DE112008000679T5

DE112008000679T5 - Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE112008000679T5
Application number: DE112008000679T
Authority: DE
Inventors: Keisuke Toyota Sano; Takaaki Toyota Itou; Kimikazu Toyota Yoda; Kazuhiro Toyota Wakao
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-03-15
Filing date: 2008-03-10
Publication date: 2010-01-21
Anticipated expiration: 2028-03-11
Also published as: US20100132340A1; DE112008000679B4; JP2008223719A; CN101636570A; US8516801B2; CN101636570B; JP4710856B2; WO2008126547A1

Abstract

Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wobei die Vorrichtung aufweist:
eine Haupt-Abgasleitung, durch die Abgas strömt, das aus dem Verbrennungsmotor ausgestoßen wird;
eine Umgehungsleitung, die von der Haupt-Abgasleitung an einem stromaufwärtigen Verbindungsabschnitt, der mit der Haupt-Abgasleitung verbunden ist, abzweigt, während sie sich an einem stromabwärtigen Verbindungsabschnitt, der stromabwärts vom stromaufwärtigen Verbindungsabschnitt vorgesehen ist, wieder mit der Haupt-Abgasleitung vereinigt;
ein Strömungsweg-Umschaltmittel, das in der Lage ist, zwischen der Haupt-Abgasleitung und der Umgehungsleitung als Strömungsziel für den Abgasstrom umzuschalten;
ein Adsorbens, das in der Umgehungsleitung angeordnet ist und das eine Funktion hat, von Verunreinigungskomponenten, die im Abgas enthalten sind, zumindest NOx zu adsorbieren;
eine Spülleitung, die von der Umgehungsleitung abzweigt, während sie sich mit einer Ansaugleitung des Verbrennungsmotors verbindet;
ein Ansaugspülungs-Durchführungsmittel, welches das Strömungsweg-Umschaltmittel derart steuert, dass ein Teil des Abgases, das aus dem Verbrennungsmotor ausgestoßen wird, aus der Haupt-Abgasleitung zur Umgehungsleitung geschickt wird und dann das Adsorbens...

Description

Gebiet der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, und insbesondere betrifft sie eine Abgasreinigungsvorrichtung, die ein Adsorbens aufweist, das in einer Abgasleitung angeordnet ist, um Verunreinigungskomponenten, die vom Katalysator nicht unschädlich gemacht werden können, zu adsorbieren.
Technischer Hintergrund
Eine Vorrichtung zum Reinigen des Abgases eines Verbrennungsmotors, die mit einem Kohlenwasserstoff- bzw. HC-Adsorbens ausgestattet ist, das in der Lage ist, HC und Feuchtigkeit, die im Abgas enthalten sind, zu adsorbieren, und die in einer Umgehungsleitung angeordnet ist, die eine Haupt-Abgasleitung umgeht, wurde bereits vorgeschlagen, beispielsweise im Patentdokument 1. Die herkömmliche Abgasreinigungsvorrichtung liefert das Abgas bei einem Kaltstart in die Umgehungsleitung, damit das HC-Adsorbens HC und Feuchtigkeit adsorbiert, wodurch verhindert wird, dass HC, der von einem Katalysator nicht unschädlich gemacht werden kann, bevor der Katalysator aktiviert wird, in die Atmosphäre entlassen wird. Ferner schickt die herkömmliche Abgasreinigungsvorrichtung nach Abschluss der Aufwärmung des Katalysators warmes Abgas in das HC-Adsorbens, um HC und die Feuchtigkeit vom HC-Adsorbens zu desorbieren. Infolgedessen werden HC und Feuchtigkeit in ein Ansaugsystem zurückgeführt.
Außerdem schaltet die herkömmliche Abgasreinigungsvorrichtung abhängig von der Temperatur des Abgases stromabwärts vom HC-Adsorbens zwischen der Haupt-Abgasleitung und der Umgehungsleitung als Strömungsziel für den Abgasstrom um.
Einschließlich des oben genannten Dokuments kennt der Anmelder die folgenden Dokumente, die als Stand der Technik für die vorliegende Erfindung relevant sind.

[Patentdokument 1] Japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2002-138820
[Patentdokument 2] Japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2000-345832

Offenbarung der Erfindung
Problem, das der Erfindung zugrunde liegt
Wie oben beschrieben, werden in der herkömmlichen Abgasreinigungsvorrichtung HC und die Feuchtigkeit, die vom HC-Adsorbens desorbiert werden, in das Ansaugsystem (Ansaugspülung) zurückgeführt. Jedoch unterliegt die Menge des desorbierten Gases, das zurück ins Ansaugsystem strömt, einer Begrenzung, da die Notwendigkeit besteht, Schwankungen der Verbrennung im Verbrennungsmotor zu unterdrücken. Daher ist es sehr schwierig, nur durch Ausführen der Ansaugspülung Verunreinigungskomponenten, wie NOx und HC, vollständig vom Adsorbens zu desorbieren.
Zusätzlich zur Ansaugspülung als Verfahren zur Behandlung des desorbierten Gases, das die vom Adsorbens desorbierten Verunreinigungskomponenten aufweist, gibt es eine Abführspülung, bei der das desorbierte Gas wieder in einen Abschnitt stromaufwärts von einem Katalysator, der in einer Abgasleitung angeordnet ist, desorbiert wird. Gemäß einer solchen Abführspülung kann eine größere Menge an Abgas als während der Ansaugspülung zum Adsorbens geliefert werden, da die Abführspülung keinen negativen Einfluss auf die Verbrennung hat.
