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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Abgas-Reinigungsvorrichtung
für einen Verbrennungsmotor und insbesondere eine Abgas-Reinigungsvorrichtung,
die ein Adsorptionsmittel einschließt, das stromabwärts
eines Katalysators, zum Adsorbieren von ungereinigten Bestandteilen,
die nicht durch den Katalysator gereinigt werden können,
in dem Abgaskanal angebracht ist.
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Stand der Technik
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Eine ähnliche
Technik zum Reinigen von aus einem Straßentunnel ausströmendem
Ventilationsgas, durch Adsorbieren und Entfernen von NOx unter Verwenden
eines Trockenverfahrens mit einem zeolitischen Adsorptionsmittel,
wurde früher zum Beispiel durch das Patentdokument 1 offenbart.
In der herkömmlichen Technik wird ein Entfeuchtungsmittel (Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel)
mit einer Silicagel-Reihe zum Adsorbieren von in dem Ventilationsgas
enthaltener Feuchtigkeit, angewendet.
- [Patentdokument 1] Japanische offengelegte Patentanmeldungs-Veröffentlichung
Nr. Hei 1-155934
- [Patentdokument 2] Japanische
offengelegte Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 2002-138820
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Offenbarung der Erfindung
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Durch die Erfindung zu lösendes
Problem
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Ein
Abgaskanal für einen Verbrennungsmotor schließt
einen Katalysator zum Reinigen des Abgases ein. Dennoch kann beim
Kaltstart, wenn die Temperatur des Katalysators niedrig ist, das
NOx enthaltende Abgas nach außen
ausströmen, bis der Katalysator erwärmt und aktiviert
wurde. Das Abgas enthält eine große Menge an Feuchtigkeit,
die durch die Verbrennung von Kraftstoff erzeugt wird. Infolge dessen
ist es, wie es der Fall bei der herkömmlichen Technik ist,
vorstellbar, ein Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel zum Adsorbieren
der Feuchtigkeit, die das NOx-Adsorptionsvermögen
eines NOx-Adsorptionsmittels schädigt,
an der stromaufwärtigen Seite der Abgasströmung
in dem Abgaskanal des Verbrennungsmotors anzuordnen und das NOx-Adsorptionsmittel stromabwärts
des Feuchtigkeits-Adsorptionsmittels anzuordnen.
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Wie
oben beschrieben, strömt, in dem Aufbau, der mit dem Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel und
dem NOx-Adsorptionsmittel in dem Abgaskanal ausgestattet
ist, wenn die Adsorptionsmenge der Feuchtigkeit in dem Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel einen
Sättigungspunkt erreicht hat oder wenn die Menge an Feuchtigkeit,
die das Feuchtigkeit-Adsorptionsvermögen des Feuchtigkeits-Adsorptionsmittels übersteigt,
in das Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel strömt, die Feuchtigkeit,
die nicht durch das Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel adsorbiert werden
kann, in das stromabwärts derselben angeordnete NOx-Adsorptionsmittel. Wenn die Feuchtigkeit
in das NOx-Adsorptionsmittel strömt,
wird die NOx-Adsorption durch das NOx-Adsorptionsmittel größtenteils
blockiert. Infolge dessen tritt wahrscheinlich die Desorption von
NOx, das an dem NOx-Adsorptionsmittel
adsorbiert ist, auf.
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Die
vorliegende Erfindung wurde zum Lösen des obigen Problems
getätigt. Es ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung,
in einem Verbrennungsmotor, der mit einem Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel und
einem NOx-Adsorptionsmittel hintereinander,
in der Reihenfolge von der stromaufwärtigen Seite des Abgaskanals
ausgestattet ist, eine Abgas-Reinigungsvorrichtung für
den Verbrennungsmotor bereit zustellen, die erfolgreich eine Schädigung
des Adsorptionsvermögens von NOx durch
Feuchtigkeit verhindern kann und die geeignet ist, das NOx-Adsorptionsvermögen des NOx-Adsorptionsmittels entsprechend aufrecht
zu erhalten.
