DE102016001786A1 - Abgastemperatur-Steuereinrichtung und Abgastemperatur-Einstelleinrichtung - Google Patents

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Abstract

Es soll die Temperatur des aus einer Verbrennungskraftmaschine austretenden Abgases auf einen Betriebstemperaturbereich einer Reinigungseinheit eingestellt werden, während eine Abnahme des Gesamtwirkungsgrads eines Fahrzeugs unterdrückt wird, und zwar unabhängig von der Temperatur des Abgases. Eine Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 stellt die Abgastemperatur in einer Stufe vor einer in einem Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten Abgasreinigungseinheit ein. Die Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 weist ein Wärmereservoir 30, das Wärme speichern und abgeben kann, ein Heizelement 31, das bewirkt, dass das Wärmereservoir 30 Wärme speichert, und einen Temperatursteuerungsabschnitt 60 auf, der die Temperatur des aus der Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 austretenden Abgases steuert, indem bewirkt wird, dass das Wärmereservoir 30 gemäß dem Betriebszustand eines Fahrzeugs, an dem die Verbrennungskraftmaschine angebracht ist, Wärme speichert oder Wärme abgibt.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgastemperatur-Steuereinrichtung, die in einem Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist und die Temperatur des Abgases steuert, und eine im Abgasstrang angeordnete Abgastemperatur-Einstelleinrichtung.
  • Technischer Hintergrund
  • Um neueste Vorschriften für Komponenten des Emissionsgases (Abgases) einer Verbrennungskraftmaschine zu erfüllen, werden diverse Typen von Abgasreinigungseinheiten im Abgasstrang der Verbrennungskraftmaschine angeordnet. Diese Abgasreinigungseinheiten reinigen die Abgaskomponenten wie beispielsweise NOx und PM (Partikel, Feinstaub, ”Particulate Matter”) durch eine chemische Reaktion zwischen einer chemischen Substanz wie z. B. einem Katalysator oder Harnstoffwasser und den Abgaskomponenten, und die chemische Substanz weist ein optimales Reinigungsvermögen in einem bestimmten Temperaturbereich auf. Jedoch nimmt als Ergebnis des verbesserten Verbrennungswirkungsgrads der Verbrennungskraftmaschine die Abgastemperatur ab. Im Hinblick hierauf ist eine Technik zum Steuern der Betttemperatur eines selektiven Reduktionskatalysators in einer darauf folgenden Stufe in einen Temperaturbereich vorgeschlagen worden, in dem die Reinigungsrate von NOx relativ hoch ist. Genauer gesagt werden ein Durchgang mit einem Wärmereservoir und ein Durchgang zum Umgehen des Wärmereservoirs dem Abgasstrang hinzugefügt, um so die Abgastemperatur einzustellen und dadurch die Betttemperatur des selektiven Reduktionskatalysators in den Temperaturbereich zu steuern, in dem die Reinigungsrate von NOx relativ hoch ist (siehe zum Beispiel Patentdokument 1).
  • Dokumente zu Stand der Technik
    • Patentdokument 1: Veröffentlichte japanische Patentanmeldung (kokai) Nr. 2010-261423
  • Allerdings hat die ein Wärmereservoir verwendende Technik das Problem, dass, wenn die Temperatur des Wärmereservoirs selbst niedrig ist, das Inkontaktbringen des Abgases mit dem Wärmereservoir die Abgastemperatur ziemlich stark herabgesetzt oder die Abgastemperatur nicht auf eine gewünschte Temperatur erhöht werden kann. Ebenso entsteht für den Fall, dass die Abgastemperatur unter Verwendung einer Heizeinrichtung erhöht wird, das Problem, dass die Zufuhr von elektrischer Leistung an die Heizeinrichtung die Last eines Fahrzeugs während der Fahrt erhöht, wodurch die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs abnimmt.
  • Überblick über die Erfindung
  • Entsprechend bestand der Wunsch, die Temperatur des aus einer Verbrennungskraftmaschine austretenden Abgases in einen Betriebstemperaturbereich einer Reinigungseinheit einzustellen, wobei eine Abnahme des Gesamtwirkungsgrads eines Fahrzeugs unterdrückt wird, und zwar unabhängig von der Temperatur des Abgases.
  • Die vorliegende Erfindung wurde getätigt, um das oben genannte Problem zu lösen, und kann auf die folgenden Formen realisiert werden.
  • Eine erste Form sieht eine Abgastemperatur-Steuereinrichtung vor, welche die Abgastemperatur in einer Stufe vor einer in einem Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten Abgasreinigungseinheit einstellt. Die Abgastemperatur-Steuereinrichtung der ersten Form umfasst ein Wärmereservoir, das Wärme speichern und abgeben kann, ein Heizelement, das bewirkt, dass das Wärmereservoir Wärme speichert, und einen Temperatursteuerungsabschnitt, der die Temperatur des aus der Abgastemperatur-Steuereinrichtung austretenden Abgases steuert, indem bewirkt wird, dass das Wärmereservoir gemäß dem Betriebszustand eines Fahrzeugs, an dem die Verbrennungskraftmaschine angebracht ist, Wärme speichert oder Wärme abgibt.
  • Die Abgastemperatur-Steuereinrichtung der ersten Form kann die Temperatur des aus der Verbrennungskraftmaschine austretenden Abgases in den Betriebstemperaturbereich der Reinigungseinheit einstellen, während eine Abnahme des Gesamtwirkungsgrads des Fahrzeugs unabhängig von der Temperatur des Abgases unterdrückt wird.
  • In der Abgastemperatur-Steuereinrichtung der ersten Form kann das Heizelement unter Verwendung von empfangener regenerativer elektrischer Leistung in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Fahrzeugs Wärme erzeugen. In diesem Fall ist es möglich, die Abgastemperatur in den Betriebstemperaturbereich der Reinigungseinheit einzustellen, indem bewirkt wird, dass das Heizelement Wärme erzeugt, ohne dass der Gesamtwirkungsgrad des Fahrzeugs herabgesetzt wird.
  • Die Abgastemperatur-Steuereinrichtung des ersten Form kann ferner einen ersten Strömungskanal, der das Wärmereservoir umfasst und als Strömungskanal für das Abgas dient, einen zweiten Strömungskanal, der sich von dem ersten Strömungskanal unterscheidet und als Strömungskanal für das Abgas dient, und einen Umschaltabschnitt umfassen, der den Strömungskanal für das Abgas auf den ersten Strömungskanal und/oder auf den zweiten Strömungskanal umschaltet, wobei der Temperatursteuerungsabschnitt bewirkt, dass das Wärmereservoir durch Steuern des Umschaltabschnitts Wärme speichert oder Wärme abgibt. In diesem Fall ist es möglich, zu bewirken, dass das Wärmereservoir Wärme speichert oder Wärme abgibt, indem der Abgasströmungskanal zwischen dem Strömungskanal, in dem das Wärmereservoir angeordnet ist, und dem Strömungskanal, in dem das Wärmereservoir nicht angeordnet ist, umgeschaltet wird.
  • In der Abgastemperatur-Steuereinrichtung der ersten Form kann der Temperatursteuerungsabschnitt den Umschaltabschnitt umschalten, um das Abgas zum ersten Strömungskanal zu führen, wenn die Temperatur des Abgases gleich oder größer als eine erste vorbestimmte Temperatur ist und die Temperatur des Wärmereservoirs niedriger als eine zweite vorbestimmte Temperatur ist, die niedriger als die erste vorbestimmte Temperatur ist, oder wenn die Temperatur des Abgases niedriger als eine dritte vorbestimmte Temperatur ist, die niedriger als die erste vorbestimmte Temperatur ist, und die Temperatur des Wärmereservoirs gleich oder größer als eine vierte vorbestimmte Temperatur ist, die größer als die zweite vorbestimmte Temperatur und die dritte vorbestimmte Temperatur ist. In diesem Fall kann die Temperatur des aus der Abgastemperatur-Steuereinrichtung austretenden Abgases durch Speichern von Wärme im Wärmereservoir unter Verwendung des Abgases oder Anheben der Temperatur des Abgases unter Verwendung des Wärmereservoirs gesteuert werden.
  • In der Abgastemperatur-Steuereinrichtung der ersten Form kann der Temperatursteuerungsabschnitt den Umschaltabschnitt umschalten, um das Abgas zum zweiten Strömungskanal zu führen, wenn die Temperatur des Abgases niedriger als die erste vorbestimmte Temperatur und gleich oder größer als die dritte vorbestimmte Temperatur ist. In diesem Fall ist es möglich, die Temperatur des aus der Abgastemperatur-Steuereinrichtung austretenden Abgases ohne durch das Wärmereservoir auf eine Temperatur in einem vorbestimmten Temperaturbereich zu steuern.
  • In der Abgastemperatur-Steuereinrichtung der ersten Form kann der Temperatursteuerungsabschnitt den Umschaltabschnitt umschalten, um das Abgas zum zweiten Strömungskanal zu führen, wenn der Betriebszustand des Fahrzeugs ein Verzögerungszustand, ein Kaltstartzustand oder ein stationärer Zustand ist. In diesem Fall ist es möglich, das Abgas ohne durch das Wärmereservoir abzuführen.
  • In der Abgastemperatur-Steuereinrichtung der ersten Form kann der Temperatursteuerungsabschnitt erhaltene regenerative elektrische Leistung dem Heizelement zuführen, wenn der Betriebszustand des Fahrzeugs ein Verzögerungszustand ist. In diesem Fall ist es möglich, zu bewirken, dass das Heizelement Wärme erzeugt und die erzeugte Wärme im Wärmereservoir speichert, ohne dass der Gesamtwirkungsgrad des Fahrzeugs herabgesetzt wird, und dass die Abgastemperatur in den Betriebstemperaturbereich der Reinigungseinheit eingestellt wird, falls notwendig unter Verwendung der gespeicherten Wärme.
  • In der Abgastemperatur-Steuereinrichtung der ersten Form kann der Temperatursteuerungsabschnitt den Umschaltabschnitt umschalten, um das Abgas zum ersten Strömungskanal zu führen, wenn der Betriebszustand des Fahrzeugs ein Beschleunigungszustand oder ein Hochlastzustand ist, in dem eine größere Last als eine vorbestimmte Last auf das Fahrzeug wirkt. In diesem Fall kann die Abgastemperatur durch das Wärmereservoir herabgesetzt werden.
  • Eine zweite Form sieht eine in einem Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine angeordnete Abgastemperatur-Einstelleinrichtung vor. Die Abgastemperatur-Einstelleinrichtung der zweiten Form weist eine Einführungsöffnung zum Einführen von Abgas von der Verbrennungskraftmaschine, eine Auslassöffnung zum Abführen des eingeführten Abgases, einen ersten Strömungskanal, der eine Verbindung zwischen der Einführungsöffnung und der Auslassöffnung herstellt und in dem ein Wärmereservoir und ein Heizelement angeordnet sind, einen zweiten Strömungskanal, der von dem ersten Strömungskanal verschieden ist und der eine Verbindung zwischen der Einführungsöffnung und der Auslassöffnung herstellt, und einen Umschaltabschnitt auf, der einen Strömungskanal, durch den das Abgas strömt, auf den ersten Strömungskanal und/oder auf den zweiten Strömungskanal umschaltet.
  • Die Abgastemperatur-Einstelleinrichtung der zweiten Form kann die Temperatur des aus der Verbrennungskraftmaschine austretenden Abgases in den Betriebstemperaturbereich der Reinigungseinheit einstellen, während eine Abnahme des Gesamtwirkungsgrads des Fahrzeugs unabhängig von der Temperatur des Abgases unterdrückt wird.
  • In der Abgastemperatur-Einstelleinrichtung der zweiten Form kann das Heizelement einstückig mit dem Wärmereservoir gebildet sein. In diesem Fall kann der Wirkungsgrad des Vorgangs des Speicherns von Wärme im Wärmereservoir unter Verwendung des Heizelements verbessert werden.
  • Die Abgastemperatur-Einstelleinrichtung der zweiten Form kann ferner ein an der Auslassöffnung angeordnetes zweites Heizelement umfassen. In diesem Fall kann der Mangel an Wärme, der als Ergebnis des Erwärmens des Abgases durch das Wärmereservoir auftritt, nur durch die durch das zweite Heizelement erzeugte Wärme ergänzt werden.
  • Die Abgastemperatur-Einstelleinrichtung der zweiten Form kann ferner eine selektive katalytische Reduktionseinheit umfassen, die im ersten Strömungskanal stromabwärts des Wärmereservoirs und des Heizelements angeordnet ist. In diesem Fall ist es möglich, die Temperatur der selektiven katalytischen Reduktionseinheit wirksam auf eine geeignete Betriebstemperatur anzuheben.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine erläuternde Ansicht, die schematisch ein Fahrzeug mit einer Abgastemperatur-Steuereinrichtung in einer ersten Ausführungsform zeigt.
  • 2 ist eine äußere perspektivische Ansicht, die schematisch die Struktur der Abgastemperatur-Steuereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
  • 3 ist eine schematische Querschnittsansicht der Abgastemperatur-Steuereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform entlang der Linie 3-3 in 2.
  • 4 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Betriebszustand der Abgastemperatur-Steuereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zum Zeitpunkt eines Kaltstarts zeigt.
  • 5 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Betriebszustand der Abgastemperatur-Steuereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zum Zeitpunkt eines stationären Betriebs zeigt.
