem die Haufigkeit der Zufuhr der Absorptionsflussigkeit zu dem Abgaskontakthersteller 22 (oder 32) erhöht wird. Die gleichen Abgaskontakthersteller 22, 32 konnen gemeinsam für Brennkraftmaschinen 10 mit unterschiedlichen Kraftmaschinenhubräumen verwendet werden.
- (9) Wenn NOx in dem Abgas durch den Abgaskontakthersteller 32 absorbiert wird, dann kann die Absorptionsrate von NO2 verglichen mit NO erhöht werden. Daher ist der DOC 12, der das NO in NO2 oxidiert, gemaß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel stromaufwärts des Abgaskontaktherstellers 32 angeordnet, so dass die Absorptionsrate des NOx in dem Abgaskontakthersteller 32 verbessert werden kann. Der DPF 13 ist stromabwärts der Abgaskontakthersteller 22, 32 angeordnet. Daher kann verhindert werden, dass die Partikelstoffe in dem Abgas an den Innenseiten der Abgaskontakthersteller 22, 32 anhaften und ein Verstopfen verursachen.
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(Zweites Ausfuhrungsbeispiel)
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Als nächstes wird ein zweites Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. In dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel werden als Beispiele der Anomalität die verschiedenen Anomalitaten angenommen, etwa der Fall, in dem fehlerhafterweise die andere Flussigkeit als die reguläre Flüssigkeit nachgefullt wurde, der Fall, in dem sich die Absorptionsflüssigkeit verschlechtert hat, der Fall, in dem der Flüssigkeitsdurchlass in einer der Beseitigungsvorrichtungen 20, 30 verstopft ist und der Fall, in dem der Flussigkeitsdurchlass in einer der Beseitigungsvorrichtungen 20, 30 beschadigt ist und verursacht, dass die Flüssigkeit entweicht. In dem zweiten Ausführungsbeispiel wird ein schnelles Erfassen der Flüssigkeitsleckageanomalitat unter den vorstehend erwahnten Anomalitaten angenommen.
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6 zeigt die Beseitigungsvorrichtungen 20, 30 gemäß dem vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel. Ein erster Strömungssensor 25a und ein zweiter Strömungssensor 25b (Flussigkeitsvolumensensoren, Zustandssensoren) zum Erfassen der Stromungsraten der Absorptionsflussigkeit sind an der Beseitigungsvorrichtung 20 vorgesehen. An der Beseitigungsvorrichtung 30 sind ein erster Stromungssensor 35a und ein zweiter Strömungssensor 35b (Flussigkeitsvolumensensoren, Zustandssensoren) zum Erfassen von Stromungsraten der Absorptionsflussigkeit vorgesehen. Falls eine Differenz zwischen der durch die ersten Strömungssensoren 25a, 35a erfassten Stromungsrate und der durch die zweiten Stromungssensoren 25b, 35b erfassten Strömungsrate gleich oder großer als eine vorbestimmte Größe ist, wird diagnostiziert, dass in einem bestimmten Punkt der Zirkulationsroute die Flüssigkeitsleckage vorhanden ist.
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Alternativ ist an der Beseitigungsvorrichtung 20 ein Restmengensensor 21f (Flüssigkeitsvolumensensor, Zustandssensor) zum Erfassen einer Menge der in dem Tank 21 verbleibenden Absorptionsflussigkeit vorgesehen. Ein Restmengensensor 31f (Flüssigkeitssensor, Zustandssensor) zum Erfassen einer Menge der in dem Tank 31 verbleibenden Absorptionsflüssigkeit ist an der Beseitigungsvorrichtung 30 vorgesehen. Wenn die Geschwindigkeit der Abnahme (d. h. Abnahmegeschwindigkeit) der durch die Restmengensensoren 21f, 31f erfassten Restmenge gleich oder höher als eine angenommene Geschwindigkeit ist, wird diagnostiziert, dass an einem bestimmten Punkt der Zirkulationsroute (insbesondere in den Tanks 21, 31) die Flüssigkeitsleckage vorhanden ist.