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Mittel zum Lösen
des Problems
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In
einem ersten Aspekt ist die vorliegende Erfindung eine Abgas-Reinigungsvorrichtung
für einen Verbrennungsmotor, wobei die Vorrichtung folgendes
umfasst:
einen Hauptabgaskanal, durch den aus dem Verbrennungsmotor
ausgeströmtes Abgas strömt;
einen Umgehungskanal,
der von dem Hauptabgaskanal an einem mit dem Hauptabgaskanal verbundenen
stromaufwärtigen Verbindungsteil abzweigt, während
sich dieser mit dem Hauptabgaskanal an einem stromabwärts
des stromaufwärtigen Verbindungsteils bereitgestellten
stromabwärtigen Verbindungsteil wieder vereinigt;
ein
Strömungsweg-Umschaltmittel, das geeignet ist ein Strömungsziel,
in das das Abgas zwischen dem Hauptabgaskanal und dem Umgehungskanal
strömt, umzuschalten;
ein Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel,
das in dem Umgehungskanal angeordnet ist und das die Funktion hat,
Feuchtigkeit zu adsorbieren;
ein NOx-Adsorptionsmittel,
das in dem Umgehungskanal an der stromabwärtigen Seite
des Feuchtigkeits-Adsorptionsmittels angebracht ist für
einen Abgasstrom in einem Zustand, in dem das Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel
die Feuchtigkeit adsorbiert, und das die Funktion hat NOx zu adsorbieren;
ein Beurteilungsmittel
der Feuchtigkeits-Desorption, zum Beurteilen, ob die Desorption
der Feuchtigkeit von dem Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel beginnt; und
Strömungsweg-Steuermittel,
zum Steuern des Strömungsweg-Umschaltmittels, um zu verhindern,
dass das Abgas in das NOx-Adsorptionsmittel
strömt, wenn beurteilt wird, dass die Desorption der Feuchtigkeit
von dem Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel begonnen hat.
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Ein
zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Abgas-Reinigungsvorrichtung
für den Verbrennungsmotor gemäß dem ersten
Aspekt der vorliegenden Erfindung, wobei das Beurteilungsmittel
der Feuchtigkeits-Desorption auf Basis der Temperatur des Feuchtigkeits-Adsorptionsmittels
beurteilt, ob die Desorption der Feuchtigkeit begonnen hat.
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Vorteile der Erfindung
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Gemäß dem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der Adsorptionsvorgang
von NOx durch das NOx-Adsorptionsmittel
beendet, wenn beurteilt wird, dass die Desorption der Feuchtigkeit
von dem Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel begonnen hat, so dass die
Desorption von NOx aufgrund der Feuchtigkeit
unterdrückt wird.
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Gemäß dem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich,
die Adsorption von NOx sicher zu beenden,
bevor NOx beginnt, von dem NOx-Adsorptionsmittel
zu desorbieren, indem der Einstrom von Feuchtigkeit in das NOx-Adsorptionsmittel nicht auf Basis der Temperatur
des NOx-Adsorptionsmittels bewertet wird,
sondern auf Basis der Temperatur des Feuchtigkeits-Adsorptionsmittels, das
stromaufwärts desselben angebracht ist, so dass die Beurteilung,
die das Umschalten des Umschaltventils betrifft, schneller durchgeführt
wird.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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1 ist
ein Diagramm, das den Aufbau eines Verbrennungsmotor-Systems erläutert,
das eine Abgas-Reinigungsvorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist.
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2 ist
ein Diagramm, das den Betrieb des Systems gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
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3 ist
ein Ablaufdiagramm, um zu zeigen, wie die Steuerung zum Beenden
des Adsorptionsvorgangs von NOx gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführt
wird.
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4 ist
ein Flussdiagramm, das eine Routine zeigt, die in der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
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5 ist
ein Ablaufdiagramm, um zu zeigen, wie die Steuerung zum Beenden
des Adsorptionsvorgangs von NOx gemäß der
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführt
wird.
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6 ist
ein Flussdiagramm, das eine Routine zeigt, die in der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
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Beste Art zum Ausführen
der Erfindung
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Erste Ausführungsform
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[Beschreibung des Systemaufbaus]
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1 ist
ein Diagramm, das den Aufbau eines Verbrennungsmotor-Systems erläutert,
das eine Abgas-Reinigungsvorrichtung gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist.
Der in 1 gezeigte Verbrennungsmotor 10 schließt
einen Einlasskanal 12 zum Aufnehmen von Luft in einem Zylinder
ein, und einen Abgaskanal, durch den das aus dem Zylinder ausgeströmte
Abgas strömt.
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Der
Abgaskanal der vorliegenden Ausführungsform schließt
einen Hauptabgaskanal 14 zum Ausströmen des Abgases
aus dem Zylinder ein, und einen später beschriebenen Umgehungskanal 20.
In dem Hauptabgaskanal 14 sind ein vorgeordneter Katalysator
(SC) 16 und ein nachgeordneter Katalysator (UF) 18,
die das Abgas reinigen können, hintereinander, in der Reihenfolge
von der stromaufwärtigen Seite angeordnet.
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Das
System der vorliegenden Ausführungsform weist den Umgehungskanal 20 als
Kanal auf, der den Hauptabgaskanal 14 umgeht. Der Umgehungskanal 20 ist
so aufgebaut, dass er von den Hauptabgaskanal 14 an einem
stromaufwärtigen Verbindungsteil 20a, das stromabwärts
des nachgeordneten Katalysators 18 angebracht ist, abzweigt und
sich mit dem Hauptabgaskanal 14 an dem stromabwärtigen
Verbindungsteil 20b, das stromabwärts des stromaufwärtigen
Verbindungsteils 20a angebracht ist, wieder vereinigt.