  • 6 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Betriebszustand der Abgastemperatur-Steuereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zum Zeitpunkt einer Verzögerung und zum Zeitpunkt einer geringen Last zeigt.
  • 7 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Betriebszustand der Abgastemperatur-Steuereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zum Zeitpunkt einer Beschleunigung zeigt.
  • 8 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Betriebszustand der Abgastemperatur-Steuereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zum Zeitpunkt einer schnellen Beschleunigung oder zum Zeitpunkt einer Beschleunigung in einem Zustand zeigt, in dem ein Wärmereservoir noch nicht eine ausreichende Wärmemenge gespeichert hat.
  • 9 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Betriebszustand der Abgastemperatur-Steuereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zum Zeitpunkt einer hohen Last und zum Zeitpunkt der Regenerierung eines DPF zeigt.
  • 10 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Modifikation der Abgastemperatur-Steuereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
  • 11 ist ein Blockdiagramm, das schematisch die elektrischen Verbindungen zwischen elektrischen Komponenten in dem Fahrzeug zeigt, das das Wärmereservoir gemäß der ersten Ausführungsform aufweist.
  • 12 ist ein Flussdiagramm, das eine erste Verarbeitungsroutine zum Steuern des Betriebs der Abgastemperatur-Steuereinrichtung in der ersten Ausführungsform zeigt.
  • 13 ist ein Flussdiagramm, das eine zweite Verarbeitungsroutine zum Steuern des Betriebs der Abgastemperatur-Steuereinrichtung in der ersten Ausführungsform zeigt.
  • 14 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Betriebszustand einer Abgastemperatur-Steuereinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform zum Zeitpunkt eines Kaltstarts zeigt.
  • 15 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Betriebszustand der Abgastemperatur-Steuereinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform zum Zeitpunkt einer Verzögerung und zum Zeitpunkt einer geringen Last zeigt.
  • 16 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Betriebszustand der Abgastemperatur-Steuereinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform zum Zeitpunkt einer Beschleunigung zeigt.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • Eine Form einer Abgastemperatur-Steuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun anhand eines Beispiels eines Fahrzeugs mit einem Dieselmotor (Verbrennungskraftmaschine) beschrieben. 1 ist eine erläuternde Ansicht, die schematisch ein Fahrzeug mit einer Abgastemperatur-Steuereinrichtung in einer ersten Ausführungsform zeigt.
  • Erste Ausführungsform:
  • Ein Fahrzeug 500 weist einen Dieselmotor (im Folgenden als ”Motor” bezeichnet) 510, vier Räder 520 und ein Abgasreinigungssystem 10 auf. Der Motor 510 verwendet Leichtöl als Kraftstoff und liefert eine Antriebskraft mittels Explosionsverbrennung des Kraftstoffs. Ebenso als Ergebnis der Explosionsverbrennung führt der Motor 510 Abgas mit NOx (Stickoxiden) und PM (Partikelausstoß) durch das Reinigungssystem 10, das im Abgassystem des Fahrzeugs 500 vorgesehen ist, an die Atmosphäre ab. Es wird darauf hingewiesen, dass die Ausgestaltung des in 1 gezeigten und in der ersten Ausführungsform verwendeten Fahrzeugs in ähnlicher Weise in anderen Ausführungsformen verwendet werden kann.
  • Das Reinigungssystem 10 weist diverse Typen von Abgasreinigungseinheiten auf, die an einem Auspuffrohr 11 (Abgasstrang) vorgesehen sind. Das Auspuffrohr 11 ist mit dem Motor 510 über einen Krümmer 11a auf der Seite zum Motor 510 hin (auf der stromaufwärtigen Seite bezüglich der Strömungsrichtung des Abgases) verbunden und weist ein Schalldämpferendrohr 11b auf der am weitesten stromabwärtigen Seite relativ zur Strömungsrichtung des Abgases auf. Ein dritter Temperatursensor 193 zum Erfassen der Temperatur des Kühlmittels ist am Motor 510 vorgesehen. Das Reinigungssystem 10 weist einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) 12, einen Dieselpartikelfilter (DPF) 13, eine Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20, eine selektive katalytische Reduktionseinheit (SCR) 14 und einen Ammoniakschlupf-Dieseloxidationskatalysator (NH3 DOC) 15 auf, die in dieser Reihenfolge am Auspuffrohr 11 auf der stromaufwärtigen Seite relativ zur Strömungsrichtung des Abgases vorgesehen sind. Eine Kraftstoffeinspritzeinheit 17 kann am Auspuffrohr 11 stromaufwärts des DOC 12 angeordnet sein, und eine Harnstoffwassereinspritzeinheit 18 ist stromaufwärts der SCR-Einheit 14 angeordnet. Ein erster Temperatursensor 191 ist an der Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 angeordnet, und ein zweiter Temperatursensor 192 ist stromaufwärts der Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 angeordnet. Der erste Temperatursensor 191 kann auf der stromaufwärtigen Seite oder der stromabwärtigen Seite der Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 angeordnet sein. Der zweite Temperatursensor 192 kann an jeglichem Ort angeordnet sein, wo er die Temperatur des in die Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 eingeführten Abgases erfassen kann, zum Beispiel auf der stromabwärtigen Seite (Auslassseite) des DPF 13. Es wird darauf hingewiesen, dass der Ausdruck ”am Auspuffrohr” in der vorliegenden Ausführungsform sowohl den Fall, dass eine relevante Einheit oder dergleichen im Innern des Auspuffrohrs vorgesehen ist, als auch den Fall einschließt, dass eine relevante Einheit oder dergleichen in der Mitte des Auspuffrohrs vorgesehen ist (eine relevante Einheit oder dergleichen bildet einen Teil des Auspuffrohrs).
  • Der Dieseloxidationskatalysator 12 enthält ein Edelmetall wie z. B. Platin (Pt), Palladium (Pd) oder dergleichen als Katalysator. Der Dieseloxidationskatalysator 12 oxidiert Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoff (HC), die unverbrannte Gaskomponenten im Abgas sind, und wandelt sie in Kohlendioxid (CO2) und Wasser (H2O) um und oxidiert Stickstoffmonoxid (NO) im Abgas und wandelt es in Stickstoffdioxid (NO2) um.
  • Der Dieselpartikelfilter 13 ist ein Filter, der den Partikelausstoß (PM) im Abgas in feinen Leerstellen einer porösen Keramik ansammelt. Ein Metallkatalysator wie z. B. Platin oder dergleichen wird auf die Oberfläche der porösen Keramik aufgebracht. Der Dieselpartikelfilter 13 wird wie folgt natürlich regeneriert. In Anwesenheit von durch den Dieseloxidationskatalysator 12 erzeugtem NO2 reagiert der Partikelausstoß chemisch mit dem Katalysator in einer Atmosphäre von 250 bis 300°C und wird in Kohlendioxid (CO2) und Wasser (H2O) umgewandelt, wodurch der Dieselpartikelfilter 13 regeneriert wird. Der Dieselpartikelfilter 13 kann auch mittels zwangsweiser Regenerierung regeneriert werden. Genauer gesagt wird Kraftstoff dem Dieseloxidationskatalysator 12 direkt durch die Kraftstoffeinspritzeinheit 17 oder indirekt vom Motor 510 im Auspufftakt zugeführt, und aus dem Kraftstoff stammender Kohlenwasserstoff wird katalytisch verbrannt, was die Temperatur des Abgases auf 450°C oder mehr erhöht, wodurch die angesammelten Partikel oxidiert werden. Somit ist der Dieselpartikelfilter 13 regeneriert.
  • Die selektive katalytische Reduktionseinheit (SCR) 14 ist eine Einrichtung, die einen Katalysator auf Zeolith-Basis oder einen Katalysator auf Vanadium-Basis umfasst und NOx selektiv reduziert. Im Allgemeinen arbeitet die selektive katalytische Reduktionseinheit 14 wie folgt. Harnstoffwasser wird durch die Harnstoffwassereinspritzeinheit 18 an einer Stelle vor dem Einlass der selektiven katalytischen Reduktionseinheit 14 auf das Abgas gesprüht. Die selektive katalytische Reduktionseinheit 14 erzeugt durch thermische Zersetzung des Harnstoffwassers und eine Hydrolysereaktion Ammoniak (NH3) und wandelt die NOx-Komponente des Abgases in Stickstoff (N2) und Wasser (H2O) um. Entsprechend muss an der Stelle vor dem Einlass der selektiven katalytischen Reduktionseinheit 14 das Abgas eine geeignete Temperatur (zum Beispiel 200°C oder mehr) aufweisen, um Ammoniak aus dem Harnstoffwasser zu erhalten.
  • Der Ammoniakschlupf-Dieseloxidationskatalysator 15 umfasst den gleichen Katalysator wie der Dieseloxidationskatalysator 12. Der Ammoniakschlupf-Dieseloxidationskatalysator 15 oxidiert und zersetzt nicht für die Reaktion verwendetes Ammoniak an der selektiven katalytischen Reduktionseinheit 14, um dadurch Stickstoff oder NOx zu erzeugen.
  • Die Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird nun näher beschrieben. 2 ist eine äußere perspektivische Ansicht, die schematisch die Struktur der Abgastemperatur-Steuereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. 3 ist eine schematische Querschnittsansicht der Abgastemperatur-Steuereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform entlang Linie 3-3 in 2.
  • Die Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 weist ein Gehäuse 201, ein erstes Strömungskanalrohr 21, ein zweites Strömungskanalrohr 22, ein Wärmereservoir 30, ein Heizelement 31, ein wärmeisolierendes Material 23 und ein Strömungskanal-Umschaltventil 25 auf. Es wird angemerkt, dass für den Fall, dass die Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 keine Steuereinheit 60 umfasst, wie dies weiter unten beschrieben ist, die Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 als Abgastemperatur-Einstelleinrichtung bezeichnet werden kann. Das Gehäuse 201 ist aus rostfreiem Stahl oder Stahlblech mit einer Anti-Oxidations-Behandlung gebildet. Das erste Strömungskanalrohr 21 definiert einen ersten Strömungskanal 21a, durch den das Abgas strömt, und das zweite Strömungskanalrohr 22 definiert einen zweiten Strömungskanal 22a, durch den das Abgas strömt. Das erste Strömungskanalrohr 21 und das zweite Strömungskanalrohr 22 sind parallel zueinander angeordnet. Das Gehäuse 201 weist eine Einführungsöffnung 20a zum Einführen des Abgases in das Innere des Gehäuses 201 und eine Auslassöffnung 20b zum Abführen des Abgases nach außen auf. Die Einführungsöffnung 20a steht in Verbindung mit dem ersten Strömungskanalrohr 21 und dem zweiten Strömungskanalrohr 22, und die Auslassöffnung 20b steht in Verbindung mit dem ersten Strömungskanalrohr 21 und dem zweiten Strömungskanalrohr 22. Obwohl das erste Strömungskanalrohr 21 und das zweite Strömungskanalrohr 22 die Form eines hohlen Parallelepipeds haben, können sie auch eine zylindrische Form oder eine andere Form haben.
  • Auf einer Seite des Gehäuses 201, wo die Einführungsöffnung 20a vorgesehen ist, ist das Strömungskanal-Umschaltventil 25 ausgebildet, welches das Strömungskanalrohr, durch welches das Abgas strömt, zwischen dem ersten Strömungskanalrohr 21 und dem zweiten Strömungskanalrohr 22 umschaltet. Das Strömungskanal-Umschaltventil 25 kann ein Umschaltventil, bei dem ein selektives Umschalten zwischen den Strömungskanälen durch eine Schwenkbewegung eines plattenförmigen Ventilkörpers um eine Welle an einem Ende des Ventilkörpers realisiert wird, wie dies in den Zeichnungen gezeigt ist, ein Umschaltventil, bei dem ein selektives Umschalten zwischen den Strömungskanälen durch Drehung eines Rotationsventilkörpers um seine Achse realisiert wird, wobei der Rotationsventilkörper darin ausgebildete Verbindungsdurchgänge aufweist, oder ein Umschaltventil sein, bei dem das selektive Umschalten zwischen den Strömungskanälen durch eine gerade Bewegung eines plattenförmigen Ventilkörpers realisiert wird. Zu den Beispielen für einen Aktuator zum Ansteuern des Ventilkörpers zählen ein Motor, wie z. B. ein Schrittmotor, ein elektromagnetischer Aktuator und ein Aktuator unter Verwendung eines Fluids wie z. B. Luft oder Öl. Es wird angemerkt, dass es Fälle gibt, wie dies weiter unten beschrieben ist, wo das Umschalten zwischen den Strömungskanälen nicht selektiv sein muss, d. h. nicht exklusiv. In einem derartigen Fall ist es notwendig, dass das Strömungskanal-Umschaltventil 25 das durch die Einführungsöffnung 20a eingeführte Abgas in das erste und das zweite Strömungskanalrohr 21 und 22 einführt. Das Strömungskanal-Umschaltventil 25 kann für sowohl das Strömungskanalrohr 21 als auch das Strömungskanalrohr 22 vorgesehen sein. In diesem Fall ist es möglich, ein Strömungskanalrohr zu schließen und die Strömungsrate des zum anderen Strömungskanalrohr fließenden Abgases einzustellen. Die Abgasströmungsraten an den beiden Strömungskanalrohren können nämlich unabhängig gesteuert werden.