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Alternativ ist unterhalb der Beseitigungsvorrichtungen 20, 30 ein Rückgewinnungsbehälter 50 (der in 6 durch eine gestrichelte Linie gezeigt ist) vorgesehen, um die von der Zirkulationsroute entweichenden Absorptionsflussigkeiten zuruckzugewinnen. Es ist ein Flüssigkeitsvolumensensor 51 zum Erfassen eines Flussigkeitsvolumens des Rückgewinnungsbehalters 50 vorgesehen. Falls das durch den Flüssigkeitsvolumensensor 51 erfasste Flussigkeitsvolumen gleich oder großer als eine vorbestimmte Größe wird, dann wird diagnostiziert, dass in der Zirkulationsroute, etwa den Tanks 21, 31 oder den Abgaskontaktherstellern 22, 32 die Flussigkeitsleckage vorhanden ist. Es ist wunschenswert, den Rückgewinnungsbehalter 50 so vorzusehen, dass eine Offnung des Rückgewinnungsbehalters 50 zumindest die Tanks 21, 31 und die Abgaskontakthersteller 22, 32 gesehen von einer Oberseite umfasst.
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7 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf der vorstehend erwähnten Anomalitatsdiagnose zeigt. Der Mikrocomputer der ECU 15 führt die Verarbeitung von 7 durch. Zuerst wird in Schritt S30 die Differenz (Strömungsratendifferenz) zwischen dem Stromungsratenerfassungswert des ersten Strömungssensors 25a, 35a und dem Strömungsratenerfassungswert der zweiten Strömungssensoren 25b, 35b ermittelt. Zu diesem Zeitpunkt ist es wünschenswert, die Strömungsratendifferenz zwischen den Stromungsratenerfassungswerten zu dem Zeitpunkt zu ermitteln, zu dem die Pumpen 23, 33 angetrieben werden, d. h., zu dem die Austauschsteuerung von 4 durchgefuhrt wird. Alternativ wird in Schritt S30 die auf der Anderung der Erfassungswerte der Restmengensensoren 21f, 31f basierende Restmengenabnahmegeschwindigkeit ermittelt. Alternativ wird in Schritt S30 das Flüssigkeitsvolumen (Rückgewinnungsflüssigkeitsvolumen) in dem Rückgewinnungsbehälter 50 durch den Flussigkeitsvolumensensor 51 ermittelt.
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Im folgenden Schritt S31 (Flussigkeitsleckageanomalitätserfassungsabschnitt) wird bestimmt, ob die in Schritt S30 ermittelte Strömungsratendifferenz großer als ein vorbestimmter Schwellenwert TH1 ist. Alternativ wird in Schritt S31 bestimmt, ob die in Schritt S30 ermittelte Restmengenabnahmegeschwindigkeit höher als ein vorbestimmter Schwellenwert TH2 ist. Alternativ wird in Schritt S31 bestimmt, ob das in Schritt S30 ermittelte Rückgewinnungsflüssigkeitsvolumen großer als ein vorbestimmter Schwellenwert TH2a ist.
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Falls in Schritt S31 bestimmt wird, dass die Strömungsratendifferenz ≤ TH1 ist oder dass die Restvolumenabnahmegeschwindigkeit ≤ TH2 ist oder dass das Rückgewinnungsflüssigkeitsvolumen ≤ TH2a ist (S31: NEIN), wird im folgenden Schritt S34 die Normalitätsbestimmung gemacht, die anzeigt, dass die Beseitigungsvorrichtungen 20, 30 normal funktionieren. Falls in Schritt S31 bestimmt wird, dass die Strömungsratendifferenz > TH1 ist oder dass die Restvolumenabnahmegeschwindigkeit > TH2 ist oder dass das Rückgewinnungsflüssigkeitsvolumen > TH2a ist (S31: JA), dann wird im folgenden Schritt S35 die Anomalitätsbestimmung gemacht, die anzeigt, dass die Beseitigungsvorrichtungen 20, 30 nicht normal funktionieren.
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Wenn die Anomalitatsbestimmung auf diese Weise durchgeführt wird, dann wird der Betrieb der Brennkraftmaschine 10 in Schritt S36 beschränkt. Zusatzlich wird der Betrieb der NOx-Beseitigungsausstattung 30 in Schritt S37 beschränkt.
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Die Inhalte der Beschränkung sind gleich wie jene von Schritten S26 und S27 aus 5.
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Somit kann gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Diagnose daruber, ob in den Beseitigungsvorrichtungen 20, 30 die Flussigkeitsleckageanomalität vorhanden ist, einfach realisiert werden.