Andererseits ist ein Adsorbens, das die Funktion hat, NOx zu adsorbieren, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn das Abgas zum Adsorbens geliefert wird, um NOx vom Adsorbens zu desorbieren, NOx durch Wasserdampf, der im Abgas enthalten ist, schnell desorbiert wird. Falls eine große Menge an Abgas anhand der Abführspülung ohne Weiteres zum Adsorbens geliefert wird, um NOx und dergleichen vollständig vom Adsorbens zu desorbieren, wird daher eine NOx-Menge, für welche die Reinigungsleistung des Katalysators nicht ausreicht, vom Adsorbens desorbiert und zum Katalysator geliefert. Infolgedessen wird die Abgasemission verschlechtert.
Die vorliegende Erfindung soll das genannte Problem lösen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die von den Verunreinigungskomponenten, die im Abgas enthalten sind, zumindest NOx angemessen ausspülen kann, während sie die Kennwerte für das von einem Adsorbens desorbierte NOx berücksichtigt.
Mittel zur Lösung des Problems
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wobei die Vorrichtung aufweist:
eine Haupt-Abgasleitung, durch die Abgas strömt, das aus dem Verbrennungsmotor abgeführt wird;
eine Umgehungsleitung, die an einem stromaufwärtigen Verbindungsabschnitt, der mit der Haupt-Abgasleitung verbunden ist, von der Abgasleitung abzweigt, während sie sich an einem stromabwärtigen Verbindungsabschnitt, der stromabwärts vom stromaufwärtigen Verbindungsabschnitt vorgesehen ist, wieder mit der Haupt-Abgasleitung vereinigt;
ein Strömungsweg-Umschaltmittel, das in der Lage ist, zwischen der Haupt-Abgasleitung und der Umgehungsleitung als Strömungsziel für den Abgasstrom umzuschalten;
ein Adsorbens, das in der Umgehungsleitung vorgesehen ist und das die Funktion hat, von den Verunreinigungskomponenten, die im Abgas enthalten sind, zumindest NOx zu adsorbieren;
eine Spülleitung, die von der Umgehungsleitung abzweigt, während sie in eine Ansaugleitung des Verbrennungsmotors mündet;
ein Ansaugspülungs-Durchführungsmittel, welches das Strömungsweg-Umschaltmittel derart steuert, dass ein Teil des Abgases, das aus dem Verbrennungsmotor abgeführt wird, aus der Haupt-Abgasleitung in die Umgehungsleitung geschickt wird und dann durch das Adsorbens strömt und dann über die Spülleitung wieder zurück in die Ansaugleitung strömt; und
ein Spüloperations-Durchführungsmittel, das zumindest in einem Teil eines Zeitraums, in dem eine signifikante NOx-Desorption vom Adsorbens stattfindet, eine Spüloperation anhand des Ansaugspülungs-Durchführungsmittels durchführt.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wobei die Vorrichtung aufweist:
eine Haupt-Abgasleitung, durch die Abgas strömt, das aus dem Verbrennungsmotor abgeführt wird;
eine Umgehungsleitung, die an einem stromaufwärtigen Verbindungsabschnitt, der mit der Haupt-Abgasleitung verbunden ist, von der Abgasleitung abzweigt, während sie sich an einem stromabwärtigen Verbindungsabschnitt, der stromabwärts vom stromaufwärtigen Verbindungsabschnitt vorgesehen ist, wieder mit der Haupt-Abgasleitung vereinigt;
ein Strömungsweg-Umschaltmittel, das in der Lage ist, zwischen der Haupt-Abgasleitung und der Umgehungsleitung als Strömungsziel für den Abgasstrom umzuschalten;
ein Adsorbens, das in der Umgehungsleitung vorgesehen ist und das die Funktion hat, von den Verunreinigungskomponenten, die im Abgas enthalten sind, zumindest NOx zu adsorbieren;
eine Spülleitung, die von der Umgehungsleitung abzweigt, während sie in eine Ansaugleitung des Verbrennungsmotors mündet;
ein Ansaugspülungs-Durchführungsmittel, welches das Strömungsweg-Umschaltmittel derart steuert, dass ein Teil des Abgases, das aus dem Verbrennungsmotor abgeführt wird, aus der Haupt-Abgasleitung in die Umgehungsleitung geschickt wird und dann durch das Adsorbens strömt und dann über die Spülleitung wieder zurück in die Ansaugleitung strömt;
einen Katalysator, der in der Haupt-Abgasleitung vorgesehen ist und der in der Lage ist, das Abgas zu reinigen;
ein Abführspülungs-Durchführungsmittel, welches das Strömungsweg-Umschaltmittel derart steuert, dass das Abgas, das aus dem Verbrennungsmotor abgeführt wird, zum Teil oder vollständig aus der Haupt-Abgasleitung zur Umgehungsleitung geschickt wird und dann, nachdem es das Adsorbens durchströmt hat, durch den Katalysator strömt; und
ein Spüloperations-Umschaltmittel, das eine Spüloperation anhand des Ansaugspülungs-Durchführungsmittels durchführt und das nach einem Zeitpunkt, zu dem eine signifikante NOx-Desorption vom Adsorbens abgeschlossen ist, von der Spüloperation anhand des Ansaugspülungs-Durchführungsmittels auf eine Spüloperation anhand des Abführspülungs-Durchführungsmittels umschaltet.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wobei die Vorrichtung aufweist:
eine Haupt-Abgasleitung, durch die Abgas strömt, das aus dem Verbrennungsmotor abgeführt wird;
eine Umgehungsleitung, die an einem stromaufwärtigen Verbindungsabschnitt, der mit der Haupt-Abgasleitung verbunden ist, von der Abgasleitung abzweigt, während sie sich an einem stromabwärtigen Verbindungsabschnitt, der stromabwärts vom stromaufwärtigen Verbindungsabschnitt vorgesehen ist, wieder mit der Haupt-Abgasleitung vereinigt;
ein Strömungsweg-Umschaltmittel, das in der Lage ist, zwischen der Haupt-Abgasleitung und der Umgehungsleitung als Strömungsziel für den Abgasstrom umzuschalten;
ein Adsorbens, das in der Umgehungsleitung vorgesehen ist und das die Funktion hat, HC und NOx, die im Abgas enthalten sind, zu adsorbieren;
eine Spülleitung, die von der Umgehungsleitung abzweigt, während sie in eine Ansaugleitung des Verbrennungsmotors mündet;
ein Ansaugspülungs-Durchführungsmittel, welches das Strömungsweg-Umschaltmittel derart steuert, dass ein Teil des Abgases, das aus dem Verbrennungsmotor abgeführt wird, aus der Haupt-Abgasleitung in die Umgehungsleitung geschickt wird und dann das Adsorbens durchströmt und dann über die Spülleitung wieder zurück in die Ansaugleitung strömt; und
ein Spüloperations-Durchführungsmittel, das zumindest in einem Teil des Zeitraums, in dem eine signifikante NOx-Desorption vom Adsorbens stattfindet, eine Spüloperation anhand des Ansaugspülungs-Durchführungsmittels durchführt.
Ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wobei die Vorrichtung aufweist:
eine Haupt-Abgasleitung, durch die Abgas strömt, das aus dem Verbrennungsmotor abgeführt wird;
eine Umgehungsleitung, die an einem stromaufwärtigen Verbindungsabschnitt, der mit der Haupt-Abgasleitung verbunden ist, von der Abgasleitung abzweigt, während sie sich an einem stromabwärtigen Verbindungsabschnitt, der stromabwärts vom stromaufwärtigen Verbindungsabschnitt vorgesehen ist, wieder mit der Haupt-Abgasleitung vereinigt;
ein Strömungsweg-Umschaltmittel, das in der Lage ist, zwischen der Haupt-Abgasleitung und der Umgehungsleitung als Strömungsziel für den Abgasstrom umzuschalten;
ein Adsorbens, das in der Umgehungsleitung vorgesehen ist und das die Funktion hat, HC und NOx, die im Abgas enthalten sind, zu adsorbieren;
eine Spülleitung, die von der Umgehungsleitung abzweigt, während sie in eine Ansaugleitung des Verbrennungsmotors mündet;
ein Ansaugspülungs-Durchführungsmittel, welches das Strömungsweg-Umschaltmittel derart steuert, dass ein Teil des Abgases, das aus dem Verbrennungsmotor abgeführt wird, aus der Haupt-Abgasleitung in die Umgehungsleitung geschickt wird und dann das Adsorbens durchströmt und dann über die Spülleitung wieder zurück in die Ansaugleitung strömt;
einen Katalysator, der in der Haupt-Abgasleitung vorgesehen ist und der in der Lage ist, das Abgas zu reinigen;
ein Abführspülungs-Durchführungsmittel, welches das Strömungsweg-Umschaltmittel derart steuert, dass das Abgas, das aus dem Verbrennungsmotor abgeführt wird, zum Teil oder vollständig aus der Haupt-Abgasleitung in die Umgehungsleitung geschickt wird und das dann, nachdem es das Adsorbens durchströmt hat, durch den Katalysator strömt; und
ein Spüloperations-Umschaltmittel, das eine Spüloperation anhand des Ansaugspülungs-Durchführungsmittels durchführt und das nach einem Zeitpunkt, zu dem eine signifikante NOx-Desorption vom Adsorbens abgeschlossen ist, von der Spüloperation anhand des Ansaugspülungs-Durchführungsmittels zu einer Spüloperation anhand des Abführspülungs-Durchführungsmittels umschaltet.
Ein fünfter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach einem der ersten bis vierten Aspekte der vorliegenden Erfindung, wobei die Vorrichtung ferner aufweist:
ein Feuchtigkeitsmengen-Schätzmittel, das eine Feuchtigkeitsmenge, die dem Adsorbens während einer Spüloperation zugeführt wird, schätzt, und
ein NOx-Desorptionssignifikanz-Entscheidungsmittel, das auf der Basis der vom Feuchtigkeitsmengen-Schätzmittel geschätzten Feuchtigkeitsmenge entscheidet, dass eine signifikante NOx-Desorption vom Adsorbens vorliegt.
Ein sechster Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung, wobei die Vorrichtung ferner aufweist:
ein Adsorbenstemperatur-Ermittlungsmittel, das eine Temperatur des Adsorbens ermittelt;
wobei das Spüloperations-Durchführungsmittel ein Spüloperations-Fortsetzungsmittel aufweist, das die Spüloperation anhand des Ansaugspülungs-Durchführungsmittels fortsetzt, bis die Temperatur des Adsorbens stabil wird.