  • Das Wärmereservoir 30 ist innerhalb des ersten Strömungskanalrohrs 21 angeordnet, um das Innere des Strömungskanalrohrs 21 teilweise einzunehmen. Obwohl das Wärmereservoir 30 eine rechteckige Parallelepipedform entsprechend der Form des ersten Strömungskanalrohrs 21 hat, kann das Wärmereservoir 30 auch eine kreisförmige Säulenform oder eine andere Form haben. Das Wärmereservoir 30 kann ein Keramikelement, ein gesinterter Körper aus Metallpulver, eine Metallwabe, ein Streckmetall und dergleichen sein, die jeweils interne Strömungskanäle aufweisen, durch die das Abgas strömen kann. Ebenso kann ein latentes Wärmereservoir aus einem geschmolzenen Salz oder dergleichen als Wärmereservoir 30 verwendet werden. Es wird angemerkt, dass die internen Strömungskanäle bewusst gebildete Strömungskanäle (zum Beispiel gerade Strömungskanäle) oder Strömungskanäle (zum Beispiel mäandernde Strömungskanäle) sein können, die durch Leerstellen aufgrund der Eigenschaften des Materials gebildet werden. Es wird angemerkt, dass je nach der benötigten Wärmekapazität das Wärmereservoir 30 im ersten Strömungskanalrohr 21 angeordnet sein kann, so dass das Wärmereservoir 30 den gesamten Innenraum des ersten Strömungskanalrohrs 21 einnehmen kann.
  • Das Heizelement (die Heizung) 31 ist im Wärmereservoir 30 eingebettet. In dem in 2 und 3 gezeigten Beispiel hat das Heizelement 31, da das erste Strömungskanalrohr 21 eine rechteckige Parallelepipedform und das Wärmereservoir 30 ebenfalls eine entsprechende Parallelepipedform hat, eine rechteckige spiralförmige Querschnittsform. Jedoch kann das Heizelement 31 auch eine kreisförmige spiralförmige Querschnittsform aufweisen. Da das Heizelement 31 zum Speichern von Wärme im Wärmereservoir 30 verwendet wird, kann das Heizelement 31 teilweise oder vollständig im Wärmereservoir 30 eingebettet sein oder kann nahe an oder verbunden mit einem Teil oder der Gesamtheit der äußeren Umfangsfläche des Wärmereservoirs 30 angeordnet sein. Das Heizelement 31 kann ein Heizelement sein, das durch Stapeln von mehreren flachen oder gewellten Metallplatten oder von flachen oder gewellten Metallplatten in einer derartigen Weise gebildet ist, dass sie sind voneinander beabstandet sind, und wobei die Platten selbst bei Bestromung Wärme erzeugen. In diesem Fall ist es erwünscht, dass Löcher in den Metallplatten oder Unregelmäßigkeiten an den Metallplatten gebildet sind, um ihre Wärmeerzeugungsflächen zu vergrößern. Mehrere Heizelemente, die jeweils eine stabartige Form haben und die in die internen Strömungskanäle des Wärmereservoirs 30 eingeführt sind und sich entlang der Strömungsrichtung des Abgases erstrecken, können als Heizelement 31 verwendet werden. Es wird angemerkt, dass das Heizelement in der vorliegenden Ausführungsform ein Widerstandsheizelement (Wärmeerzeugungselement) sein kann, dessen Umfang nicht mit einem Isoliermaterial bedeckt ist und das selbst Wärme erzeugt, wenn Elektrizität zugeführt wird. Zum Beispiel kann das Heizelement ein drahtförmiges Heizelement wie z. B. Nickel-Chrom-Draht, Kupfer-Draht oder Wolfram-Draht sein. Alternativ kann das Heizelement 31 ein plattenförmiges blankes Metallelement aus zum Beispiel rostfreiem Stahl, Kupfer oder Aluminium sein. Alternativ kann das Heizelement 31 aus einem nichtmetallischen Material gebildet sein (z. B. Siliziumcarbid, Kohlenstoff, usw.), das eine kleine Wärmekapazität hat und nicht als Wärmereservoir wirken kann. Alternativ kann das Heizelement 31 ein Heizelement sein, das ein Widerstandsheizelement aufweist, das in einem Gehäuse angeordnet und mit Pulver aus einem anorganischen Isoliermaterial wie z. B. Magnesia bedeckt ist, d. h. das Heizelement 31 kann ein allgemein ”Heizung” genanntes Heizelement sein.
  • Es wird angemerkt, dass für den Fall, dass das Heizelement 31 durch gestapelte Platten gebildet ist und einen spiralförmigen Querschnitt aufweist, das Heizelement 31 als Wärmereservoir 30 verwendet werden kann. Da jede Metallplatte die Funktion eines Wärmeerzeugungselements und eines Wärmespeicherelements annehmen kann, kann das Heizelement 31 als Wärmereservoir 30 mit einer vorbestimmten Wärmekapazität dienen. In diesem Fall können die Trennräume zwischen den gestapelten Platten als interne Strömungskanäle wirken. Weiterhin muss das Heizelement 31 nicht im Wärmereservoir 30 eingebettet sein und kann auf der stromaufwärtigen Seite (der Motorseite) oder der stromabwärtigen Seite des Wärmereservoirs 30 nahe dem Wärmereservoir 30 angeordnet sein. Es wird nämlich der Position des Heizelements 31 keine Einschränkung auferlegt, solange das Heizelement 31 das Wärmereservoir 30 erwärmen kann und bewirkt, dass das Wärmereservoir 30 Wärme speichert.
  • Das wärmeisolierende Material 23 ist in dem Raum zwischen dem Gehäuse 201 und dem ersten Strömungskanalrohr 21 und dem zweiten Strömungskanalrohr 22 angeordnet oder wird dort eingebracht. Zum Beispiel wird ein plattenförmiges Material aus Keramik, ein zylindrisches Hartkeramikmaterial oder ein schaumbares Keramikmaterial als wärmeisolierendes Material 23 verwendet. Als Ergebnis des Vorsehens des wärmeisolierenden Materials 23 kann die zum Metallgehäuse 201 geleitete Wärmemenge reduziert werden, und die wärmeisolierende Wirkung der Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 kann auf einem gewünschten Niveau gehalten werden. Es wird angemerkt, dass zur weiteren Verbesserung der Wärmeisolationseigenschaften das Gehäuse 201 eine doppelwandige Struktur haben kann, bei der eine Luftschicht zwischen den beiden Wänden vorgesehen ist.
  • Das Umschalten des Strömungskanal-Umschaltventils 25 gemäß dem Betriebszustand des Fahrzeugs und das Erwärmen des Wärmereservoirs 30 durch das Heizelement 31, nämlich der Betrieb der Abgastemperatur-Steuereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform, wird mit Bezug auf 4 bis 9 beschrieben. 4 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Betriebszustand der Abgastemperatur-Steuereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zum Zeitpunkt eines Kaltstarts zeigt. 5 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Betriebszustand der Abgastemperatur-Steuereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zum Zeitpunkt eines stationären Betriebs zeigt. 6 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Betriebszustand der Abgastemperatur-Steuereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zum Zeitpunkt einer Verzögerung und zum Zeitpunkt einer geringen Last zeigt. 7 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Betriebszustand der Abgastemperatur-Steuereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zum Zeitpunkt einer Beschleunigung zeigt. 8 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Betriebszustand der Abgastemperatur-Steuereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zum Zeitpunkt einer schnellen Beschleunigung oder zum Zeitpunkt einer Beschleunigung in einem Zustand zeigt, in dem das Wärmereservoir noch keine ausreichende Wärmemenge gespeichert hat. 9 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Betriebszustand der Abgastemperatur-Steuereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zum Zeitpunkt einer hohen Last und zum Zeitpunkt einer Regenerierung des DPF zeigt.
  • Für den Fall, dass der Betriebszustand des Fahrzeugs der Zustand eines Kaltstarts ist, wie dies in 4 gezeigt ist, wird das Strömungskanal-Umschaltventil 25 so geschaltet, dass das erste Strömungskanalrohr 21 geschlossen wird und das Abgas vom Motor 510 zum zweiten Strömungskanalrohr 22 geführt wird, d. h. zum zweiten Strömungskanal 22a. Dieser Vorgang wird aus folgendem Grund ausgeführt. Zum Zeitpunkt des Kaltstarts ist die Temperatur des Abgases niedrig (zum Beispiel etwa 50°C). Daher nimmt, wenn das Wärmereservoir 30 dem Abgas ausgesetzt wird, die Temperatur (Wärmespeichermenge) des Wärmereservoirs 30 ab. Ebenso wird, da keine Wärme im Wärmereservoir 30 gespeichert ist, selbst wenn das Abgas und das Wärmereservoir 30 in Kontakt miteinander gebracht sind, keine Zunahme der Temperatur des Abgases erwartet. Auch wird, da der Schalter 61 offen ist, das Heizelement 31 nicht bestromt. Es wird angemerkt, dass ein durch die Batterie bestromtes zweites Heizelement 35 an der Auslassöffnung 20b vorgesehen ist. Zum Zeitpunkt eines Kaltstarts wird das zweite Heizelement 35 zum Erwärmen des Abgases bestromt.
  • Für den Fall, dass der Betriebszustand des Fahrzeugs ein stationärer Betriebszustand ist, wie dies in 5 gezeigt ist, wird das Strömungskanal-Umschaltventil 25 so geschaltet, dass eine Verbindung zwischen der Einführungsöffnung 20a und dem ersten und zweiten Strömungskanalrohr 21 und 22 hergestellt wird, um dadurch das Abgas vom Motor 510 zum ersten und zweiten Strömungskanalrohr 21 und 22 zu führen, d. h. zum ersten und zweiten Strömungskanal 21a und 22a. Dieser Vorgang wird aus folgendem Grund ausgeführt. Zum Zeitpunkt eines stationären Betriebs nimmt die Temperatur des in die Abgastemperatur-Steuereinrichtung eingeführten Abgases auf etwa 200°C zu. Daher ist es möglich, das Wärmereservoir 30 durch Beaufschlagen des Wärmereservoirs 30 mit dem Abgas zu erwärmen, um dadurch zu bewirken, dass das Wärmereservoir 30 Wärme speichert. Da der Schalter 61 offen ist, wird weder das Heizelement 31 noch das zweite Heizelement 35 bestromt.
  • Für den Fall, dass der Betriebszustand des Fahrzeugs ein Verzögerungs- oder Niedriglastzustand ist, wie dies in 6 gezeigt ist, wird das Strömungskanal-Umschaltventil 25 so geschaltet, dass das erste Strömungskanalrohr 21 geschlossen wird und das Abgas vom Motor 510 zum zweiten Strömungskanalrohr 22 geführt wird, d. h. zum zweiten Strömungskanal 22a. Wie dies weiter unten beschrieben ist, kann zum Zeitpunkt einer Verzögerung das Fahrzeug gemäß der vorliegenden Ausführungsform die kinetische Energie zum Zeitpunkt einer Verzögerung als elektrische Energie sammeln, indem ein Generator verwendet und dadurch regenerative elektrische Leistung erhalten wird. Im Hinblick hierauf wird zum Zeitpunkt einer Verzögerung der Schalter 61 geschlossen, um somit zu bewirken, dass das Heizelement 31 durch Verwendung der regenerativen elektrischen Leistung Wärme erzeugt, und dadurch Wärme im Wärmereservoir 30 gespeichert wird. Ebenso wird für den Fall, dass die Last des Fahrzeugs niedrig ist und die Fahrzeugbatterie eine überschüssige Menge von elektrischer Leistung speichert, der Schalter 61 geschlossen, um somit zu bewirken, dass das Heizelement 31 durch Verwendung der elektrischen Leistung der Fahrzeugbatterie Wärme erzeugt, und dadurch weshalb im Wärmereservoir 30 gespeichert wird. Ein Grund, warum das erste Strömungskanalrohr 21 in jedem Fall geschlossen ist, ist es, zu verhindern, dass das Abgas die durch das Heizelement 31 erzeugte Wärme oder die im Wärmereservoir 30 gespeicherte Wärme aufnimmt, um dadurch zu erlauben, dass das Wärmereservoir 30 eine größere Wärmemenge speichert. Ein weiterer Grund, weshalb das erste Strömungskanalrohr 21 geschlossen ist, ist es, dass zum Zeitpunkt einer Verzögerung aus einem stationären Betriebszustand oder zum Zeitpunkt eines Übergangs in einen Niedriglastzustand kaum NOx, HC, CO etc. emittiert werden, und es nicht notwendig ist, das Abgas durch das Heizelement 31 oder das Wärmereservoir 30 zu erwärmen. Es wird angemerkt, dass die Zufuhr von Elektrizität zum zweiten Heizelement 35 ebenfalls nicht ausgeführt wird.
  • Für den Fall, dass der Betriebszustand des Fahrzeugs ein Beschleunigungszustand ist, und das Wärmereservoir 30 eine ausreichende Wärmemenge speichert, wie dies in 7 gezeigt ist, wird das Strömungskanal-Umschaltventil 25 so geschaltet, dass das zweite Strömungskanalrohr 22 geschlossen wird, und das Abgas vom Motor 510 zum ersten Strömungskanalrohr 21 geführt wird, d. h. zum ersten Strömungskanal 21a. Zum Zeitpunkt einer Beschleunigung nimmt die Motorlast zu, die Menge von emittiertem NOx nimmt zu, und die Strömungsrate des Abgases selbst nimmt zu. Daher kann, falls das Abgas direkt in die SCR-Einheit 14 eingeführt wird, die Temperatur der SCR-Einheit 14 niedriger werden als eine für ihren Betrieb geeignete Temperatur. Im Hinblick hierauf wird, um die SCR-Einheit 14 in einem ausreichenden Maß zu aktivieren, das Abgas durch die im Wärmereservoir 30 gespeicherte Wärme erwärmt, um so die Temperatur der SCR-Einheit 14 auf die für ihren Betrieb geeignete Temperatur zu erhöhen und dadurch zu erlauben, dass die SCR-Einheit 14 NOx in einer vergrößerten Menge verarbeitet. Ebenso wird weder das Heizelement 31 noch das zweite Heizelement 35 bestromt, da der Schalter 61 offen ist.