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In der Diagnoseverarbeitung von 5 ist es erforderlich, die NOx-Abgabemenge p und die NOx-Absorptionsmenge q pro vorbestimmter Zeit zu berechnen. Daher kann das Diagnoseergebnis nicht erhalten werden, bis die vorbestimmte Zeit verstrichen ist. Außerdem ist die vorbestimmte Zeit beispielsweise eine lange Zeit (bspw. mindestens einige zig Minuten) ab dem Zeitpunkt der vorherigen Einschaltbetätigung des Zündschalters bis zum Zeitpunkt der gegenwärtigen Einschaltbetätigung des Zündschalters. Im Gegensatz dazu uberschreitet gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Strömungsratendifferenz oder die Restmengenabnahmegeschwindigkeit den Schwellenwert TH1 oder TH2 bald (bspw. innerhalb einiger zig Sekunden), falls die Flüssigkeitsleckage auftritt. Daher kann die Flüssigkeitsleckageanomalitat zu einer frühen Stufe erfasst werden.
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(Drittes Ausführungsbeispiel)
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Als nachstes wird ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wenn in dem vorstehend beschriebenen ersten Ausfuhrungsbeispiel die Absorptionsmenge viel kleiner als die Abgabemenge pro vorbestimmte Zeit ist, dann wird diagnostiziert, dass in der Reinigungsfunktion der Beseitigungsvorrichtungen 20, 30 die Abnormalitat vorhanden ist. Diesbezüglich wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel diagnostiziert, dass in der Reinigungsfunktion der Beseitigungsvorrichtung 20 (oder 30) die Anomalität vorhanden ist, falls sich die Eigenschaft der Absorptionsflussigkeit innerhalb einer kurzen Zeit, nachdem ein Wartungspersonal oder dergleichen den Tank 21 (oder 31) mit der Absorptionsflussigkeit nachgefüllt hat, stark ändert. Das Diagnoseverfahren gemaß dem vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel ist in dem Fall einer Beseitigungsvorrichtung (bspw. der CO2-Beseitigungsvorrichtung 20 aus 1) wirkungsvoll, welche einen Abschnitt wie den Trennabscheider 24 zum Verringern des Absorptionsverhaltnisses der Absorptionsflussigkeit hat und der die Absorptionsflussigkeit zurückgewinnt und zirkulieren lässt.
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8 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf der vorstehend erwahnten Anomalitätsdiagnose zeigt. Der Mikrocomputer der ECU 15 führt die Verarbeitung von 8 durch. Zuerst wird in Schritt S40 bestimmt, ob eine Betriebszeit der Brennkraftmaschine 10 (oder die Fahrstrecke des Fahrzeugs), nachdem der Tank 21 (oder 31) mit der Absorptionsflüssigkeit wiederbefullt wurde, gleich oder großer als eine vorbestimmte Zeit (oder eine vorbestimmte Strecke) ist. Falls bestimmt wird, dass die Betriebszeit gleich oder größer als die vorbestimmte Zeit ist (S40: JA), wird eine Verarbeitungsreihe aus 8 beendet, ohne das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Anomalität zu diagnostizieren. Falls in Schritt S40 bestimmt wird, dass die Betriebszeit kürzer als die vorbestimmte Zeit ist (S40: NEIN), wird im folgenden Schritt S41 der durch den pH-Sensor 22e (oder 32e) erfasste pH-Erfassungswert (Eigenschaftserfassungswert) der Absorptionsflüssigkeit erhalten.
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Im folgenden Schritt S42 wird bestimmt, ob der pH-Erfassungswert kleiner als ein voreingestellter Schwellenwert TH3 ist. Falls die Anomalität infolge der Verschlechterung der Absorptionsflüssigkeit oder dergleichen nicht vorhanden ist, kann der pH-Erfassungswert nicht kleiner als der Schwellenwert TH3 werden (d. h., die absorbierbare Menge kann nicht weniger als der vorbestimmte Wert werden), wenn die Betriebszeit kurzer als die vorbestimmte Zeit ist. Falls bestimmt wird, dass der pH-Erfassungswert ≥ TH3 ist (S42: NEIN), wird im folgenden Schritt S44 die Normalitätsbestimmung gemacht, die angibt, dass die Beseitigungsvorrichtungen 20, 30 normal funktionieren.
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Falls bestimmt wird, dass der pH-Erfassungswert < TH3 ist (S42: JA), wird angenommen, dass die absorbierbare Menge infolge der Verschlechterung der Absorptionsflüssigkeit oder dergleichen abgenommen hat. Dann wird im folgenden Schritt S45 eine Anomalitätsbestimmung gemacht, die anzeigt, dass die Beseitigungsvorrichtungen 20, 30 nicht normal funktionieren.