Das stromaufwärtige Verbindungsteil 20a wird mit
einem Umschaltventil 22, zum Umschalten des Strömungsziels,
in das das Abgas zwischen dem Hauptabgaskanal 14 und dem Umgehungskanal 20 strömt,
bereitgestellt. Das Öffnen und Schließen des Umschaltventils 22 wird
gesteuert, indem der Motoreinlass-Vakuumdruck, der auf ein Negativdruck-Diaphragma 22a wirkt,
mit einem elektromagnetischen Ventil (nicht gezeigt) gesteuert wird.
Im Übrigen strömt bei normalem Betrieb des Verbrennungsmotors 10 durch
Steuern des Umschaltventils 22 zum Blockieren des Umgehungskanals 20 das
Abgas durch den Hauptabgaskanal 14, ohne durch den Umgehungskanal 20 zu
strömen, und wird dann in die Atmosphäre freigesetzt.
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Die
Mitte des Umgehungskanals 20 ist mit zwei Adsorptionsmitteln
vorgesehen. Insbesondere ist das Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel 24,
das die Funktion des Adsorbierens von in dem Abgas enthaltener Feuchtigkeit
aufweist, an der stromaufwärtigen Seite des Hauptabgaskanals 14 angebracht,
das heißt, an der Seite, die dem stromaufwärtigen
Verbindungsteil 20a näher ist. Zeolitische Materialien
können zum Beispiel als Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel 24 verwendet
werden. In dem Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel 24 ist ein
Temperatursensor 26 integriert, um die Temperatur des Feuchtigkeits-Adsorptionsmittels 24 zu
erfassen.
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Zusätzlich
ist in dem Umgehungskanal 20 ein NOx-Adsorptionsmittel 28,
das die Funktion des Adsorbierens von NOx aufweist,
welches ein ungereinigter Bestandteil ist, der in dem Abgas enthalten
ist, auf der stromabwärtigen Seite des Feuchtigkeits-Adsorptionsmittels 24 angebracht,
das heißt an der Seite, die weiter von dem stromaufwärtigen
Verbindungsteil 20a entfernt ist. Zeolitische Materialien,
die z. B. Eisen, FE, tragen, können als solche NOx-Adsorptionsmittel 28 verwendet
werden.
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Ein
Teil zwischen dem stromaufwärtigen Verbindungsteil 20a und
dem Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel 24 in dem Umgehungskanal 20 steht
mit dem Rückstromkanal 30 in Verbindung. Ein Spülsteuerventil 32 ist
in der Mitte des Rückstromkanals 30 bereitgestellt.
Das verbleibende Ende des Rückstromkanals 30 steht
mit dem Einlasskanal 12 in Verbindung. Im Übrigen
ist der Verbindungspunkt des Rückstromkanals 30 nicht
auf den Einlasskanal 12 beschränkt. Ein Kanal
stromaufwärts des nachgeordneten Katalysators 18,
zum Beispiel ein stromaufwärtiger Anteil des vorgeordneten
Katalysators 16 in dem Hauptabgaskanal 14, kann
zum Beispiel als Verbindungspunkt verwendet werden.
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Das
System der vorliegenden Ausführungsform schließt
eine elektronische Kontrolleinheit (ECU) 40 ein. Ein Wassertemperatursensor 42,
zum Erfassen der Temperatur des Motorkühlwassers ist mit
der ECU 40 verbunden, ebenso wie verschiedene Sensoren
zum Steuern des Verbrennungsmotors 10 und des obigen Temperatursensors 26.
Zusätzlich sind verschiedene Aktuatoren, wie das oben erwähnte
Umschaltventil 22 und das Spülsteuerventil 32 mit der
ECU 40 verbunden.
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[Betrieb der ersten Ausführungsform]
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2 ist
ein Diagramm, das den Betrieb des Systems gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
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[Adsorptionsvorgang]
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Zunächst
wird unter Bezugnahme auf 2(A) der
Vorgang beschrieben, der verursacht, dass die obigen Adsorptionsmittel 24, 28 NOx und die Feuchtigkeit adsorbieren, die in
dem Abgas enthalten ist, das aus dem Zylinder beim Kaltstart des
Verbrennungsmotors 10 ausströmt.
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Wie
in 2(A) gezeigt, wird der Adsorptionsvorgang
in einem Zustand begonnen, in dem das Umschaltventil 22 den
Haptabgaskanal 14 beim Kaltstart des Verbrennungsmotors 10 blockiert.
Zusätzlich wird das Spülsteuerventil 32 gesteuert,
um während des Adsorptionsvorgangs zu einem geschlossenen
Zustand zu gelangen.