  • Für den Fall, dass der Betriebszustand des Fahrzeugs der Zustand einer schnellen Beschleunigung ist, oder für den Fall, dass der Betriebszustand des Fahrzeugs ein Beschleunigungszustand ist und das Wärmereservoir 30 noch keine ausreichende Wärmemenge gespeichert hat, wie dies in 8 gezeigt ist, wird das Strömungskanal-Umschaltventil 25 so geschaltet, dass das zweite Strömungskanalrohr 22 geschlossen wird und das Abgas vom Motor 510 zum ersten Strömungskanalrohr 21 geführt wird, d. h. zum ersten Strömungskanal 21a. Auch wird aus folgendem Grund Zufuhr von Elektrizität zum zweiten Heizelement 35 ausgeführt. Zum Zeitpunkt einer schnellen Beschleunigung nimmt die Motorlast zu, die Menge von emittiertem NOx nimmt zu, und die Strömungsrate des Abgases nimmt erheblich zu. Daher kann das Abgas nicht in einem ausreichenden Maß nur durch die im Wärmereservoir 30 gespeicherte Wärme erwärmt werden. Daher wird der Mangel an Wärme durch die durch das zweite Heizelement 35 erzeugte Wärme ergänzt. Ein weiterer Grund, weshalb die Zufuhr von Elektrizität zum zweiten Heizelement 35 ausgeführt wird, ist wie folgt. Für den Fall, dass das Fahrzeug in einem Zustand beschleunigt, in dem die im Wärmereservoir 30 gespeicherte Wärmemenge nicht ausreichend ist, kann das Abgas mit erhöhter Strömungsrate nicht in einem ausreichenden Maß nur durch die im Wärmereservoir 30 gespeicherte Wärme erwärmt werden. Daher wird der Mangel an Wärme durch die durch das zweite Heizelement 35 erzeugte Wärme ergänzt. Es wird angemerkt, dass der Schalter 61 offen ist. Auch kann für den Fall, dass die Summe der als Ergebnis der Bestromung des zweiten Heizelements 35 erzeugten Wärmemenge und der im Wärmereservoir 30 gespeicherten Wärmemenge kleiner ist als die benötigte Wärmemenge, zusätzlich zum zweiten Heizelement 35 das Heizelement 31 veranlasst werden, Wärme durch Verwendung von anderer elektrischer Leistung als der regenerativen elektrischen Leistung zu erzeugen, zum Beispiel durch Verwendung der elektrischen Leistung der Batterie 42. Alternativ kann nur das Heizelement 31 veranlasst werden, Wärme zu erzeugen, ohne dass das zweite Heizelement 35 veranlasst wird, Wärme zu erzeugen.
  • Für den Fall, dass der Betriebszustand des Fahrzeugs ein Hochlastzustand oder ein Zustand ist, in dem der DPF regeneriert wird, wie dies in 9 gezeigt ist, wird das Strömungskanal-Umschaltventil 25 so geschaltet, dass das zweite Strömungskanalrohr 22 geschlossen wird und das Abgas vom Motor 510 zum ersten Strömungskanalrohr 21 geleitet wird, d. h. zum ersten Strömungskanal 21a. Zum Zeitpunkt einer hohen Last oder zum Zeitpunkt einer Regenerierung des DPF steigt die Temperatur des Abgases innerhalb einer kurzen Zeit auf etwa 400°C an, und eine Leckage von NH3 kann an der SCR-Einheit 14 auftreten. Im Hinblick hierauf wird die thermische Energie des Abgases mit einer übermäßig hohen Temperatur durch das Wärmereservoir 30 absorbiert, um so die Anstiegsgeschwindigkeit der Temperatur des Abgases herabzusetzen und dadurch die Leckage von NH3 zu unterdrücken. Es wird angemerkt, dass, da der Schalter 61 offen ist, weder das Heizelement 31 noch das zweite Heizelement 35 bestromt wird.
  • Obwohl die Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 gemäß der vorliegenden, in 2 und 3 gezeigten Ausführungsform das erste Strömungskanalrohr 21 und das zweite Strömungskanalrohr 22 aufweist, die parallel in horizontaler Richtung angeordnet sind, kann die Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 ein erstes Strömungskanalrohr 21 und ein zweites Strömungskanalrohr 22 aufweisen, die parallel in vertikaler Richtung angeordnet sind, wie dies in 10 gezeigt ist. 10 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Modifikation der Abgastemperatur-Steuereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Zum Beispiel kann für den Fall, dass kein sich in horizontaler Richtung erstreckender Montageraum existiert und ein sich in vertikaler Richtung erstreckender Montageraum gefunden werden kann, die Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 gemäß der ersten Ausführungsform am Fahrzeug angebracht werden (im sich in vertikaler Richtung erstreckenden Montageraum).
  • 11 ist ein Blockdiagramm, das schematisch die elektrischen Verbindungen zwischen den elektrischen Komponenten im Fahrzeug mit dem Wärmereservoir gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Das Fahrzeug 500 weist einen Generator 40 auf, der durch die Antriebskraft des Motors 510 angetrieben wird. Der Motor 510 weist eine Motorscheibe 511 zum Liefern der Antriebskraft (Ausgang) von einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) an den Generator 40 auf. Der Generator 40 weist eine Generatorscheibe 401 zum Aufnehmen der vom Motor 510 bereitgestellten Antriebskraft auf. Die Motorscheibe 511 und die Generatorscheibe 401 sind mechanisch durch einen Riemen 512 verbunden, wodurch die Antriebskraft des Motors 510 durch den Riemen 512 auf den Generator 40 übertragen wird.
  • Das Fahrzeug 500 weist das Strömungskanal-Umschaltventil 25, Fahrzeugzubehör 41, die Batterie 42, eine Steuereinheit 60, ein erstes Relais 61, ein zweites Relais 62, ein drittes Relais 63, den ersten Temperatursensor 191, den zweiten Temperatursensor 192 und den dritten Temperatursensor 193 auf. Das Strömungskanal-Umschaltventil 25, das die weiter oben beschriebene Struktur aufweist, ist mit der Steuereinheit 60 durch eine Steuersignalleitung verbunden. Der Ventilkörper des Strömungskanal-Umschaltventils 25 wird durch seinen Aktuator gemäß dem Steuersignal von der Steuereinheit 60 angesteuert, wodurch der Strömungskanal des Abgases auf das erste Strömungskanalrohr 21, auf das zweite Strömungskanalrohr 22 oder auf das erste und zweite Strömungskanalrohr 21 und 22 geschaltet wird. Die Steuereinheit 60 wirkt als Temperatursteuerungsabschnitt zum Einstellen der Temperatur des aus der Abgastemperatur-Steuereinrichtung austretenden Abgases 20.
  • Das Fahrzeugzubehör 41 ist ein Zubehör, das verwendet wird, wenn das Fahrzeug fährt und das durch den elektrischen Leistungsausgang vom Generator 40 oder durch die in der Batterie 42 gespeicherte elektrische Leistung angetrieben wird (Leistung verbraucht). Beispiele für das Fahrzeugzubehör 41 sind die Frontscheinwerfer, ein Audiosystem, ein Navigationssystem und eine elektrische Heizung.
  • Der Ausgangsanschluss des Generators 40 ist durch das erste Relais 61 mit dem Heizelement 31 elektrisch verbunden. Ebenso ist der Ausgangsanschluss des Generators 40 durch das dritte Relais 63 mit dem Fahrzeugzubehör 41 elektrisch verbunden und ist durch ein Strommessgerät 64 mit dem positiven Anschluss (+) der Batterie 42 elektrisch verbunden. Der positive Anschluss (+) der Batterie 42 ist durch das zweite Relais 62 mit dem zweiten Heizelement 35 elektrisch verbunden. Es wird angemerkt, dass ein DC/DC-Wandler zur Erhöhung der Spannung oder zur Erniedrigung der Spannung in einer sich vom Generator 40 zum Fahrzeugzubehör 41 und zur Batterie 42 erstreckenden Leitung angeordnet sein kann. Die Masseanschlüsse des Generators 40, des Fahrzeugzubehör 41, des Heizelements 31 und des zweiten Heizelements 35 sind mit dem negativen Anschluss (–) der Batterie 42 über Masse elektrisch verbunden.
  • Das erste Relais 61 ist ein Schalter, der das Heizelement 31 ein- und ausschaltet, nämlich die Zufuhr von elektrischer Leistung zum Heizelement 31 erlaubt oder unterbricht. Das zweite Relais 62 ist ein Schalter, der das zweite Heizelement 35 ein- und ausschaltet, nämlich die Zufuhr von elektrischer Leistung zum zweiten Heizelement 35 erlaubt oder unterbricht. Das dritte Relais 63 ist ein Schalter, der die Zufuhr von durch den Generator 40 erzeugter elektrischer Leistung zum Zubehör 41 und zur Batterie 42 erlaubt oder unterbricht. Die Relais 61 bis 63 sind durch Steuersignalleitungen mit der Steuereinheit 60 verbunden und werden durch die Steuersignale von der Steuereinheit 60 eingeschaltet (geschlossen) und ausgeschaltet (geöffnet). Das Strommessgerät 64 erfasst den Ausgangsstrom der Batterie 42 und stellt den erfassten Ausgangsstrom über eine Signalleitung an die Steuereinheit 60 bereit. Der erste Temperatursensor 191, der zum Erfassen der Temperatur der Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 (des Wärmereservoirs 30) verwendet wird, und der zweite Temperatursensor 192, der zum Erfassen der Temperatur des in die Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 eingeführten Abgases verwendet wird, sind beide über Signalleitungen mit der Steuereinheit 60 verbunden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform kann die durch den Generator 40 erzeugte elektrische Leistung dem Heizelement 31 direkt zugeführt werden, nämlich ohne Speichern der elektrischen Leistung in der Batterie 42, indem das erste Relais 61 eingeschaltet und das dritte Relais 63 ausgeschaltet wird. Zum Beispiel ist es unter der Bedingung, dass die Batterie 42 zum Zeitpunkt einer Verzögerung des Fahrzeugs in einem ordnungsgemäß voll geladenen Zustand ist und die elektrische Leistungsabgabe vom Generator 40 übermäßig stark ist, möglich, den Generator 40 so zu betreiben, dass zur Wärmeerzeugung elektrische Leistung zum Heizelement 31 zugeführt wird. Die durch das Heizelement 31 erzeugte thermische Energie wird zum Erwärmen des Wärmereservoirs 30 verwendet, wodurch Wärme im Wärmereservoir gespeichert wird. Als Ergebnis ist es möglich, die kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie und dann in thermische Energie umzuwandeln, ohne die kinetische Energie zu verbrauchen, um dadurch die thermische Energie im Wärmereservoir 30 zu speichern. Wie dies bereits beschrieben wurde, wird die im Wärmereservoir 30 gespeicherte Wärme dazu verwendet, die Temperatur des Abgases gemäß dem Betriebszustand des Fahrzeugs zu erhöhen. Auch kann für den Fall, dass der Betriebszustand des Fahrzeugs ein Niedriglastzustand ist und die Batterie 42 eine überschüssige Menge von elektrischer Leistung speichert, die Steuereinheit 60 das erste und dritte Relais 61 und 63 einschalten, um dadurch das Heizelement 31 zu veranlassen, Wärme unter Verwendung der elektrischen Leistung von der Batterie 42 zu erzeugen. Das zweite Heizelement 35 erzeugt Wärme unter Verwendung der elektrischen Leistung von der Batterie 42, wenn das zweite Relais 62 eingeschaltet wird.
  • Die Betriebssteuerung für die Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 in der ersten Ausführungsform wird mit Bezug auf 12 beschrieben. 12 ist ein Flussdiagramm, das eine erste Verarbeitungsroutine zum Steuern des Betriebs der Abgastemperatur-Steuereinrichtung in der ersten Ausführungsform zeigt. Die vorliegende Verarbeitungsroutine wird durch die Steuereinheit 60 ausgeführt. Es wird angemerkt, dass die Steuereinheit 60 mindestens einen Prozessor (CPU), Speicher und ein Eingangs/Ausgangs-Interface zum Austauschen von Steuersignalen und Erfassungssignalen mit externen Geräten aufweist. Die CPU, die Speicher und das Eingangs/Ausgangs-Interface sind in den Zeichnungen nicht gezeigt.