Ein siebter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung, wobei die Vorrichtung ferner aufweist:
ein Adsorbenstemperatur-Ermittlungsmittel, das eine Temperatur des Adsorbens ermittelt;
wobei das Spüloperations-Durchführungsmittel ein Spülungsumschaltungs-Beschränkungsmittel aufweist, welches das Umschalten auf die Spüloperation anhand des Abführspülungs-Durchführungsmittels verhindert, bis die Temperatur des Adsorbens stabil wird.
Ein achter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung, wobei die Vorrichtung ferner aufweist:
einen Katalysator, der in der Haupt-Abgasleitung angeordnet ist, die stromabwärts vom stromabwärtigen Verbindungsabschnitt vorgesehen ist, und der in der Lage ist, das Abgas zu reinigen;
wobei das Spüloperations-Durchführungsmittel ein Spüloperations-Fortsetzungsmittel aufweist, das die Spüloperation anhand des Ansaugspülungs-Durchführungsmittels fortsetzt, bis eine HC-Reinigungsfähigkeit des Katalysators wirken kann.
Ein neunter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung,
wobei der Katalysator in der Haupt-Abgasleitung angeordnet ist, die stromabwärts vom stromabwärtigen Verbindungsabschnitt vorgesehen ist; und
wobei das Spüloperations-Durchführungsmittel ein Spülungsumschaltungs-Beschränkungsmittel aufweist, welches das Umschalten auf die Spüloperation anhand des Abführspülungs-Durchführungsmittels verhindert, bis eine HC-Reinigungsfähigkeit des Katalysators wirken kann.
Ein zehnter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß dem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung,
wobei das Spüloperations-Umschaltmittel ein Zwangsspülungs-Durchführungsmittel aufweist, das auf die Spüloperation anhand des Abführspülungs-Durchführungsmittels umschaltet, wenn eine gesamte Ansaugluftmenge ab Beginn der Spüloperation, eine gesamte Ansaugspülungsmenge oder beide einen vorgegebenen Wert überschreiten, auch wenn die Temperatur des Adsorbens sich noch nicht stabilisiert hat.
Vorteile der Erfindung
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Spüloperation unter Verwendung des Ansaugspülungs-Durchführungsmittels (im Folgenden als „Ansaugspüloperation” bezeichnet) zumindest in einem Teil des Zeitraums durchgeführt, in dem die signifikante NOx-Desorption vom Adsorbens stattfindet. Wenn die Ansaugspüloperation durchgeführt wird, wird eine Abgasmenge, die zum Adsorbens geliefert wird, unter Berücksichtigung ihres Einflusses auf die Verbrennung beschränkt. Gleichzeitig wird auch die Feuchtigkeitsmenge, die dem Adsorbens zugeführt wird, beschränkt. Demgemäß wird das Stattfinden einer signifikanten NOx-Desorption verhindert. Somit kann durch die vorliegende Erfindung vorteilhafterweise verhindert werden, dass eine NOx-Menge, die in die Atmosphäre entlassen wird, aufgrund einer signifikanten NOx-Desorption, die stattfindet, falls dem Adsorbens während der Spüloperation Feuchtigkeit zugeführt wird, ansteigt.
Im zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird nach dem Zeitpunkt, zu dem die signifikante NOx-Desorption vom Adsorbens abgeschlossen ist, von der Ansaugspüloperation auf die Spüloperation unter Verwendung des Abführspülungs-Durchführungsmittels (im Folgenden als „Abführspüloperation” bezeichnet) umgeschaltet. Somit kann durch die vorliegende Erfindung vorteilhafterweise verhindert werden, dass eine in die Atmosphäre entlassene NOx-Menge aufgrund einer signifikanten NOx- Desorption ansteigt, weil in dem Zeitraum, in dem die signifikante NOx-Desorption stattfindet, die Ansaugspüloperation durchgeführt wird.
Gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Vorteile des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung in der Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gegeben, die mit dem Adsorbens ausgestattet ist, das die Funktion hat, HC und NOx zu adsorbieren.
Gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Vorteile des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung in der Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gegeben, die mit dem Adsorbens ausgestattet ist, das die Funktion hat, HC und NOx zu adsorbieren.
Die Ersetzung von NOx durch die Feuchtigkeit, die zum Adsorbens geliefert wird, erleichtert die NOx-Desorption. Im fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung kann auf der Basis des Feuchtigkeitsgehalts zutreffend entschieden werden, dass eine signifikante NOx-Desorption stattfindet, falls Feuchtigkeit während der Spüloperation zum Adsorbens geliefert wird.
Die HC-Desorptionsmenge ist proportional zur Temperatur des Adsorbens. Aus diesem Grund wird die HC-Desorptionsmenge mit steigender Adsorbenstemperatur höher, bis die Adsorbenstemperatur stabil wird, während die HC-Desorptionsmenge abnimmt, nachdem die Adsorbenstemperatur stabil geworden ist. Außerdem kann die Ansaugspüloperation desorbiertes NOx und desorbierten HC mit einer Reinigungsquote von ungefähr einhundert Prozent unschädlich machen. Um HC schnell zu desorbieren, während vorzugsweise HC und NOx unschädlich gemacht werden, ist es bevorzugt, dass die Ansaugspüloperation bis zu dem Zeitpunkt fortgesetzt wird, zu dem die Adsorbenstemperatur stabil wird. Somit wird es durch den sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung möglich, eine Durchführungsdauer der Ansaugspüloperation zu optimieren. Ferner wird es durch den siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung möglich, einen Zeitpunkt zum Umschalten von der Ansaugspüloperation auf die Abführspüloperation zu optimieren.