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In
dem oben erwähnten Zustand wird das gesamte aus dem Verbrennungsmotor 10 ausgeströmte
Abgas von dem Hauptabgaskanal 14 dem Umgehungskanal 20 zugeführt.
Das dem Umgehungskanal 20 zugeführte Abgas strömt
durch das Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel 24 und das NOx-Adsorptionsmittel 28 in Folge
und wird dann dem Hauptabgaskanal 14 wieder zugeführt
und dann in die Atmosphäre freigesetzt.
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Wenn
die Menge an Abgas, die das Adsorptionsvermögen des NOx-Adsorptionsmittels 28 übersteigt,
dem NOx-Adsorptionsmittel 28 zugeführt
wird, wird einmal durch das NOx-Adsorptionsmittel 28 adsorbiertes
NOx desorbiert und es wird bewirkt, dass sich
die Abgasemission verschlechtert. Daher muss der Adsorptionsvorgang
zu einem geeigneten Zeitpunkt, bevor die Desorption von NOx von dem NOx Adsorptionsmittel 28 beginnt,
beendet werden. Das Festsetzen des Zeitpunkts zum Beenden eines
solchen Adsorptionsvorgangs von NOx ist
ein Teilmerkmal der vorliegenden Ausführungsform und wird
später unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
Zusätzlich wird, wenn ein solcher Zeitpunkt zum Beenden
des Adsorptionsvorgangs gekommen ist, das Umschaltventil 22 gesteuert,
um in einen Zustand zu gelangen, in dem der Umgehungskanal 20 blockiert ist.
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Gemäß dem
oben beschriebenen Adsorptionsvorgang wird die in dem Abgas enthaltene
Feuchtigkeit durch das Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel 24 adsorbiert
und entfernt. Darüber hinaus wird in dem Abgas enthaltenes
NOx durch das NOx-Adsorptionsmittel 28 adsorbiert
und entfernt. Dies kann verhindern, dass NOx beim
Kaltstart in die Atmosphäre freigesetzt wird, wenn der
vorgeordnete Katalysator 16 noch nicht aktiviert wurde.
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(Spülvorgang)
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2(B) ist ein Diagramm, das den Spülvorgang
gemäß der vorliegenden Ausführungsform
erläutert. Wie in 2(B) gezeigt,
wird der Spülvorgang gemäß der vorliegenden
Ausführungsform unter Verwenden eines Verfahrens durchgeführt,
bei dem durch das NOx-Adsorptionsmittel
adsorbiertes NOx in den Einlasskanal über
den Rückstromkanal 30 zurückströmt.
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Wie
in 2(B) gezeigt, wird der Spülvorgang
durch Öffnen des Spülsteuerventils 32 zu
einer Zeit begonnen, zu der ein vorher bestimmter Spülstart-Zeitpunkt
gekommen ist, zum Beispiel in einem Zustand, wenn der vorgeordnete
Katalysator 16 aktiviert wurde, in dem das Umschaltventil 22 gesteuert ist,
um den Umgehungskanal 20 zu blockieren. Gemäß einem
solchen Spülvorgang wird ein Teil des aus dem Zylinder
ausgeströmten Abgases von dem Hauptabgaskanal 14 dem
Umgehungskanal 20 über den stromabwärtigen
Verbindungsteil 20b unter Verwenden eines Vakuums, das
in dem Einlasskanal 12 des Verbrennungsmotors 10 erzeugt
wurde, zugeführt.
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Als
Ergebnis wird das nach dem Start relativ erwärmte Abgas
dem Adsorptionsmittel 28 oder dergleichen zugeführt.
Entsprechend wird NOx von dem NOx-Adsorptionsmittel desorbiert und zu dem
Einlasskanal 12 über den Rückstromkanal 30 gespült. Zu
dem Einlasskanal 12 zurückgeführtes NOx wird wieder verbrannt und dann durch den
aktiven Katalysator 16 oder dergleichen gereinigt.
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[Teilmerkmale der ersten Ausführungsform]
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In
der vorliegenden Ausführungsform wird das Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel 24 stromaufwärts
des NOx-Adsorptionsmittels 28 bei
dem Adsorptionsvorgang, wie in 2 gezeigt,
angebracht. Durch eine solche Anordnung wird die Feuchtigkeit vorher
durch das Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel 24 stromaufwärts
des NOx-Adsorptionsmittels 28 entfernt.
Dies kann ermöglichen, dass dem NOx-Adsorptionsmittel
ein trockenes Abgas zugeführt wird und kann die NOx-Adsorptions-Leistungsfähigkeit
des NOx-Adsorptionsmittels 28 in
hohem Maß aufrecht erhalten.