  • Die Steuereinheit 60 startet die vorliegende Verarbeitungsroutine, wenn das Fahrzeug gestartet wird, und erfasst den Betriebszustand des Fahrzeugs unter Verwendung von diversen am Fahrzeug vorgesehenen Sensoren. Zum Beispiel kann die Steuereinheit 60 über den Betriebszustand des Fahrzeugs (d. h. einen Beschleunigungszustand, einen Verzögerungszustand oder einen stationären Betriebszustand) auf Grundlage eines von einem Sensor für die Gaspedalbetätigung eingegebenen Eingangssignals und eines vom auf der stromaufwärtigen Seite der Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 angeordneten Temperatursensor 192 eingegebenen Eingangssignals und auf Grundlage eines DPF-Steuersignals entscheiden, ob ein DPF-Regenerierungsvorgang ausgeführt wird oder nicht, und kann auf Grundlage eines Eingangssignals, das vom dritten Temperatursensor 193 eingegeben wird und die Kühlmitteltemperatur darstellt, entscheiden, ob der Motor kalt gestartet wird oder nicht.
  • Die Steuereinheit 60 bestimmt, ob der Betriebszustand des Fahrzeugs ein Kaltstartzustand (Schritt S100) ist oder nicht. Für den Fall, dass die Steuereinheit 60 bestimmt, dass der Betriebszustand des Fahrzeugs ein Kaltstartzustand ist (Schritt S100: Ja), sendet die Steuereinheit 60 ein Steuersignal zum Strömungskanal-Umschaltventil 25, um das erste Strömungskanalrohr 21 (den ersten Strömungskanal 21a) zu schließen (Schritt S102). Wie dies in 4 gezeigt ist, stellt die Steuereinheit 60 eine Verbindung zwischen der Einführungsöffnung 20a und dem zweiten Strömungskanalrohr 22 (dem zweiten Strömungskanal 22a) her, um dadurch das Abgas zum zweiten Strömungskanal 22a zu führen. Die Steuereinheit 60 bestimmt auf Grundlage der vom dritten Temperatursensor 193 eingegebenen Kühlmitteltemperatur, ob das Fahrzeug in einem Kaltstartzustand ist oder nicht, wobei die Kühlmitteltemperatur des Motors 510 erfasst wird. Zum Beispiel bestimmt die Steuereinheit 60 für den Fall, dass die durch den dritten Temperatursensor 193 erfasste Kühlmitteltemperatur 0°C bis 20°C ist, dass das Fahrzeug in einem Kaltstartzustand ist. Alternativ kann die Steuereinheit 60 auf Grundlage der durch den zweiten Temperatursensor 192 erfassten Temperatur des in die Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 eingeführten Abgases (zum Beispiel ist die Temperatur des Abgases 50°C oder niedriger) oder auf Grundlage der Kühlmitteltemperatur und der Abgastemperatur entscheiden, ob das Fahrzeug in einem Kaltstartzustand ist oder nicht. Die Steuereinheit 60 schaltet das dritte Relais 63 aus (Schritt S104), schaltet das zweite Relais ein (Schritt S106) und kehrt zur Erfassung des Betriebszustands zurück. Als Ergebnis des Umschaltens des dritten Relais 63 in die Aus-Stellung wird das Heizelement 31 ausgeschaltet (vom elektrischen Leistungskreis getrennt), und als Ergebnis des Umschaltens des zweiten Relais 62 in der Ein-Stellung wird das zweite Heizelement 35 eingeschaltet. Als Ergebnis wird das in die Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 eingeführte Abgas durch das zweite Heizelement 35 auf eine größere Temperatur erwärmt, wodurch die Temperatur der SCR-Einheit 14 in der darauf folgenden Stufe schnell auf eine geeignete Betriebstemperatur angehoben werden kann.
  • Es wird angemerkt, dass die Steuereinheit 60 entscheiden kann, ob das dritte Relais 63 in der Ein-Stellung ist oder nicht, bevor ein Aus-Signal (Öffnungssignal) an das dritte Relais 63 gesendet wird, und das Aus-Signal an das dritte Relais 63 nur dann gesendet wird, wenn das dritte Relais 63 in der Ein-Stellung ist, oder die Steuereinheit 60 kann das Aus-Signal an das dritte Relais 63 unabhängig von der vorliegenden Stellung des dritten Relais 63 senden. Dieser Vorgang ist der gleiche wie bei der Umschaltsteuerung für das Strömungskanal-Umschaltventil 25 und wie bei der Ein-Aus-Steuerung für das erste und zweite Relais 61 und 62.
  • Für den Fall, dass die Steuereinheit 60 bestimmt, dass der Betriebszustand des Fahrzeugs kein Kaltstartzustand ist (Schritt S100: Nein), bestimmt die Steuereinheit 60, ob der Betriebszustand des Fahrzeugs ein Verzögerungszustand ist oder nicht (Schritt S108). Für den Fall, dass die Steuereinheit 60 bestimmt, dass der Betriebszustand des Fahrzeugs ein Verzögerungszustand ist (Schritt S108: Ja), sendet die Steuereinheit 60 ein Steuersignal an das Strömungskanal-Umschaltventil 25, um das erste Strömungskanalrohr 21 (den ersten Strömungskanal 21a) zu schließen (Schritt Silo), und stellt eine Verbindung zwischen der Einführungsöffnung 20a und dem zweiten Strömungskanalrohr 22 (dem zweiten Strömungskanal 22a) her, um dadurch das Abgas zum zweiten Strömungskanal 22a zu führen, wie dies in 6 gezeigt ist. Die Steuereinheit 60 verhindert nämlich, dass das Wärmereservoir 30 der Strömung des Abgases ausgesetzt wird, um dadurch den Vorgang des Speicherns von Wärme im Wärmereservoir 30 unter Verwendung des Heizelements 31 wirksam auszuführen, was weiter unten beschrieben ist. Für den Fall, dass das Eingangssignal vom Sensor für die Gaspedalbetätigung anzeigt, dass das Gaspedal nicht betätigt ist (der Öffnungsweg (der Betrag der Betätigung des Pedals) ist Null), bestimmt die Steuereinheit 60, dass der Betriebszustand des Fahrzeugs ein Verzögerungszustand ist (Fahren im Leerlauf). Die Steuereinheit 60 schaltet das zweite und dritte Relais 62 und 63 aus (Schritt S112), schaltet das erste Relais 61 ein (Schritt S114) und kehrt zur Erfassung des Betriebszustands zurück. Als Ergebnis des Umschaltens des zweiten und dritten Relais 62 und 63 in die Aus-Stellung wird das zweite Heizelement 35 ausgeschaltet (vom elektrischen Leistungskreis getrennt), und die Verbindung zwischen der Batterie 42 und dem Generator 40 wird unterbrochen. Währenddessen wird als Ergebnis davon, dass das erste Relais 61 eingeschaltet ist, die durch den Generator 40 als Ergebnis der Verzögerung erzeugte regenerative elektrische Leistung dem Heizelement 31 zugeführt, und das Heizelement 31 erzeugt Wärme, die im Wärmereservoir 30 gespeichert wird.
  • Es wird angemerkt, dass zusätzlich zur Entscheidung, ob der Betriebszustand des Fahrzeugs ein Verzögerungszustand ist oder nicht, die Steuereinheit 60 entscheiden kann, ob das Fahrzeug in einem Niedriglastzustand oder nicht. Für den Fall, dass das Fahrzeug in einem Niedriglastzustand ist, kann die Steuereinheit 60 den Abgasströmungskanal der Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 in der gleichen Weise umschalten wie für den Fall, dass das Fahrzeug in einem Verzögerungszustand ist. Die Entscheidung, ob das Fahrzeug in einem Niedriglastzustand ist oder nicht, kann dadurch erfolgen, dass entschieden wird, ob die Betätigung des Gaspedals kleiner als eine vorbestimmte Betätigung ist oder nicht, und ob die Fahrzeuggeschwindigkeit ungefähr konstant ist oder nicht. Für den Fall, dass das Fahrzeug in einem Niedriglastzustand ist, wird, da regenerative elektrische Leistung nicht erhalten werden kann, die Zufuhr von elektrischer Leistung zum Heizelement 31 durch Verwendung der elektrischen Leistung der Batterie 42 ausgeführt. Entsprechend schaltet die Steuereinheit 60 das erste und dritte Relais 61 und 63 aus und schaltet das zweite Relais 62 ein. Der Vorgang des Speicherns von Wärme im Wärmereservoir 30 wird für den Fall, dass das Fahrzeug in einem Niedriglastzustand ist, wenn eine überschüssige Menge von elektrischer Leistung in der Batterie 42 verbleibt, oder im Fall ausgeführt, dass die Batterie 42 in einem Zustand ist, in dem ein Laden durch den Generator 40 nicht notwendig ist.
  • Für den Fall, dass die Steuereinheit 60 bestimmt, dass der Betriebszustand des Fahrzeugs kein Verzögerungszustand ist (Schritt S108: Nein), bestimmt die Steuereinheit 60, ob der Betriebszustand des Fahrzeugs ein Beschleunigungszustand (Schritt S116) ist oder nicht. Für den Fall, dass die Steuereinheit 60 bestimmt, dass der Betriebszustand des Fahrzeugs ein Beschleunigungszustand ist (Schritt S116: Ja), sendet die Steuereinheit 60 ein Steuersignal an das Strömungskanal-Umschaltventil 25, um das zweite Strömungskanalrohr 22 (den zweiten Strömungskanal 22a) zu schließen (Schritt S118) und eine Verbindung zwischen der Einführungsöffnung 20a und dem ersten Strömungskanalrohr 21 (dem ersten Strömungskanal 21a) herzustellen, um dadurch das Abgas zum ersten Strömungskanal 21a zu führen, wie dies in 7 gezeigt ist. Die Steuereinheit 60 bestimmt, dass der Betriebszustand des Fahrzeugs ein Beschleunigungszustand ist, wenn der Betätigungswinkel des Gaspedals gleich oder größer als ein vorbestimmter Winkel ist, und eine Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit pro Zeiteinheit gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist. Die Steuereinheit 60 schaltet das erste bis dritte Relais 61 bis 63 aus (Schritt S120) und kehrt zur Erfassung des Betriebszustands zurück. Als Ergebnis des Umschaltens des ersten bis dritten Relais 61 bis 63 in die Aus-Stellung werden das Heizelement 31 und das zweite Heizelement 35 ausgeschaltet (vom elektrischen Leistungskreis getrennt), und die Verbindung zwischen der Batterie 42 und dem Generator 40 wird unterbrochen. Da die Strömungsrate des Abgases zunimmt und die Menge von NOx zum Zeitpunkt einer Beschleunigung durch Beaufschlagen des Wärmereservoirs 30 mit dem Abgas zunimmt, wird das Abgas durch die im Wärmereservoir 30 gespeicherte thermische Energie erwärmt, wodurch die Temperatur des aus der Abgastemperatur-Steuereinrichtung austretenden Abgases 20 auf eine gewünschte Temperatur erhöht wird. Es wird angemerkt, dass die gewünschte Temperatur eine Temperatur in einem Temperaturbereich ist, in dem die SCR-Einheit 14 korrekt arbeiten kann.
  • Es wird angemerkt, dass zusätzlich zur Entscheidung, ob der Betriebszustand des Fahrzeugs ein Beschleunigungszustand oder nicht, die Steuereinheit 60 entscheiden kann, ob das Fahrzeug in einem schnellen Beschleunigungszustand ist oder nicht. Für den Fall, dass das Fahrzeug in einem schnellen Beschleunigungszustand ist, wie dies in 8 gezeigt ist, kann die Steuereinheit 60 das zweite Relais 62 einschalten (Schritt 122), um das zweite Heizelement 35 zu veranlassen, Wärme unter Verwendung der elektrischen Leistung der Batterie 42 zu erzeugen. In einem schnellen Beschleunigungszustand nimmt die Strömungsrate des Abgases erheblich zu, und das Abgas kann in einigen Fällen nur durch die im Wärmereservoir 30 gespeicherte Wärme nicht auf die gewünschte Temperatur erwärmt werden. Im Hinblick hierauf wird der Mangel an Wärme durch die durch das zweite Heizelement 35 erzeugte Wärme ergänzt. Die Entscheidung, ob das Fahrzeug in einem schnellen Beschleunigungszustand ist oder nicht, kann durch Entscheiden erfolgen, ob ein Kick-down-Schalter, der eingeschaltet wird, wenn das Gaspedal vollständig auf den Boden niedergedrückt wird, eingeschaltet worden ist oder nicht. Auch kann für den Fall, dass das Fahrzeug in einem Beschleunigungszustand ist und die Temperatur des Wärmereservoirs 30 niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist, das Erwärmen des Abgases durch das zweite Heizelement 35 in der gleichen Weise wie im Fall ausgeführt werden, dass das Fahrzeug in einem schnellen Beschleunigungszustand ist. Auch in diesem Fall kann das Abgas, das in einem Beschleunigungszustand eine hohe Strömungsgeschwindigkeit hat, in einigen Fällen nicht auf eine ausreichend hohe Temperatur erwärmt werden. In einem derartigen Fall wird das Erwärmen durch das zweite Heizelement 35 notwendig, um das aus der Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 austretende Abgas auf die gewünschte Temperatur zu erwärmen. Die Temperatur des Wärmereservoirs 30 kann zum Beispiel durch den ersten Temperatursensor 191 erfasst werden.