Gemäß dem achten oder neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann verhindert werden, dass HC, der vom Adsorbens desorbiert wird, in die Atmosphäre entlassen wird, ohne von dem Katalysator, der stromabwärts vom Adsorbens angeordnet ist, unschädlich gemacht worden zu sein.
Der zehnte Aspekt der vorliegenden Erfindung kann verhindern, dass der Betrieb des Verbrennungsmotors unterbrochen wird, bevor die Spüloperationen abgeschlossen wurden, wodurch verhindert wird, dass HC und NOx beim nächsten Kaltstart vom Adsorbens nicht angemessen adsorbiert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 ist eine Skizze, die einen Aufbau eines Verbrennungsmotorsystems mit einer Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
2 ist eine Skizze, die eine Funktionsweise des Systems gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
3 ist eine Skizze, die ein NOx- und HC-Desorptionsverhalten für den Fall erläutern, dass eine Abführspülung ausgewählt wird, wenn eine vorgegebene Spüloperation gestartet wird, nachdem eine Adsorbierungsoperation beendet wurde.
4 ist eine Skizze, die ein NOx- und HC-Desorptionsverhalten für den Fall erläutern, dass eine Ansaugspülung ausgewählt wird, wenn eine vorgegebene Spüloperation gestartet wird, nachdem eine Adsorbierungsoperation beendet wurde.
5 ist ein Ablaufschema, das eine Routine darstellt, die in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird.

10: Verbrennungsmotor
12: Haupt-Abgasleitung
14: Vorstufenkatalysator (SK)
16: erster Unterflurkatalysator (UF)
18: Umgehungsleitung
18a: stromaufwärtiger Verbindungsabschnitt
18b: stromabwärtiger Verbindungsabschnitt
20: Abgasumschaltventil
22: HC/NOx-Adsorbens
24: Temperatursensor
26: Spülleitung
28: Spülungssteuerventil
30: zweiter Unterflurkatalysator (UF)
32: Katalysatortemperatursensor
40: Elektronische Steuereinheit (ECU)
42: Luftströmungsmesser

Beste Weise zur Ausführung der Erfindung
Erste Ausführungsform
[Beschreibung des Systemaufbaus]
1 ist eine Skizze, die einen Aufbau eines Verbrennungsmotorsystems mit einer Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Der in 1 dargestellte Verbrennungsmotor 10 weist eine (nicht dargestellte) Ansaugleitung, die Luft in einen Zylinder holt, und eine Abgasleitung auf, durch die Abgas strömt, das aus dem Zylinder abgeführt wird.
Die Abgasleitung der vorliegenden Ausführungsform weist eine Haupt-Abgasleitung 12, die das Abgas aus dem Zylinder abführt, und eine später zu beschreibende Umgehungsleitung 18 auf. In der Haupt-Abgasleitung 12 sind ein Vorstufenkatalysator (SK) 14 und ein erster Unterflurkatalysator (UF) 16, die das Abgas reinigen können, in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet.
Das System der vorliegenden Ausführungsform weist die Umgehungsleitung 18 als Leitung auf, welche die Haupt-Abgasleitung 12 umgeht. Die Umgehungsleitung 18 ist so gestaltet, dass sie an einem stromaufwärtigen Verbindungsabschnitt 18a, der stromabwärts vom ersten Unterflurkatalysator 16 angeordnet ist, von der Haupt-Abgasleitung 12 abzweigt und sich an einem stromabwärtigen Verbindungsabschnitt 18b, der stromabwärts vom stromaufwärtigen Verbindungsabschnitt 18a angeordnet ist, wieder mit der Haupt-Abgasleitung 12 vereinigt. Der stromaufwärtige Verbindungsabschnitt 18a ist mit einem Abgasumschaltventil 20 versehen, das zwischen der Haupt-Abgasleitung 12 und der Umgehungsleitung 18 als Strömungsziel, zu dem das Abgas strömt, umschaltet.
Die Mitte der Umgehungsleitung 18 ist mit einem HC/NOx-Adsorbens 22 ausgestattet, das die Funktion hat, HC und NOx, die im Abgas enthalten sind, zu adsorbieren. Es können beispielsweise Zeolithmaterialien, die Eisen Fe tragen, als dieses HC/NOx-Adsorbens 22 verwendet werden. Außerdem ist im HC/NOx-Adsorbens 22 ein Temperatursensor 24 eingebaut, um eine Temperatur des HC/NOx-Adsorbens 22 zu erfassen.
Ein Teil zwischen dem stromaufwärtigen Verbindungsabschnitt 18a und dem HC/NOx-Adsorbens 22 in der Umgehungsleitung 18 steht mit einer Spülleitung 26 in Verbindung. Ein Spülungssteuerventil 28 ist in der Mitte der Spülleitung 26 vorgesehen. Das andere Ende der Spülleitung 26 steht mit der Ansaugleitung in Verbindung.