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Wenn die Anomalitätsbestimmung auf diese Art gemacht wird, wird der Betrieb der Brennkraftmaschine 10 in Schritt S46 beschrankt. Außerdem wird der Betrieb der NOx-Beseitigungsausstattung 30 in Schritt 47 beschränkt. Die Inhalte der Beschränkung sind die gleichen wie jene von Schritten S26 und S27 aus 5
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Somit kann gemäß dem vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel die Diagnose dessen leicht realisiert werden, ob in den Beseitigungsvorrichtungen 20, 30 die Flüssigkeitsleckageanomalität vorhanden ist. Die Berechnung der NOx-Abgabemenge p und der NOx-Absorptionsmenge q in dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel kann hinfallig gemacht werden. Daher kann eine Computerverarbeitungslast des Mikrocomputers verringert werden.
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(Modifikationen)
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausfuhrungsbeispiele beschränkt sondern kann beispielsweise folgendermaßen modifiziert und implementiert werden. Ferner konnen charakteristische Konstruktionen der jeweiligen Ausfuhrungsbeispiele beliebig kombiniert werden.
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In dem vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel wird das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Flussigkeitsleckageanomalität auf Grundlage der Strömungsratendifferenz zwischen den ersten Strömungssensoren 25a, 35a und den zweiten Strömungssensoren 25b, 35b diagnostiziert. Alternativ kann lediglich entweder der erste Strömungssensor 25a, 35a oder der zweite Strömungssensor 25b, 35b verwendet werden und es kann diagnostiziert werden, dass die Flüssigkeitsleckageanomalität vorhanden ist, falls die Strömungsrate, die dann erfasst wird, wenn die Pumpen 23, 33 betrieben werden, kleiner als ein voreingestellter Schwellenwert ist.
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Die CO2-Absorptionsflüssigkeit (oder die NOx-Absorptionsflüssigkeit) kann eine Flussigkeit sein, die CO2 (oder NOx) absorbiert, ohne eine Änderung in einer Molekularstruktur hervorzurufen, d. h., eine Flüssigkeit, die CO2 (oder NOx) durch physikalische Absorption absorbiert. Alternativ kann die CO2-Absorptionsflüssigkeit (oder die NOx-Absorptionsflussigkeit) eine Flussigkeit sein, die CO2 (oder NOx) absorbiert, indem die Anderung der Molekularstruktur hervorgerufen wird, d. h., eine Flussigkeit, die CO2 (oder NOx) durch chemische Absorption absorbiert.
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In dem vorstehend beschriebenen ersten Ausfuhrungsbeispiel wird die Zirkulationspumpe 23 der CO2-Beseitigungsvorrichtung 20 (als Austauschsteuerung) intermittierend betrieben, um die CO2-Absorptionsflüssigkeit in der Zirkulationspumpe 25 intermittierend zu zirkulieren. Alternativ kann die Zirkulationspumpe 23 der CO2-Beseitigungsvorrichtung 20 konstant betrieben werden, um die CO2-Absorptionsflüssigkeit in dem Zirkulationsrohr 25 konstant zu zirkulieren. In diesem Fall ist es wünschenswert, die Zirkulationsgeschwindigkeit der CO2-Absorptionsflüssigkeit gemaß dem Absorptionsverhaltnis der CO2-Absorptionsflüssigkeit variabel zu steuern. Zudem ist es wünschenswert, das Einströmventil 22c und das Ausströmventil 22d in diesem Fall auszulassen.
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In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen werden das Abgas und die Absorptionsflüssigkeit miteinander in Kontakt gebracht, indem der Halter 22a (oder 32a), welcher die Absorptionsflüssigkeit durch Infiltrieren der Absorptionsflussigkeit in sich selbst halt, dem Abgas ausgesetzt wird. Alternativ kann die Absorptionsflüssigkeit beispielsweise mit dem Abgas in Kontakt gebracht werden, indem die Absorptionsflüssigkeit in Form eines Sprühnebels in das Abgas eingespruht wird. Alternativ konnen die Absorptionsflüssigkeit und das Abgas miteinander in Kontakt gebracht werden, in dem das Abgas in einen die Absorptionsflüssigkeit speichernden Tank geblasen wird.
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In dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel ist der DOC 12 (Oxidationsabschnitt) zum Oxidieren von NO in dem Abgas in NO2 stromaufwarts des Abgaskontaktherstellers 22 angeordnet, wie dies in 1 gezeigt ist. Somit ist der DOC an einer Stelle so nahe wie möglich an der Abgasöffnung der Brennkraftmaschine 10 angeordnet, um den Oxidationskatalysator zu aktivieren. Diese Konstruktion ist von Vorteil, da der Temperaturanstieg des DOC 12 in kurzer Zeit realisiert werden kann, indem das Abgas mit hoher Temperatur verwendet wird. Falls jedoch NO in NO2 oxidiert wird, wahrend die NOx-Absorptionsrate in dem Abgaskontakthersteller 22 verbessert werden kann, wird das NOx durch die CO2-Absorptionsflüssigkeit in dem Abgaskontakthersteller 22 absorbierbarer.