  • Für den Fall, dass die Steuereinheit 60 bestimmt, dass der Betriebszustand des Fahrzeugs kein Beschleunigungszustand ist (Schritt S116: Nein), bestimmt die Steuereinheit 60, ob der Betriebszustand des Fahrzeugs ein Hochlastzustand ist oder nicht (Schritt S124). Für den Fall, dass die Steuereinheit 60 bestimmt, dass der Betriebszustand des Fahrzeugs ein Hochlastzustand ist (Schritt S124: Ja), sendet die Steuereinheit 60 ein Steuersignal an das Strömungskanal-Umschaltventil 25, um das zweite Strömungskanalrohr 22 (den zweiten Strömungskanal 22a) zu schließen (Schritt S 126) und eine Verbindung zwischen der Einführungsöffnung 20a und dem ersten Strömungskanalrohr 21 (dem ersten Strömungskanal 21a) herzustellen, um dadurch das Abgas zum ersten Strömungskanal 21a zu führen, wie dies in 9 gezeigt ist. Die Steuereinheit 60 kann auf Grundlage des Betätigungswinkels des Gaspedals (durch Entscheiden, ob die Betätigung gleich oder größer als eine vorbestimmte Betätigung ist oder nicht), der Kraftstoffeinspritzmenge, des eingelegten Gangs und der Fahrzeuggeschwindigkeit entscheiden, ob das Fahrzeug in einem Hochlastzustand ist oder nicht. Für den Fall, dass der Betätigungswinkel des Gaspedals groß und die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist, kann nämlich ausgesagt werden, dass das Fahrzeug in einem Hochlastzustand ist. Die Steuereinheit 60 schaltet das erste bis dritte Relais 61 bis 63 aus (Schritt S128) und kehrt zur Erfassung des Betriebszustands zurück. Als Ergebnis des Umschaltens des ersten bis dritten Relais 61 bis 63 in die Aus-Stellung werden das Heizelement 31 und das zweite Heizelement 35 ausgeschaltet (vom elektrischen Leistungskreis getrennt), und die Verbindung zwischen der Batterie 42 und dem Generator 40 wird unterbrochen. Zum Zeitpunkt einer hohen Last nimmt die Temperatur des Abgases zu. Daher wird ein Teil der thermischen Energie des Abgases durch das Wärmereservoir 30 als Ergebnis des Beaufschlagens des Wärmereservoirs 30 mit dem Abgas absorbiert, wodurch die Temperatur des in die Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 eingeführten Abgases auf eine gewünschte Temperatur herabgesetzt wird, bevor das Abgas aus der Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 austritt. Es wird angemerkt, dass die gewünschte Temperatur zum Beispiel eine Temperatur in einem Temperaturbereich ist, in dem keine Leckage von NH3 an der SCR-Einheit 14 auftritt.
  • Es wird angemerkt, dass zusätzlich zur Entscheidung, ob der Betriebszustand des Fahrzeugs ein Hochlastzustand ist oder nicht, die Steuereinheit 60 entscheiden kann, ob das Fahrzeug in einem DPF-Regenerierungszustand ist oder nicht. Für den Fall, dass das Fahrzeug in einem DPF-Regenerierungszustand ist, wie dies in 9 gezeigt ist, kann die Steuereinheit 60 das erste bis dritte Relais 61 bis 63 ausschalten. Im DPF-Regenerierungszustand wird, um den DPF-Katalysator zu regenerieren, eine Nacheinspritzung ausgeführt, und aus dem Kraftstoff stammender Kohlenwasserstoff wird dem DPF 13 zugeführt. Als Ergebnis wird der aus dem Kraftstoff stammende Kohlenwasserstoff am DPF 13 katalytisch verbrannt, wodurch die Abgastemperatur auf 450°C oder mehr zunimmt, und der gesammelte Partikelausstoß wird oxidiert. Somit wird eine zwangsweise Regenerierung ausgeführt. Da der DPF 13 auf der stromaufwärtigen Seite der Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 angeordnet ist, nimmt die Temperatur des in die Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 eingeführten Abgases ebenfalls stark zu. Im Hinblick hierauf wird ein Teil der thermischen Energie des Abgases durch das Wärmereservoir 30 absorbiert, woraufhin das Abgas, dessen Temperatur auf eine gewünschte Temperatur herabgesetzt worden ist, aus der Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 austritt.
  • Für den Fall, dass die Steuereinheit 60 bestimmt, dass der Betriebszustand des Fahrzeugs kein Hochlastzustand ist (Schritt S124: Nein), bestimmt die Steuereinheit 60, dass der Betriebszustand des Fahrzeugs ein stationärer Fahrzustand ist, und sendet ein Steuersignal an das Strömungskanal-Umschaltventil 25, um sowohl das erste als auch das zweite Strömungskanalrohr 21 und 22 (den ersten Strömungskanal 21a und den zweiten Strömungskanal 22a) zu öffnen (Schritt S130), wie dies in 5 gezeigt ist, und kehrt zur Erfassung des Betriebszustands zurück. Der Ausdruck ”sowohl das erste als auch das zweite Strömungskanalrohr 21 und 22 öffnen” bedeutet einen Vorgang der Bewegung des Ventilkörpers in die neutrale Position, so dass die Einführungsöffnung 20a in Verbindung mit dem ersten Strömungskanalrohr 21 (dem ersten Strömungskanal 21a) und dem zweiten Strömungskanalrohr 22 (dem zweiten Strömungskanal 22a) steht, und das Abgas wird zum ersten und zweiten Strömungskanal 21a und 22a geführt. In einem stationären Fahrzustand ist die Strömungsrate des Abgases kleiner als zum Zeitpunkt einer Beschleunigung, und die Temperatur des Abgases ist niedriger als zum Zeitpunkt einer hohen Last. Daher wird ein Teil des Abgases direkt aus der Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 abgelassen, und der restliche Teil des Abgases tritt aus der Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 aus, nachdem Wärme im Wärmereservoir 30 gespeichert worden ist.
  • Die zweite Betriebssteuerung für die Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 wird mit Bezug auf 13 beschrieben. 13 ist ein Flussdiagramm, das eine zweite Verarbeitungsroutine zum Steuern des Betriebs der Abgastemperatur-Steuereinrichtung in der ersten Ausführungsform zeigt. Bei der ersten Verarbeitungsroutine wird der Betrieb der Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 auf Grundlage des Betriebszustands des Fahrzeugs gesteuert. Dagegen wird bei der zweiten Verarbeitungsroutine der Betrieb der Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 auf Grundlage der Temperatur des Abgases und der Temperatur des Wärmereservoirs 30 gesteuert.
  • Die Steuereinheit 60 bestimmt, ob die Temperatur GT des in die Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 eingeführten Abgases eine erste vorbestimmte Temperatur T1 oder größer ist oder nicht (Schritt S200). Die Abgastemperatur GT kann durch den zweiten Temperatursensor 192 erfasst werden. Die erste vorbestimmte Temperatur T1 ist die Temperatur des Abgases zum Zeitpunkt einer hohen Last oder zum Zeitpunkt der DPF-Regenerierung und ist zum Beispiel 400°C. Für den Fall, dass die Temperatur GT des Abgases die erste vorbestimmte Temperatur T1 oder größer ist, ist es, unter Berücksichtigung einer Leckage von NH3 an der SCR-Einheit 14 in der darauffolgenden Stufe, erwünscht, dass die Temperatur des Abgases durch das Wärmereservoir 30 herabgesetzt wird, wie dies bereits beschrieben wurde.
  • Für den Fall, dass die Steuereinheit 60 bestimmt, dass die Abgastemperatur GT gleich oder größer als die erste vorbestimmte Temperatur T1 ist (Schritt S200: Ja), bestimmt die Steuereinheit 60, ob die Temperatur HT des Wärmereservoirs 30 niedriger als eine zweite vorbestimmte Temperatur T2 ist oder nicht (Schritt S202). Die Temperatur HT des Wärmereservoirs kann durch den ersten Temperatursensor 191 erfasst werden. Die zweite vorbestimmte Temperatur T2 ist eine Temperatur, die niedriger ist als die erste vorbestimmte Temperatur T1 und bei der das Wärmereservoir 30 die Temperatur des eingeführten Abgases nicht erhöht, und ist zum Beispiel eine Temperatur, welche die Beziehung von 300°C < T2 < 400°C erfüllt. Für den Fall, dass die Steuereinheit 60 bestimmt, dass die Temperatur HT des Wärmereservoirs niedriger als die zweite vorbestimmte Temperatur T2 ist (Schritt S202: Ja), sendet die Steuereinheit 60 ein Steuersignal an das Strömungskanal-Umschaltventil 25, um das zweite Strömungskanalrohr 22 (den zweiten Strömungskanal 22a) zu schließen (Schritt S204) und eine Verbindung zwischen der Einführungsöffnung 20a und dem ersten Strömungskanalrohr 21 (dem ersten Strömungskanal 21a) herzustellen, um dadurch das Abgas zum ersten Strömungskanal 21a zu führen, wie dies in 9 gezeigt ist. Als Ergebnis kann die Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 das Abgas mit hoher Temperatur nach Erniedrigung seiner Temperatur auf eine vorbestimmte Temperatur oder ohne weitere Erwärmung des Abgases abführen. Danach kehrt die Steuereinheit 60 zur Erfassung des Betriebszustands zurück.
  • Für den Fall, dass die Steuereinheit 60 bestimmt, dass die Temperatur HT des Wärmereservoirs gleich oder größer als die zweite vorbestimmte Temperatur T2 ist (Schritt S202: Nein), sendet die Steuereinheit 60 ein Steuersignal an das Strömungskanal-Umschaltventil 25, um das erste Strömungskanalrohr 21 (den ersten Strömungskanal 21a) zu schließen (Schritt S206) und eine Verbindung zwischen der Einführungsöffnung 20a und dem zweiten Strömungskanalrohr 22 (dem zweiten Strömungskanal 22a) herzustellen, um dadurch das Abgas zum zweiten Strömungskanal 22a zu führen. Danach kehrt die Steuereinheit 60 zur Erfassung des Betriebszustands zurück. Für den Fall, dass die Temperatur HT des Wärmereservoirs 30 gleich oder größer als die zweite vorbestimmte Temperatur T2 ist, wird nicht erwartet, dass das Wärmereservoir 30 die Temperatur des Abgases in einem ausreichenden Maß herabgesetzt. Auch erhöht für den Fall, dass die Temperatur HT des Wärmereservoirs 30 gleich oder größer als 400°C ist, das Wärmereservoir 30 die Temperatur des Abgases weiter. Aus diesen Gründen wird das Abgas aus der Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 abgeführt, ohne dass es dem Wärmereservoir 30 ausgesetzt wird.
  • Für den Fall, dass die Steuereinheit 60 bestimmt, dass die Abgastemperatur GT niedriger als T1 ist (Schritt S200: Nein), bestimmt die Steuereinheit 60, ob die Abgastemperatur GT niedriger als eine dritte vorbestimmte Temperatur T3 ist oder nicht (Schritt S208). Die dritte vorbestimmte Temperatur T3 ist eine Temperatur, die niedriger als die erste vorbestimmte Temperatur T1 ist und die nicht ausreichend hoch zur Aktivierung der SCR-Einheit 14 in der darauf folgenden Stufe ist, und ist zum Beispiel 100°C. Für den Fall, dass die Steuereinheit 60 bestimmt, dass die Abgastemperatur GT niedriger als die dritte vorbestimmte Temperatur T3 ist (Schritt S208: Ja), bestimmt die Steuereinheit 60, ob die Temperatur HT des Wärmereservoirs eine vierte vorbestimmte Temperatur T4 oder größer ist oder nicht (Schritt S210). Die vierte vorbestimmte Temperatur T4 ist eine Temperatur, die größer als die zweite vorbestimmte Temperatur T2 und die dritte vorbestimmte Temperatur T3 ist und bei der die SCR-Einheit 14 in der darauf folgenden Stufe aktiviert werden kann, und ist zum Beispiel 200°C. Für den Fall, dass die Steuereinheit 60 bestimmt, dass die Temperatur HT des Wärmereservoirs gleich oder größer als die vierte vorbestimmte Temperatur T4 ist (Schritt S210: Ja), sendet die Steuereinheit 60 ein Steuersignal an das Strömungskanal-Umschaltventil 25, um das zweite Strömungskanalrohr 22 (den zweiten Strömungskanal 22a) zu schließen (Schritt S212) und eine Verbindung zwischen der Einführungsöffnung 20a und dem ersten Strömungskanalrohr 21 (dem ersten Strömungskanal 21a) herzustellen, um dadurch das Abgas zum ersten Strömungskanal 21a zu führen. Als Ergebnis wird das in die Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 eingeführte Abgas durch das Wärmereservoir 30 mit einer größeren Temperatur erwärmt, wodurch Abgas, dessen Temperatur gleich oder nahe der gewünschten Temperatur ist, abgeführt werden kann. Danach kehrt die Steuereinheit 60 zur Erfassung des Betriebszustands zurück.