Außerdem ist in der Haupt-Abgasleitung 12 stromabwärts vom stromabwärtsseitigen Verbindungsabschnitt 18b ein zweiter Unterflurkatalysator (UF) 30 angeordnet, der das Abgas reinigen kann. Im zweiten Unterflurkatalysator 30 ist ein Katalysatortemperatursensor 32 eingebaut, um eine Temperatur des Katalysators zu erfassen. In der Haupt-Abgasleitung 12 sind stromabwärts vom zweiten Unterflurkatalysator 30 ein Hilfsschalldämpfer 34 und ein Hauptschalldämpfer 36 in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet.
Das System der vorliegenden Ausführungsform weist eine elektronische Steuereinheit (ECU) 40 auf. Ein Luftströmungsmesser 42, der die Luftmenge misst, die in den Verbrennungsmotor 10 geholt wird, ist mit der ECU 40 verbunden, ebenso wie verschiedene Sensoren für die Steuerung des Verbrennungsmotors 10 und der oben genannte Temperatursensor 24. Außerdem sind verschiedene Stellglieder, wie das Abgasumschaltventil 20 und das Spülungssteuerventil 28, die oben genannte wurden, mit der ECU 40 verbunden.
2 ist eine Skizze, die eine Funktionsweise des Systems gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
[Adsorbierungsoperation]
Zuerst wird mit Bezug auf 2(A) eine Operation beschrieben, mit der bewirkt wird, dass das HC/NOx-Adsorbens 22 Verunreinigungskomponenten (HC und NOx), die in dem aus dem Zylinder abgeführten Abgas enthalten sind, beim Kaltstart des Verbrennungsmotors 10 adsorbiert.
Wie in 2(A) dargestellt, wird die Adsorbierungsoperation in einem Zustand gestartet, in dem das Abgasumschaltventil 20 die Haupt-Abgasleitung 12 beim Kaltstarten des Verbrennungsmotors 10 blockiert. Außerdem wird das Spülungssteuerventil 28 so gesteuert, dass es während der Adsorbierungsoperation geschlossen ist.
In dem oben genannten Zustand wird sämtliches Abgas, das aus dem Verbrennungsmotor 10 abgeführt wird, aus der Haupt-Abgasleitung 12 über den stromaufwärtigen Verbindungsabschnitt 18a in die Umgehungsleitung 18 geschickt. Das Abgas, das in die Umgehungsleitung 18 geschickt wird, durchströmt das HC/NOx-Adsorbens 22 und wird dann zur Haupt-Abgasleitung 12 zurückgeführt und wird dann in die Atmosphäre entlassen.
Gemäß der oben beschriebenen Adsorbierungsoperation werden HC und NOx, die im Abgas enthalten sind, vom HC/NOx-Adsorbens 22 adsorbiert und unschädlich gemacht. Dadurch kann verhindert werden, dass HC und NOx beim Kaltstart in die Atmosphäre entlassen werden, wenn der Vorstufenkatalysator 14 oder dergleichen noch nicht aktiviert worden ist.
[Spüloperation]
2(B) und 2(C) sind Skizzen, die eine Spüloperation gemäß der vorliegenden Ausführungsform erläutern, die eine Ansaugspüloperation und eine Abführspüloperation beinhaltet.
(Ansaugspüloperation)
Zuerst wird mit Bezug auf 2(B) die Ansaugspüloperation zum Ausspülen (Desorbieren) von HC und NOx, die vom HC/NOx-Adsorbens 22 bei einem Kaltstart adsorbiert werden, aus dem HC/NOx-Adsorbens 22. In dieser Beschreibung wird die Spüloperation, die anhand einer Technik durchgeführt wird, die es ermöglicht, HC und NOx, die vom HC/NOx-Adsorbens 22 adsorbiert wurden, vom Adsorbens 22 zu desorbieren, und die anschließend HC und NOx über die Spülleitung 26 wieder in die Ansaugleitung zurückführt, als „Ansaugspüloperation” bezeichnet.
Wie in 2(B) dargestellt, wird zu Beginn der Ansaugspüloperation das Abgasumschaltventil 20 so gesteuert, dass es die Umgehungsleitung 18 blockiert, und das Spülungssteuerventil 28 wird geöffnet, nachdem ein vorgegebener Spülungsstart-Zeitpunkt gekommen ist (beispielsweise nachdem der Vorstufenkatalysator 14 aktiviert wurde). Gemäß dieser Ansaugspüloperation wird ein Teil des Abgases, das aus dem Zylinder abgeführt wird, unter Verwendung eines Unterdrucks bzw. Vakuums, der bzw. das in der Ansaugleitung des Verbrennungsmotors 10 erzeugt wird, aus der Haupt- Abgasleitung 12 über den stromabwärtigen Verbindungsabschnitt 18b in die Umgehungsleitung 18 geschickt.
Infolgedessen wird das Abgas, das relativ warm ist, nach dem Start zum HC/NOx-Adsorbens 22 geliefert. Somit werden HC und NOx vom HC/NOx-Adsorbens 22 desorbiert und über die Spülleitung 26 in die Ansaugleitung gespült. HC und NOx, die in die Ansaugleitung zurückgeführt werden, werden erneut verbrannt und dann vom aktiven Vorstufenkatalysator 14, vom aktiven Unterflurkatalysator 16 oder dergleichen unschädlich gemacht. Auf diese Weise kann solch eine Spüloperation wie oben beschrieben HC und NOx, die vom HC/NOx-Adsorbens 22 unter Kaltstartbedingungen adsorbiert wurden, zuverlässig unschädlich machen.