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Beim
Adsorptionsvorgang strömt jedoch, wenn die Adsorptionsmenge
der Feuchtigkeit in dem Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel 24 einen
Sättigungspunkt erreicht hat oder wenn die Menge an Feuchtigkeit,
die das Feuchtigkeits-Adsorptionsvermögen des Feuchtigkeits-Adsorptionsmittels
(24) übersteigt, in das Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel 24 strömt,
die Feuchtigkeit, die nicht durch das Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel 24 adsorbiert
werden kann, in das NOx-Adsorptionsmittel 28,
das stromabwärts desselben angebracht ist. Wenn die Feuchtigkeit
in das NOx-Adsorptionsmittel 28 strömt,
wird das NOx-Adsorptionsvermögen
des NOx-Adsorptionsmittels 28 in hohem
Maß geschädigt. Infolge dessen tritt wahrscheinlich
die Desorption von NOx, das von dem NOx-Adsorptionsmittel 28 adsorbiert
wurde, auf.
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In
der vorliegenden Ausführungsform wird das Umschaltventil 22 gesteuert,
um den Einlass des Umgehungskanals 20 zu blockieren und
den Adsorptionsvorgang von NOx zu einem
Zeitpunkt zu beenden, wenn beurteilt wird, dass die Desorption von Feuchtigkeit
von dem Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel 24, welches stromaufwärts
des NOx-Adsorptionsmittels 28 angebracht
ist, beginnt. Insbesondere wird in der vorliegenden Ausführungsform,
wenn der Adsorptionsvorgang durchgeführt wird, die Zeit
beurteilt, zu der die Desorption von Feuchtigkeit von dem Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel 24 beginnt,
indem beurteilt wird, ob die von dem Temperatursensor 26 erfasste
Temperatur des Feuchtigkeits-Adsorptionsmittels 24 gleich
oder höher als ein vorher bestimmter Wert wird.
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3 ist
ein Ablaufdiagramm, um zu zeigen, wie die Steuerung zum Beenden
des Adsorptionsvorgangs von NOx gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführt
wird. Wie in 3 gezeigt, steigt, wenn das
Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel 24 die Feuchtigkeit durch
Einleiten des die Feuchtigkeit enthaltenden Abgases adsorbiert,
die Temperatur des Feuchtigkeits-Adsorptionsmittels 24 aufgrund
der Adsorptionswärme. Dennoch kann, wenn das Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel 24 eine
größere als eine bestimmte Menge adsorbiert, dasselbe
nicht mehr Feuchtigkeit adsorbieren. Daher strömt die Feuchtigkeit
in das NOx-Adsorptionsmittel 28.
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Der
in 3 gezeigte vorher bestimmte Wert T1, der das Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel 24 betrifft,
ist ein Wert, der verwendet wird, um die Zeit zu beurteilen, zu
der eine bestimmte Menge an Feuchtigkeit, die sich mit einer solchen
Menge deckt, dass die Desorption der Feuchtigkeit von dem Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel 24 beginnt,
von dem Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel 24 adsorbiert wird.
In der vorliegenden Ausführungsform werden zu der Zeit, zu
der die Temperatur des Feuchtigkeits-Adsorptionsmittels 24 den
vorher bestimmten Wert T1 erreicht hat, die Positionen des Umschaltventils 22 so verändert,
dass der Zustand, in dem der Umgehungskanal 20 geöffnet
ist (der in 3 gezeigte Zustand „mit
Adsorption”) zu einem Zustand verändert wird,
in dem der Umgehungskanal 20 geschlossen ist (der in 3 gezeigte
Zustand „ohne Adsorption”).
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4 ist
ein Flussdiagramm, das eine Routine zeigt, die die ECU 40 ausführt,
um den Adsorptionsvorgang und den Spülvorgang gemäß der
vorliegenden Ausführungsform durchzuführen. Die
in 4 gezeigte Routine wird unmittelbar nach dem Start
des Verbrennungsmotors 10 begonnen.
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In
der in 4 gezeigten Routine wird der Schritt 100 zuerst
durchgeführt, um zu beurteilen, ob die Temperatur des Motorkühlwassers
gleich oder geringer als eine vordefinierte Temperatur ist. Als
Ergebnis wird, wenn das Beurteilungsergebnis angibt, dass die Temperatur
des Motorkühlwassers höher als die vordefinierte
Temperatur ist, d. h. wenn beurteilt werden kann, dass das Aufwärmen
des Motors beendet wurde, der momentane Ablaufzyklus sofort beendet.
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Wenn
andererseits das in Schritt 100 erhaltene Beurteilungsergebnis
angibt, dass die Temperatur des Motorkühlwassers gleich
oder geringer als die vordefinierte Temperatur ist, d. h. wenn beurteilt
werden kann, dass sich der Motor in einer Kaltstartbedingung befindet,
wird Schritt 102 durchgeführt, um das Umschaltventil 22 zu öffnen
und das Spülsteuerventil 32 zu schließen.