  • Für den Fall, dass die Steuereinheit 60 bestimmt, dass die Abgastemperatur GT gleich oder größer als die dritte vorbestimmte dritte Temperatur T3 ist (Schritt S208: Nein), oder für den Fall, dass die Steuereinheit 60 bestimmt, dass die Temperatur HT des Wärmereservoirs niedriger als die vierte vorbestimmte vierte Temperatur T4 ist (Schritt S210: Nein), sendet die Steuereinheit 60 ein Steuersignal an das Strömungskanal-Umschaltventil 25, um das erste Strömungskanalrohr 21 (den ersten Strömungskanal 21a) zu schließen (Schritt S214) und eine Verbindung zwischen der Einführungsöffnung 20a und dem zweiten Strömungskanalrohr 22 (dem zweiten Strömungskanal 22a) herzustellen, um dadurch das Abgas zum zweiten Strömungskanal 22a zu führen. Als Ergebnis wird das in die Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 eingeführte Abgas aus der Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 abgeführt, ohne das Wärmereservoir 30 zu passieren, so dass das abgeführte Abgas eine Temperatur hat, die ausreichend hoch zum Betrieb der SCR-Einheit 14 ist. Es wird angemerkt, dass für den Fall, dass die Schritte S216 und S218, wie weiter unten beschrieben, nicht ausgeführt werden, eine Verbindung zwischen der Einführungsöffnung 20a und dem ersten und zweiten Strömungskanalrohr 21 und 22 (dem ersten und zweiten Strömungskanal 21a und 22a) hergestellt werden kann, um das Abgas zum ersten und zweiten Strömungskanal 21a und 22a zu führen. In diesem Fall wird Abgas, dessen Temperatur ausreichend hoch für den Betrieb der SCR-Einheit 14 ist, durch den zweiten Strömungskanal 22a abgeführt, und durch den ersten Strömungskanal 21a strömendes Abgas erlaubt dem Wärmereservoir 30, Wärme zu speichern.
  • Die Steuereinheit 60 schaltet das zweite und dritte Relais 62 und 63 aus (Schritt S216), schaltet das erste Relais 61 ein (Schritt S218) und kehrt zur Erfassung des Betriebszustands zurück. Es ist erwünscht, dass die Schritte S216 und S218 ausgeführt werden, wenn regenerative elektrische Leistung in einigen Betriebszuständen des Fahrzeugs erhalten wird. Jedoch können die Schritte S216 und S218 für den Fall, dass die elektrische Leistung von der Batterie 42 verwendet wird, ausgeführt werden, falls die Menge der in der Batterie 42 verbleibenden elektrischen Leistung ausreichend groß ist.
  • Als Ergebnis davon, dass das zweite und dritte Relais 62 und 63 ausgeschaltet wird und das erste Relais 61 eingeschaltet wird, wird für den Fall, dass das Fahrzeug in einem Verzögerungszustand ist, die durch den Generator 40 erzeugte regenerative elektrische Leistung dem Heizelement 31 zugeführt, wodurch das Heizelement 31 Wärme erzeugt. Als Ergebnis wird das Wärmereservoir 30 durch das Heizelement 31 erwärmt und kann Wärme zum Erwärmen des Abgases speichern, wenn der Schritt S204 beim nächsten Mal ausgeführt wird.
  • Gemäß der weiter oben beschriebenen Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 der ersten Ausführungsform wird die thermische Energie des Abgases durch das Wärmereservoir 30 gespeichert, und die Temperatur des Abgases wird durch die im Wärmereservoir 30 gespeicherte Wärme erhöht, wodurch die Temperatur des der Abgasreinigungseinheit zugeführten Abgases in einen gewünschten Temperaturbereich oder auf eine gewünschte Temperatur gesteuert werden kann. Für den Fall, dass ein elektrisches Heizelement zum Erwärmen des Abgases verwendet wird, wird eine bestimmte Anlaufzeit benötigt. Dagegen kann für den Fall, dass die im Wärmereservoir 30 gespeicherte Wärme zum Erwärmen des Abgases verwendet wird, die Temperatur des Abgases innerhalb einer kurzen Zeit erhöht werden, ohne dass eine derartige Anlaufzeit benötigt wird. Auch kann, da das Heizelement 31 im Wärmereservoir 30 eingebettet oder nahe dem Wärmereservoir 30 angeordnet ist, Wärme im Wärmereservoir 30 gespeichert werden, ohne nur vom Abgas abhängig zu sein. Weiterhin ist es, da während der Verzögerung des Fahrzeugs erhaltene regenerative elektrische Leistung dem Heizelement 31 zugeführt wird, nicht notwendig, die Verbrennungskraftmaschine 510 zusätzlich zu betreiben (Kraftstoff zu verbrauchen), um elektrische Leistung zu erhalten, die bewirkt, dass das Heizelement 31 Wärme erzeugt, und die während der Verzögerung freigesetzte kinetische Energie kann in elektrische Energie umgewandelt werden, die zum Erzeugen von Wärme durch das Heizelement 31 verwendet wird.
  • Auch kann für den Fall, dass die Temperatur des Abgases relativ hoch ist, die Temperatur des Abgases durch Beaufschlagen des Wärmereservoirs 30 mit Abgas herabgesetzt werden, wodurch Probleme, die auftreten, wenn Abgas mit hoher Temperatur der in der darauf folgenden Stufe vorgesehenen Abgasreinigungseinheit zugeführt wird, zum Beispiel Leckage von NH3 an der SCR-Einheit 14, unterdrückt oder vermieden werden können.
  • Wie dies weiter oben beschrieben ist, kann die Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 gemäß der ersten Ausführungsform die Temperatur des Abgases in den Betriebstemperaturbereich der Reinigungseinheit einstellen, unabhängig von der Temperatur des aus dem Motor 510 austretenden Abgases, ohne dass der Gesamtwirkungsgrad des Fahrzeugs herabgesetzt wird. Als Ergebnis kann die Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 unabhängig vom Betriebszustand des Fahrzeugs das Abgas in einem gewünschten Maß reinigen.
  • Zweite Ausführungsform:
  • Eine Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20A gemäß einer zweiten Ausführungsform wird mit Bezug auf 14 bis 16 beschrieben. Insbesondere wird das Umschalten des Strömungskanal-Umschaltventils 25 gemäß dem Betriebszustand des Fahrzeugs und das Erwärmen des Wärmereservoirs 30 durch das Heizelement 31 beschrieben. 14 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Betriebszustand der Abgastemperatur-Steuereinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform zum Zeitpunkt eines Kaltstarts zeigt. 15 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Betriebszustand der Abgastemperatur-Steuereinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform zum Zeitpunkt einer Verzögerung und zum Zeitpunkt einer geringen Last zeigt. 16 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Betriebszustand der Abgastemperatur-Steuereinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform zum Zeitpunkt einer Beschleunigung zeigt.
  • Die Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20A gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 gemäß der ersten Ausführungsform in dem Punkt, dass eine vorgeschaltete SCR-Einheit 37 unmittelbar nach dem Wärmereservoir 30 vorgesehen ist. Zusätzlich zu dem Wärmereservoir 30 mit dem Heizelement 31 ist die vorgeschaltete SCR-Einheit 37 im ersten Strömungskanalrohr 21 vorgesehen. Zusätzlich zu der in der auf die Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20A folgenden Stufe vorgesehenen SCR-Einheit 14 ist nämlich eine SCR-Einheit separat in der Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20A vorgesehen.
  • Zum Zeitpunkt eines Kaltstarts, wie dies in 14 gezeigt ist, wird das Strömungskanal-Umschaltventil 25 geschaltet, um das erste Strömungskanalrohr 21 zu schließen und das Abgas vom Motor 510 zum zweiten Strömungskanal 22a zu führen. Auch wird die elektrische Leistung von der Batterie 42 dem zweiten Heizelement 35 zugeführt, wodurch das Abgas erwärmt wird. Zum Zeitpunkt einer Verzögerung und einer geringen Last, wie dies in 15 gezeigt ist, wird das Strömungskanal-Umschaltventil 25 geschaltet, um das erste Strömungskanalrohr 21 zu schließen und das Abgas vom Motor 510 zum zweiten Strömungskanal 22a zu führen. Das erste Relais 61 wird eingeschaltet, wodurch als Ergebnis der Verzögerung erzeugte regenerative elektrische Leistung dem Heizelement 31 zugeführt wird. Als Ergebnis erzeugt das Heizelement 31 Wärme, und die erzeugte Wärme wird im Wärmereservoir 30 gespeichert. Auch wird für den Fall, dass die Last niedrig ist und die Fahrzeugbatterie eine überschüssige Menge von elektrischer Leistung speichert, der Schalter 61 geschlossen, um so zu bewirken, dass das Heizelement 31 unter Verwendung der elektrischen Leistung von der Fahrzeugbatterie Wärme erzeugt und das Wärmereservoir 30 die erzeugte Wärme speichert.
  • Zum Zeitpunkt einer Beschleunigung, wie dies in 16 gezeigt ist, wird das Strömungskanal-Umschaltventil 25 geschaltet, um das zweite Strömungskanalrohr 22 zu schließen und das Abgas vom Motor 510 zum ersten Strömungskanal 21a zu führen. Auch wird, da der Schalter 61 geöffnet ist, weder das Heizelement 31 noch das zweite Heizelement 35 bestromt. Zum Zeitpunkt einer Beschleunigung nimmt die Menge von emittiertem NOx zu, und die Strömungsrate des Abgases selbst nimmt zu. In der zweiten Ausführungsform kann, zusätzlich zum Wärmereservoir 30 zum Erwärmen des Abgases, die vorgeschaltete SCR-Einheit 37 unmittelbar nach dem Wärmereservoir 30 angeordnet sein. Dadurch kann durch die im Wärmereservoir 30 gespeicherte Wärme die Temperatur der vorgeschalteten SCR-Einheit 37 wirksam auf eine Temperatur erhöht werden, die für die thermische Zersetzung von Harnstoffwasser und eine Hydrolysereaktion notwendig ist. Als Ergebnis wird Ammoniak (NH3) gleichmäßig erzeugt, wodurch die Umwandlung der NOx-Komponente des Abgases in Stickstoff (N2) und Wasser (H2O) ausreichend ausgeführt werden kann. Es wird angemerkt, dass die NOx-Komponente, die nicht in Stickstoff (N2) und Wasser (H2O) durch die vorgeschaltete SCR-Einheit 37 umgewandelt worden ist, an der SCR-Einheit 14 in der darauffolgenden Stufe in Stickstoff und Wasser umgewandelt werden kann. Es wird angemerkt, dass in der zweiten Ausführungsform das zweite Heizelement 35 in der gleichen Weise wie in der ersten Ausführungsform betrieben werden kann.
  • Gemäß der weiter oben beschriebenen Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20A der zweiten Ausführungsform ist zusätzlich zur SCR-Einheit 14 die vorgeschaltete SCR-Einheit 37 in der Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20A vorgesehen. Daher kann die Temperatur der vorgeschalteten SCR-Einheit 37 durch die im Wärmereservoir gespeicherte Wärme wirksam angehoben werden, wodurch das Umwandlungsverhältnis (Zersetzung) der NOx-Komponente des Abgases erhöht werden kann. Ein Abstreifen der NOx-Komponente, weil die vorgeschaltete SCR-Einheit 37 nicht ihre Betriebstemperatur erreicht, kann unterdrückt oder vermieden werden. Als Ergebnis kann die vorgeschaltete SCR-Einheit 37 das Reinigungsvermögen für die NOx-Komponente in Zusammenarbeit mit der SCR-Einheit 14 in der darauf folgenden Stufe verbessern.
  • Abwandlungen:
    • (1) In den weiter oben beschriebenen Ausführungsformen werden die Temperatur des Wärmereservoirs 30 und die Temperatur des Abgases durch den am Wärmereservoir 30 vorgesehenen ersten Temperatursensor 191 und den stromaufwärts des Wärmereservoirs 30 vorgesehenen zweiten Temperatursensor 192 erhalten. Jedoch können diese Temperaturen auch auf Grundlage der verstrichenen Zeit nach dem Anlaufen des Motors 510 oder auf Grundlage der Registrierung der Bestromung des Heizelements 31 erhalten werden.
    • (2) Da jede der Abgastemperatur-Steuereinrichtungen 20 und 20A gemäß den weiter oben beschriebenen Ausführungsformen stromaufwärts der SCR-Einheit 14 vorgesehen ist, kann Abgas mit einer für die NOx-Reinigung geeigneten Temperatur der SCR-Einheit 14 stetig zugeführt werden. Als Ergebnis kann an der SCR-Einheit 14 die NOx-Reinigung unter einer Bedingung ausgeführt werden, unter der die NOx-Reinigung wegen einer Abnahme der Temperatur des Abgases herkömmlich nicht ausgeführt werden kann, wodurch die Menge von in die Atmosphäre emittiertem NOx weiter reduziert werden kann. Auch ist der Vorgang des Anhebens der Abgastemperatur durch Kraftstoffverbrennung, die konventionell am DOC 12 oder am DPF 13 ausgeführt worden ist, um die Abgastemperatur anzuheben, nicht mehr notwendig, wodurch die Menge von verbrauchtem Kraftstoff fahrtunabhängig reduziert werden kann.
    • (3) Die Abgastemperatur-Steuereinrichtungen 20 und 20A gemäß den weiter oben beschriebenen Ausführungsformen können die folgende Ausgestaltung anstelle der weiter oben beschriebenen Ausgestaltung einsetzen. Jede der Abgastemperatur-Steuereinrichtungen 20 und 20A gemäß den weiter oben beschriebenen Ausführungsformen ist zwischen dem DPF 13 und der SCR-Einheit 14 angeordnet. Jedoch kann die Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 oder 20A auch stromaufwärts des DPF 13 angeordnet sein. In diesem Fall kann die Temperatur des in den DPF 13 eingeführten Abgases auf einer hohen Temperatur gehalten werden, und es wird erwartet, dass eine spontane Regenerierung periodisch ohne zwangsweise Regenerierung mit Kraftstoffeinspritzung ausgeführt wird. Als Ergebnis wird kein Kraftstoff für die Regenerierung verbraucht, wodurch die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs verbessert werden kann.