(Abführspüloperation)
Wie in 2(C) dargestellt, wird die Operation, die das desorbierte Gas (das ausgespülte Gas), das HC und NOx enthält, die vom HC/NOx-Adsorbens 22 desorbiert wurden, dadurch reinigt, dass das Gas zum zweiten Unterflurkatalysator 30 geschickt wird, hierin als „Abführspüloperation” bezeichnet.
Das System der vorliegenden Erfindung ist durch einen Zeitpunkt gekennzeichnet, zu von der Ansaugspüloperation auf die Abführspüloperation umgeschaltet wird. Die Abführspüloperation wird gestartet, wenn der kennzeichnende Zeitpunkt der vorliegenden Ausführungsform, der später beschrieben wird, gekommen ist. Wie in 2(C) dargestellt, wird die Spüloperation gestartet, wenn das Abgasumschaltventil 20 derart gesteuert wird, dass die Umgehungsleitung 18 geöffnet wird, wobei das Spülungssteuerventil 28 geschlossen ist.
Gemäß der oben beschriebenen Abführspüloperation wird das Abgas in der gleichen Richtung zugeführt wie während der Ansaugspüloperation, die in 2(A) dargestellt ist. Infolgedessen können adsorbierte Komponenten (hauptsächlich HC), die während der Ansaugspüloperation nicht entfernt werden können, sondern im HC/NOx-Adsorbens 22 zurückbleiben, unter Verwendung des Abgases, das eine im Vergleich zur Ansaugspüloperation hohe Temperatur und große Menge aufweist, aus dem HC/NOx-Adsorbens 22 desorbiert werden. Danach durchströmt das Abgas, das den desorbierten HC und das desorbierte NOx enthält, den zweiten Unterflurkatalysator 30 und wird dann gereinigt. Die oben genannte Abführspülung kann dem HC/NOx-Adsorbens 22 Abgas zuführen, das eine im Gegensatz zur Ansaugspülung hohe Temperatur und große Menge aufweist und das HC und NOx vollständig vom HC/NOx-Adsorbens 22 desorbieren kann.
[Charakteristische Abschnitte der ersten Ausführungsform]
[Desorptionsverhalten von NOx und HC während der Abführspüloperation]
3 ist ein Schema, das ein Desorptionsverhalten von NOx und HC zeigt, das in dem Fall gegeben ist, dass die Abführspülung ausgewählt wird, wenn eine vorgegebene Spüloperation gestartet wird, nachdem die Adsorbierungsoperation beendet wurde. Zuerst wird ein HC-Desorptionsverhalten beschrieben. Wenn die Abführspülung durchgeführt wird, wie in 3 dargestellt, steigt die Menge des vom HC/NOx-Adsorbens 22 adsorbierten HC mit steigender Temperatur des HC/NOx-Adsorbens 22. Danach beginnt die HC-Desorptionsmenge, nachdem sie einen Höchstwert erreicht hat, zu sinken. Die HC-Desorption ist abgeschlossen, wenn die Temperatur des HC/NOx-Adsorbens 22 eine Temperatur (etwa 350 Grad Celsius) erreicht hat, bei der HC vollkommen desorbiert wird. Somit ist die Menge des vom HC/NOx-Adsorbens 22 desorbierten HC proportional zur Temperatur des HC/NOx-Adsorbens 22.
Nun wird ein NOx-Desorptionsverhalten beschrieben. Eine NOx-Desorptionsmenge ist ebenfalls proportional zur Temperatur des HC/NOx-Adsorbens 22, wie im Fall von HC, falls keine Feuchtigkeit in einem Gas enthalten ist, das dem HC/NOx-Adsorbens 22 während einer Spüloperation zugeführt wird. Jedoch bestehen etwa vierzehn Prozent der Volumenkonzentration des Abgases, das aus dem Zylinder abgeführt wird, aus Feuchtigkeit. Das HC/NOx-Adsorbens 22 ist dadurch gekennzeichnet, dass NOx leicht vom Adsorbens 22 desorbiert wird, falls diesem Feuchtigkeit zugeführt wird, da NOx durch die Feuchtigkeit ersetzt wird, falls Feuchtigkeit zugeführt wird. Daher wird die NOx-Desorptionsmenge aufgrund einer Feuchtigkeitsmenge, die dem HC/NOx-Adsorbens 22 zugeführt wird, definiert.
Genauer wird NOx, das im HC/NOx-Adsorbens 22 adsorbiert ist, gemäß der Abführspülung auf einmal durch Feuchtigkeit ersetzt, falls das Abgas, das einen gewissen Prozentanteil an Feuchtigkeit enthält, im Ganzen zum HC/NOx-Adsorbens 22 geliefert wird, wie in 3 dargestellt, und NOx wird schnell mit einem hohen Spitzenwert vom HC/NOx-Adsorbens 22 desorbiert. In der vorliegenden Beschreibung wird ein Zeitraum, über den NOx als Reaktion auf die Zufuhr des Abgases, das den gewissen Prozentanteil an Feuchtigkeit enthält, zum HC/NOx-Adsorbens 22 wie oben beschrieben schnell vom HC/NOx-Adsorbens 22 desorbiert wird, als „Zeitraum, in dem eine signifikante NOx-Desorption stattfindet” bezeichnet.