Das Umschaltventil 22 blockiert bei dem normalen Betrieb
den Einlass des Umgehungskanals 20. Dennoch wird, wenn
beurteilt werden kann, dass sich der Motor in dem Kaltstartzustand befindet,
Schritt 102 so durchgeführt, dass der Hauptabgaskanal 14 in
Verbindung mit dem Umgehungskanal 20 stehen kann. Daher
wird der Adsorptionsvorgang begonnen.
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Als
Nächstes wird Schritt 104 durchgeführt, um
zu beurteilen, ob die Temperatur des Feuchtigkeits-Adsorptionsmittels 24 einen
vorher bestimmten Wert T1 erreicht hat. Im Übrigen wird
die Temperatur des Feuchtigkeits-Adsorptionsmittels 24 direkt
durch den anwesenden Temperatursensor 26 gemessen. Es kann
jedoch ein alternatives Verfahren verwendet werden, bei dem die
Temperatur des Feuchtigkeits-Adsorptionsmittels 24 basierend
auf den früheren und späteren Abgastemperaturen
des Feuchtigkeits-Adsorptionsmittels 24 erfasst wird.
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Wenn
das in Schritt 104 erhaltene Beurteilungsergebnis anzeigt,
dass die Temperatur des Feuchtigkeits-Adsorptionsmittels 24 den
vorher bestimmten Wert T1 erreicht hat, d. h., wenn beurteilt werden
kann, dass sich das Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel 24 in
einem Zustand befindet, in dem die Desorption der Feuchtigkeit beginnt,
wird Schritt 106 durchgeführt, um das Umschaltventil 22 zu
schließen, um den Umgehungskanal 20 zu blockieren.
Daher wird der Adsorptionsvorgang von NOx beendet.
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Als
Nächstes wird Schritt 108 durchgeführt, um
zu beurteilen, ob der Startzeitpunkt des Spülvorgangs gekommen
ist. Insbesondere wird in Schritt 108 eine Beurteilung
darauf basierend durchgeführt, ob sich der Katalysator 16 oder
dergleichen in einem aktiven Zustand befindet, eine Beurteilung
darauf basierend, ob die Temperatur des dem Umgehungskanal 20 zugeführten
Abgases innerhalb eines Temperaturbereichs liegt, der zum Durchführen
des Spülvorgangs geeignet ist, und eine Beurteilung darauf basierend,
ob sich der Verbrennungsmotor 10 in einem stabilen Betriebszustand
befindet, in dem der Spülvorgang ohne nachteilige Wirkungen
durchgeführt werden kann.
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Wenn
das in Schritt 108 erhaltene Beurteilungsergebnis anzeigt,
dass der Startzeitpunkt des Spülvorgangs gekommen ist,
wird Schritt 110 durchgeführt, um das Spülsteuerventil 32 zu öffnen.
Als Nächstes wird eine Beurteilung der Spülmenge
in Schritt 112 durchgeführt. Insbesondere wird
beurteilt, ob die derzeitige Spülmenge eine vordefinierte
Menge erreicht hat. Die derzeitige Spülmenge kann auf Basis
des Verhältnisses zwischen der Temperatur des Spülgases
und der verstrichenen Zeit bewertet werden, nachdem das Spülsteuerventil 32 in
Schritt 110, wie oben beschrieben, geöffnet wurde.
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Wenn
das in Schritt 112 erhaltene Beurteilungsergebnis anzeigt,
dass die Spülmenge eine vorher definierte Menge erreicht
hat, wird Schritt 114 zum Schließen des Spülsteuerventils 32 durchgeführt.
Daher wird der Spülvorgang beendet.
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Gemäß der
oben unter Bezugnahme auf 4 beschriebenen
Routine wird das Umschaltventil 32 betrieben, wenn die
Temperatur des Feuchtigkeits-Adsorptionsmittels 24 den
vorher bestimmten Wert T1 erreicht hat (d. h. auf Basis der Bewertungsergebnisse
des Adsorptionsvermögens des NOx-Adsorptionsmittels 28 unter
Verwenden der Temperatur des Feuchtigkeits-Adsorptionsmittels 24).
Dies ermöglicht es, den Adsorptionsvorgang von NOx zu beenden, wenn die Desorption der Feuchtigkeit
von dem Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel 24 beginnt. Gemäß einer
solchen Steuerung ist es möglich, den Adsorptionsvorgang
von NOx unmittelbar zu beenden, bevor die
Feuchtigkeit in das NOx-Adsorptionsmittel 28 strömt,
d. h. bevor von dem NOx-Adsorptions mittel 28 adsorbiertes
NOx aufgrund der Feuchtigkeit desorbiert
wird. Daher kann das NOx-Adsorptionsvermögen
des NOx-Adsorptionsmittels 28 maximal
genutzt werden.