  • Es wird angemerkt, dass der Ausdruck ”Reinigungseinheit”, wie er in der vorliegenden Beschreibung verwendet ist, nicht nur einen Reinigungskatalysator vom sogenannten chemischen Reaktionstyp einschließt, der eine bestimmte Komponente (Substanz) im Abgas in eine unschädliche Komponente (Substanz) unter Verwendung eines Katalysators umwandelt, sondern auch eine Reinigungseinheit vom Filtertyp, welche die bestimmte Komponente im Abgas einfängt. Auch eine Reinigungseinheit vom Filtertyp kann einen geeigneten Temperaturbereich zur korrekten Ausführung des Regenerierungsvorgangs aufweisen. Da die Abgastemperatur-Steuereinrichtungen 20 und 20A gemäß den weiter oben beschriebenen Ausführungsformen die Temperatur des in die Reinigungseinheit vom Filtertyp eingeführten Abgases innerhalb des geeigneten Temperaturbereichs halten können, kann die Reinigungseinheit ein erwartetes Leistungsvermögen in einem weiten Bereich von Bedingungen unabhängig vom Betriebszustand des Motors 510 aufweisen. Entsprechend können die Abgastemperatur-Steuereinrichtungen 20 und 20A gemäß den weiter oben beschriebenen Ausführungsformen stromaufwärts von jeglicher Reinigungseinheit angeordnet sein, solange die Reinigungseinheit das erwartete Leistungsvermögen als Ergebnis der Einführung von Abgas in einem vorbestimmten Temperaturbereich aufweist, und als Ergebnis der Anordnung stromaufwärts von einer derartigen Reinigungseinheit erlauben die Abgastemperatur-Steuereinrichtungen 20 und 20A, dass die Reinigungseinheit ihr Leistungsvermögen in einem weiten Bereich von Bedingungen aufweist.
    • (4) In den weiter oben beschriebenen Ausführungsformen sind Beschreibungen geliefert worden, bei denen der Dieselmotor 510 als Beispiel genommen wurde. Jedoch kann jede der Abgastemperatur-Steuereinrichtungen 20 und 20A gemäß den weiter oben beschriebenen Ausführungsformen auch in einer Abgasleitung eines Benzinmotors angeordnet sein und ein Abgasreinigungssystem für den Benzinmotor bilden. Obwohl die Temperatur des aus einem Benzinmotor austretenden Abgases größer als die Temperatur des aus einem Dieselmotor austretenden Abgases ist, sind, um das Abgas in einem ausreichenden Maß vom Beginn des Anlaufens des Motors an zu reinigen, diverse Versuche unternommen worden, um die Temperatur eines Katalysators auf einen Temperaturbereich zu erhöhen, in dem der Katalysator ein erwartetes Leistungsvermögen entwickelt. Zum Beispiel ist ein Versuch unternommen worden, einen Drei-Wege-Katalysator, der allgemein als Reinigungseinheit für einen Benzinmotor verwendet wird, schnell zu erwärmen, indem der Katalysator unmittelbar nach dem Abgaskrümmer des Motors angeordnet wird. Jedoch kann für den Fall, dass die Position des Katalysators auf Grundlage der Verteilung der Abgastemperatur bestimmt wird, die Position des Katalysators nicht frei bestimmt werden, und das Layout um den Motor herum kann nicht frei gestaltet werden. Dagegen kann für den Fall, dass die Abgastemperatur-Steuereinrichtungen 20 und 20A gemäß den weiter oben beschriebenen Ausführungsformen eingesetzt werden, ein schnelles Erwärmen unabhängig von der Position des Drei-Wege-Katalysators realisiert werden, und der Freiheitsgrad der Fahrzeugkonstruktion kann erhöht werden.
    • (5) In den weiter oben beschriebenen Ausführungsformen wird ein einzelnes Wärmereservoir 30 verwendet. Jedoch kann das Wärmereservoir 30 auch aus mehreren unabhängigen Wärmereservoiren bestehen. In diesem Fall wird erwartet, dass die Temperaturverteilung des Abgases im Wärmereservoir 30 als Ergebnis der Dispersion und Vermischung der Abgastemperaturen zwischen den Wärmereservoiren 30 gleichförmig wird.
    • (6) In den weiter oben beschriebenen Ausführungsformen hat jede der Abgastemperatur-Steuereinrichtungen 20 und 20A die Form eines rechteckigen Kastens. Jedoch kann jede von ihnen auch eine längliche Form aufweisen, die mehrere Faltungen zwischen der Einführungsöffnung 20a und der Auslassöffnung 20b umfasst, oder kann auch eine zylindrische Form aufweisen. Auch erstreckt sich in den weiter oben beschriebenen Ausführungsformen die Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 (20A) geradlinig. Jedoch kann die Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 (20A) an einem Reinigungssystem eingesetzt werden, in dem ein Teil der Struktur oder der Rohre sich in einer Richtung erstrecken, die den restlichen Teil der Struktur oder der Rohre schneidet, und die in gefalteter Form gebildet ist. Zum Beispiel kann die Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 (20A) an einem Reinigungssystem eingesetzt werden, das eine gefaltete Form und einen parallelen Teil, der parallel zur Bodenfläche verläuft, wenn das System an einem Fahrzeug angebracht ist, und einen den parallelen Teil schneidenden Teil aufweist, wodurch die Länge in Strömungsrichtung des Abgases verkürzt wird. Es wird angemerkt, dass das Reinigungssystem ein Reinigungssystem sein kann, in dem der schneidende Teil ein vertikaler Teil senkrecht zur Bodenfläche ist und der eine größere Abmessung in vertikaler Richtung hat. In diesem Fall kann die Abgastemperatur-Steuereinrichtung 20 (20A) im parallelen Teil oder dem schneidenden Teil angeordnet sein.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung auf Grundlage von Ausführungsformen und Modifikationen davon beschrieben worden ist, sind die weiter oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung vorgesehen, das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern, und schränken die vorliegende Erfindung in keiner Weise ein. Die vorliegende Erfindung kann abgewandelt oder verbessert werden, ohne vom Geist der Erfindung und dem Geltungsbereich der Ansprüche abzuweichen, und die vorliegende Erfindung schließt auch Äquivalente davon ein. Zum Beispiel können, um die oben erwähnten Aufgaben teilweise oder vollständig zu lösen oder die oben erwähnten Wirkungen teilweise oder vollständig zu ergeben, technische Merkmale der Ausführungsformen und Modifikationen entsprechend den technischen Merkmalen der im Abschnitt ”Zusammenfassung der Erfindung” beschriebenen Arten ersetzt oder geeignet kombiniert werden. Auch können die technischen Merkmale geeignet weggelassen werden, es sei denn, die vorliegende Beschreibung erwähnt, dass die technischen Merkmale wesentlich sind.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Reinigungssystem
    11
    Auspuffrohr
    11a
    Krümmer
    11b
    Schalldämpferendrohr
    12
    Dieseloxidationskatalysator
    13
    Dieselpartikelfilter
    14
    selektive katalytische Reduktionseinheit
    15
    Dieseloxidationskatalysator
    17
    Kraftstoffeinspritzeinheit
    18
    Harnstoffwassereinspritzeinheit
    191
    erster Temperatursensor
    192
    zweiter Temperatursensor
    193
    dritter Temperatursensor
    20
    Abgastemperatur-Steuereinrichtung
    20A
    Abgastemperatur-Steuereinrichtung
    20a
    Einführungsöffnung
    20b
    Auslassöffnung
    201
    Gehäuse
    21
    erstes Strömungskanalrohr
    21a
    erster Strömungskanal
    22
    zweites Strömungskanalrohr
    22a
    zweiter Strömungskanal
    23
    wärmeisolierendes Material
    25
    Strömungskanal-Umschaltventil
    30
    Wärmereservoir
    31
    Heizelement
    35
    zweites Heizelement
    40
    Generator
    401
    Generatorscheibe
    41
    Zubehör
    42
    Batterie
    500
    Fahrzeug
    510
    Dieselmotor
    511
    Motorscheibe
    512
    Riemen
    520
    Rad
    60
    Steuereinheit
    61
    erstes Relais
    62
    zweites Relais
    63
    drittes Relais
    64
    Strommessgerät
    T1
    erste vorbestimmte Temperatur
    T2
    zweite vorbestimmte Temperatur
    T3
    dritte vorbestimmte Temperatur
    T4
    vierte vorbestimmte Temperatur
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2010-261423 [0003]

Claims (12)

  1. Abgastemperatur-Steuereinrichtung, welche die Abgastemperatur in einer Stufe vor einer in einem Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten Abgasreinigungseinheit einstellt, umfassend: ein Wärmereservoir, das Wärme speichern und abgeben kann, ein Heizelement, das bewirkt, dass das Wärmereservoir Wärme speichert, und einen Temperatursteuerungsteil, der die Temperatur des aus der Abgastemperatur-Steuereinrichtung austretenden Abgases steuert, indem bewirkt wird, dass das Wärmereservoir gemäß dem Betriebszustand eines Fahrzeugs, an dem die Verbrennungskraftmaschine angebracht ist, Wärme speichert oder Wärme abgibt.
  2. Abgastemperatur-Steuereinrichtung nach Anspruch 1, wobei das Heizelement unter Verwendung von in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Fahrzeugs empfangener regenerativer elektrischer Leistung Wärme erzeugt.
  3. Abgastemperatur-Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend: einen ersten Strömungskanal, der das Wärmereservoir umfasst und als Strömungskanal für das Abgas dient, einen zweiten Strömungskanal, der vom ersten Strömungskanal verschieden ist und als Strömungskanal für das Abgas dient, und einen Umschaltabschnitt, der den Strömungskanal für das Abgas auf den ersten Strömungskanal und/oder auf den zweiten Strömungskanal umschaltet, wobei der Temperatursteuerungsabschnitt bewirkt, dass das Wärmereservoir durch Steuern des Umschaltabschnitts Wärme speichert oder Wärme abgibt.
  4. Abgastemperatur-Steuereinrichtung nach Anspruch 3, wobei der Temperatursteuerungsabschnitt den Umschaltabschnitt umschaltet, um das Abgas zum ersten Strömungskanal zu führen, wenn die Temperatur des Abgases gleich oder größer als eine erste vorbestimmte Temperatur ist und die Temperatur des Wärmereservoirs niedriger als eine zweite vorbestimmte Temperatur ist, die niedriger als die erste vorbestimmte Temperatur ist, oder, wenn die Temperatur des Abgases niedriger als eine dritte vorbestimmte Temperatur ist, die niedriger als die erste vorbestimmte Temperatur ist, und die Temperatur des Wärmereservoirs gleich oder größer als eine vierte vorbestimmte Temperatur ist, die größer als die zweite vorbestimmte Temperatur und die dritte vorbestimmte Temperatur ist.
  5. Abgastemperatur-Steuereinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Temperatursteuerungsabschnitt den Umschaltabschnitt umschaltet, um das Abgas zum zweiten Strömungskanal zu führen, wenn die Temperatur des Abgases niedriger als die erste vorbestimmte Temperatur und gleich oder größer als die dritte vorbestimmte Temperatur ist.
  6. Abgastemperatur-Steuereinrichtung nach Anspruch 3, wobei der Temperatursteuerungsabschnitt den Umschaltabschnitt umschaltet, um das Abgas zum zweiten Strömungskanal zu führen, wenn der Betriebszustand des Fahrzeugs ein Verzögerungszustand, ein Kaltstartzustand oder ein stationärer Zustand ist.
  7. Abgastemperatur-Steuereinrichtung nach Anspruch 6, wobei der Temperatursteuerungsabschnitt die erhaltene regenerative elektrische Leistung dem Heizelement zuführt, wenn der Betriebszustand des Fahrzeugs ein Verzögerungszustand ist.
  8. Abgastemperatur-Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 3, 6 und 7, wobei der Temperatursteuerungsabschnitt den Umschaltabschnitt umschaltet, um das Abgas zum ersten Strömungskanal zu führen, wenn der Betriebszustand des Fahrzeugs ein Beschleunigungszustand oder ein Hochlastzustand ist, in dem eine größere Last als eine vorbestimmte Last auf das Fahrzeug wirkt.
  9. Abgastemperatur-Einstelleinrichtung, die in einem Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist, wobei die Abgastemperatur-Einstelleinrichtung umfasst: eine Einführungsöffnung zum Einführen von Abgas von der Verbrennungskraftmaschine, eine Auslassöffnung zum Abführen des eingeführten Abgases, einen ersten Strömungskanal, der eine Verbindung zwischen der Einführungsöffnung und der Auslassöffnung herstellt, und in der ein Wärmereservoir und ein Heizelement angeordnet sind, einen zweiten Strömungskanal, der sich vom ersten Strömungskanal unterscheidet und der eine Verbindung zwischen der Einführungsöffnung und der Auslassöffnung herstellt, und einen Umschaltabschnitt, der einen Strömungskanal, durch den das Abgas strömt, auf den ersten Strömungskanal und/oder auf den zweiten Strömungskanal umschaltet.
  10. Abgastemperatur-Einstelleinrichtung nach Anspruch 9, wobei das Heizelement einstückig mit dem Wärmereservoir ausgebildet ist.
  11. Abgastemperatur-Einstelleinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, die ferner ein an der Auslassöffnung angeordnetes zweites Heizelement umfasst.
  12. Abgastemperatur-Einstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, die ferner eine selektive katalytische Reduktionseinheit umfasst, die im ersten Strömungskanal stromabwärts des Wärmereservoirs und des Heizelements angeordnet ist.
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