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Diesbezüglich kann in dem Abgasrohr 11 stromabwärts des Abgaskontaktherstellers 22 der CO2-Beseitigungsvorrichtung 20 und stromaufwarts des Abgaskontaktherstellers 32 der NOx-Beseitigungsvorrichtung 30 ein Oxidationsabschnitt angeordnet sein. Mit dieser Konstruktion kann die Absorption von NOx durch die CO2-Absorptionsflüssigkeit verhindert werden und die Absorption von NOx durch die NOx-Absorptionsflüssigkeit kann verbessert werden. Fall jedoch der Oxidationsabschnitt an dieser Stelle angeordnet ist, ist der Oxidationsabschnitt von der Abgasöffnung entfernt positioniert. Als ein Ergebnis wird es schwierig, den Oxidationskatalysator innerhalb einer kurzen Zeitspanne durch das Abgas mit hoher Temperatur zu aktivieren. Da der Oxidationsabschnitt an dieser Stelle angeordnet ist, sollte daher vorzugsweise ein Ozongenerator oder ein Radikalgenerator anstelle des den Oxidationskatalysator verwendenden DOC verwendet werden. Wenn der Oxidationskatalysator (DOC) verwendet wird, ist es wunschenswert, alternativ eine elektrische Heizeinrichtung oder einen Brenner zum Erwärmen des DOC zu verwenden.
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Der Trennabscheider 24 gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel trennt CO2 unter Verwendung der Heizeinrichtung 24b (Heizabschnitt) ab, die die CO2-Absorptionsflüssigkeit erwärmt. Alternativ kann anstelle der Heizeinrichtung 24b ein Unterdruckabschnitt vorgesehen sein, um der CO2-Absorptionsflussigkeit einen Unterdruck aufzuerlegen, und CO2 kann durch Unterdruckbeaufschlagung der CO2-Absorptionsflüssigkeit abgetrennt werden.
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In dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel werden die Absorptionsverhältnisse der Absorptionsflussigkeiten unter Verwendung der pH-Sensoren 22e, 32e erfasst. Das Absorptionsverhältnis korreliert zudem stark mit der Viskosität, der Transmittanz, der elektrischen Leitfähigkeit und einer relativen Dichte Dichte der Flüssigkeit. Daher kann anstelle jedes pH-Sensors 22e, 32e ein Sensor zum Erfassen einer dieser physikalischen Großen verwendet werden. Wenn die Absorptionsflüssigkeit die ionische Flüssigkeit ist, dann kann das Absorptionsverhältnis zudem unter Verwendung eines Sensors erfasst werden, der das Verhältnis zwischen Kationen (positiven Ionen) und Anionen (negativen Ionen) in der Absorptionsflüssigkeit erfasst.
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In den vorstehend beschriebenen Ausfuhrungsbeispielen ist die CO2-Beseitigungsvorrichtung 20 stromaufwärts der NOx-Beseitigungsvorrichtung 30 vorgesehen. Alternativ kann die CO2-Beseitigungsvorrichtung ausgelassen werden, wenn die NOx-Beseitigungsvorrichtung 30 eine Kapazitat hat, die groß genug ist, um eine ausreichende Menge von NOx zu absorbieren, wahrend CO2 absorbiert wird.
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In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die durch die Absorptionsflüssigkeiten in dem Abgas zu absorbierenden bestimmten Komponenten NOx und CO2.
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Alternativ kann eine andere Komponente oder konnen andere Komponenten absorbiert und beseitigt werden. Wenn die vorliegende Erfindung auf einen direkt einspritzenden Ottomotor angewendet wird, kann das HC in dem Abgas durch die Absorptionsflussigkeit absorbiert werden.
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Die Konstruktion gemaß jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele kann modifiziert werden, indem die Einstromventile 22c, 32c und die Ausströmventile 22d, 32d ausgelassen werden.
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Die vorliegende Erfindung sollte nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt werden sondern kann auf viele andere Arten implementiert werden, ohne von dem durch die beiliegenden Ansprüche definierten Umfang der Erfindung abzuweichen.