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Zusätzlich
kann die oben beschriebene Routine sicher die Adsorption von NOx beenden, bevor NOx beginnt,
von dem NOx-Adsorptionsmittel zu desorbieren,
indem der Einstrom der Feuchtigkeit zu dem NOx-Adsorptionsmittel 28 nicht
basierend auf der Temperatur des NOx-Adsorptionsmittels 28,
sondern auf der Temperatur des Feuchtigkeits-Adsorptionsmittels 24,
das stromaufwärts desselben angebracht ist, bewertet wird,
so dass die Beurteilung, die das Umschalten des Umschaltventils 22 betrifft, schneller
durchgeführt werden kann.
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Im Übrigen
entsprechen in der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben
wurde, das Umschaltventil 22, der Rückstromkanal 30 und
das Spülsteuerventil 32 auf das „Strömungsweg-Umschaltmittel” gemäß dem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung. Zusätzlich wird
das „Beurteilungsmittel der Feuchtigkeits-Desorption” gemäß dem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung in Gang gesetzt, wenn die
ECU 40 Schritt 104 durchführt; und das „Strömungsweg-Steuermittel” gemäß dem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird in Gang gesetzt, wenn
die ECU 40 Schritt 106 durchführt.
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Zweite Ausführungsform
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Als
Nächstes wird die zweite Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die 5 und 6 beschrieben.
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Das
System gemäß der vorliegenden Ausführungsform
wird in Gang gesetzt, indem der in 1 gezeigte
Aufbau der Systemteile übernommen wird und durch Ermöglichen,
dass die ECU 40 die in 6 gezeigte,
unten beschriebene Routine anstelle der in 4 gezeigten
Routine durchführt.
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[Teilmerkmale der zweiten Ausführungsform]
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5 ist
ein Ablaufdiagramm, um zu zeigen, wie die Steuerung zum Beenden
des Adsorptionsvorgang von NOx gemäß der
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführt
wird.
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In
der ersten oben beschriebenen Ausführungsform wird der
Startzeitpunkt der Feuchtigkeits-Desorption von dem Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel 24 beurteilt,
indem beurteilt wird, ob die Temperatur des Feuchtigkeits-Adsorptionsmittels 24 beim Adsorptionsvorgang
den vorher bestimmten Wert T1 erreicht hat. Im Gegensatz dazu wird
in der vorliegenden Ausführungsform der Startzeitpunkt
der Feuchtigkeits-Desorption von dem Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel 24 beurteilt,
indem beurteilt wird, ob der Grad des Temperaturanstiegs des Feuchtigkeits-Adsorptionsmittels
beim Adsorptionsvorgang kleiner wurde als ein vorher bestimmter
Wert X1.
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Wie
oben beschrieben, steigt, wenn Feuchtigkeit von dem Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel 24 adsorbiert
wird, die Temperatur des Feuchtigkeits-Adsorptionsmittels 24 aufgrund
der Adsorptionswärme. Andererseits sinkt, wenn die adsorbierte Feuchtigkeit
von dem Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel 24 desorbiert,
die Temperatur des Feuchtigkeits-Adsorptionsmittels aufgrund der
Desorptionswärme. Infolge dessen verringert sich, wenn
die Desorptionsmenge höher als die Adsorptionsmenge ist, wenn
die Einstrommenge der Feuchtigkeit zu dem Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel 24 steigt,
der Grad der Temperaturerhöhung des Feuchtigkeits-Adsorptionsmittels 24.
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Der
in 5 gezeigte vorher bestimmte Wert X1, der den Grad
der Temperaturerhöhung des Feuchtigkeits-Adsorptionsmittels
betrifft, ist ein Wert, der verwendet wird, um die Zeit zu beurteilen,
zu der eine bestimmte Menge an Feuchtigkeit, die sich mit einer
solchen Menge deckt, dass die Desorption der Feuchtigkeit von dem
Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel 24 beginnt, von dem Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel 24 adsorbiert
wird.
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In
der vorliegenden Ausführungsform werden zu der Zeit, zu
der der Grad der Temperaturerhöhung des Feuchtigkeits-Adsorptionsmittels 24 kleiner als
der vorher bestimmte Wert X1 wird, die Positionen des Umschaltventils 22 so
verändert, dass der Zustand, in dem der Umgehungskanal 20 geöffnet
ist (der in 5 gezeigte Zustand „mit
Adsorption”), zu einem Zustand verändert wird,
in dem der Umgehungskanal 20 geschlossen ist (der in 5 gezeigte Zustand „ohne
Adsorption”).
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6 ist
ein Flussdiagramm, das die Routine zeigt, die die ECU 40 ausführt,
um den Adsorptionsvorgang und den Spülvorgang gemäß der
vorliegenden Ausführungsform durchzuführen. Die
in 6 gezeigte Routine wird unmittelbar nach dem Start
des Verbrennungsmotors begonnen. Zusätzlich wird bezüglich
der Schritte in 6, die dieselben wie die in 4 gemäß der
ersten Ausführungsform sind, deren Beschreibung weggelassen
oder gekürzt, wobei dieselben Bezugszeichen zugeordnet
wurden.
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Wie
in 6 gezeigt, wird der Adsorptionsvorgang durch Durchführen
des Schritts 102 zum Öffnen des Umschaltventils 22 nach
dem Kaltstart des Verbrennungsmotors 10, begonnen. Dann
wird Schritt 200 durchgeführt, um zu beurteilen,
ob der Grad der Temperaturerhöhung des Feuchtigkeits-Adsorptionsmittels 24 kleiner
wurde als der vorher bestimmte Wert X1
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Als
Ergebnis wird, wenn der Grad der Temperaturerhöhung des
Feuchtigkeits-Adsorptionsmittels 24 kleiner wurde als der
vorher bestimmte Wert X1, d. h. wenn beurteilt werden kann, dass
sich das Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel 24 in einem Zustand befindet,
in dem die Desorption der Feuchtigkeit beginnt, Schritt 106 durchgeführt,
um das Umschaltventil 22 zu schließen, um den
Umgehungskanal 20 zu blockieren. Daher wird der Adsorptionsvorgang
von NOx beendet.
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Danach
werden, wie in 6 gezeigt, die Schritte 108 bis 114 der
Routine aufeinander folgend durchgeführt. Da deren Vorgänge
dieselben sind wie die in der 4 gezeigten
Routine, wird deren ausführliche Beschreibung hier weggelassen.
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Gemäß der
oben unter Bezugnahme auf 6 beschriebenen
Routine, wird das Umschaltventil 22 betrieben, wenn der
Grad der Temperaturerhöhung des Feuchtigkeits-Adsorptionsmittels 24 kleiner
wurde als der vorher bestimmte Wert X1.
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Dies
ermöglicht es, den Absorptionsvorgang von NOx zu
beenden, wenn die Desorption der Feuchtigkeit von dem Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel 24 beginnt.
Gemäß einer solchen Steuerung ist es möglich,
den Adsorptionsvorgang von NOx unmittelbar
zu beenden bevor die Feuchtigkeit in das NOx-Adsorptionsmittel 28 strömt,
d. h. bevor von dem NOx-Adsorptionsmittel 28 adsorbiertes
NOx aufgrund der Feuchtigkeit desorbiert
wird. Daher kann das NOx-Adsorptionsvermögen
des NOx-Adsorptionsmittels 28 maximal
genutzt werden.
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Zusammenfassung
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist in einem Verbrennungsmotor, der mit
einem Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel und einem NOx-Adsorptionsmittel
hintereinander, in der Reihenfolge von der stromaufwärtigen
Seite des Abgaskanals ausgestattet ist, eine Abgasreinigungsvorrichtung
für den Verbrennungsmotor bereitzustellen, die erfolgreich
die Inhibierung des Adsorptionsvermögens von NOx durch Feuchtigkeit verhindern kann und
geeignet ist das NOx-Adsorptionsvermögen
des NOx-Adsorptionsmittels angemessen aufrecht
zu erhalten. Ein Hauptabgaskanal 14, durch den aus dem
Verbrennungsmotor 10 ausgeströmtes Abgas strömt,
wird bereitgestellt. Ein Umgehungskanal 20, der den Hauptabgaskanal 14 umgeht
wird bereitgestellt. Ein Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel 24 und
ein NOx-Adsorptionsmittel 28 werden
in dem Umgehungskanal 20 hintereinander, in der Reihenfolge
von der Seite, die dem stromaufwärtigen Verbindungsanteil 20a näher
ist, bereitgestellt. Ein Umschaltventil 22 wird gesteuert,
um zu verhindern, dass das Abgas in das NOx-Adsorptionsmittel 28 strömt,
wenn beurteilt wird, dass die Desorption von Feuchtigkeit aus dem Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel 24 beginnt.
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- 10
- Verbrennungsmotor
- 12
- Einlasskanal
- 14
- Hauptabgaskanal
- 16
- vorgeordneter
Katalysator
- 18
- nachgeordneter
Katalysator
- 20
- Umgehungskanal
- 20a
- stromaufwärtiges
Verbindungsteil
- 20b
- stromabwärtiges
Verbindungsteil
- 22
- Umschaltventil
- 24
- Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel
- 28
- NOx-Adsorptionsmittel
- 30
- Rückstromkanal
- 32
- Spülsteuerventil
- 40
- Elektronische
Steuereinheit (ECU)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 1-155934 [0002]
- - JP 2002-138820 [0002]