Der Vorstufenkatalysator 14 und die Unterflurkatalysatoren 16, 30, die in der Haupt-Abgasleitung 12 des Verbrennungsmotors 10 angeordnet sind, weisen eine Sauerstoff-Speicherkapazität (OSC) auf und können im Rahmen ihrer Sauerstoff-Speicherkapazität Sauerstoff in den Katalysatoren speichern. Falls die Katalysatoren 14 ihre Funktion ausüben können, wird u. a. dem Katalysator 14 zugeführtes NOx dadurch unschädlich gemacht, dass es in Sauerstoff und Stickstoff zerlegt und unschädlich gemacht wird.
Die Linie in 3, die mit „UF-Kat.-OSC” bezeichnet ist, stellt eine durch die Abführspülung vom HC/NOx-Adsorbens 22 desorbierte NOx-Desorptionsmenge dar, die vom zweiten Unterflurkatalysator 30 unschädlich gemacht werden kann. Wenn die in 3 dargestellte signifikante NOx-Desorption schnell stattfindet, da dem HC/NOx-Adsorbens 22 durch die Abführspülung sämtliches aus dem Zylinder abgeführtes Abgas zugeführt wird, wird dem Katalysator 30 vorübergehend eine NOx-Menge zugeführt, die vom Katalysator 30 im Rahmen seiner Sauerstoff-Speicherkapazität nicht bewältigt werden kann. Infolgedessen kann NOx, das vom HC/NOx-Adsorbens 22 desorbiert wird, vom zweiten Unterflurkatalysator 30 nicht mehr vollständig unschädlich gemacht werden. Infolgedessen wird die Abgasemission verschlechtert.
(NOx- und HC-Desorptionsverhalten während der Ansaugspülung)
4 ist eine Skizze, die ein NOx- und HC-Desorptionsverhalten zeigt, das in dem Fall gegeben ist, dass die Ansaugspülung ausgewählt wird, wenn eine vorgegebene Spüloperation gestartet wird, nachdem die Adsorbierungsoperation beendet wurde. Der Mechanismus der HC- und NOx-Desorption bei der Ansaugspülung ist an sich der gleiche wie bei der Abführspülung. Jedoch unterliegt die Menge des desorbierten Gases, das in das Ansaugsystem zurückströmt, einer Beschränkung, da die Notwendigkeit besteht, eine Schwankung bei der Verbrennung im Verbrennungsmotor 10 zu verhindern. Daher liegt eine Strömungsmenge des Abgases, das dem HC/NOx-Adsorbens 22 während der Ansaugspülung zugeführt wird, bei etwa zehn Prozent von derjenigen während der Abführspülung.
Wie oben beschrieben, ist die Strömungsmenge des Abgases während der Ansaugspülung niedrig. Wie in 4 dargestellt, ist daher ein Temperaturanstieg des HC/NOx-Adsorbens 22 nach Beginn der Spülung langsamer als während der Abführspülung, und ein Spitzenwert der Temperatur ist ebenfalls niedriger. Infolgedessen ist auch das HC-Desorptionsverhalten langsamer als während der Abführspülung, und ein Spitzenwert der HC-Desorptionsmenge ist ebenfalls niedriger.
Außerdem ist eine Feuchtigkeitsmenge, die zum HC/NOx-Adsorbens 22 geliefert wird, kleiner, da der Abgasdurchsatz geringer ist. Infolgedessen ist auch das NOx-Desorptionsverhalten während der Ansaugspülung langsamer als während der Abführspülung, und auch der Spitzenwert der NOx-Desorptionsmenge ist kleiner.
Es werden die Vorteile und Nachteile der oben beschriebenen Abführspülung und Ansaugeinspülung miteinander verglichen. Durch die Abführspülung kann dem HC/NOx-Adsorbens 22 eine große Menge an Abgas zugeführt werden, wodurch die Temperatur des HC/NOx-Adsorbens 22 auf die Temperatur erhöht werden kann, bei der HC vollständig desorbiert wird. Somit können HC und NOx vollständig vom HC/NOx-Adsorbens 22 desorbiert werden. Falls jedoch zu Beginn der Spülung, nachdem die vorgegebene Adsorbierungsoperation beendet wurde, sofort die Abführspülung durch geführt wird, kommt es vor, dass die schnelle signifikante NOx-Desorption vom zweiten Unterflurkatalysator 30 im Rahmen seiner Sauerstoff-Speicherkapazität nicht bewältigt werden kann, wie oben beschrieben.
Im Gegensatz dazu kann die Ansaugspülung unter Berücksichtigung der Verbrennung nur zulassen, dass eine geringere Abgasmenge zum HC/NOx-Adsorbens 22 geliefert wird, als während der Abführspülung. Daher ist es schwierig, die Temperatur des HC/NOx-Adsorbens 22 angemessen zu erhöhen, und es ist äußerst schwierig, HC und NOx vollständig vom HC/NOx-Adsorbens 22 zu desorbieren. Jedoch kann die Ansaugspülung desorbiertes HC und NOx wieder in das Ansaugsystem zurückführen und erneut verbrennen. Danach kann sie HC und dergleichen unter Verwendung des aktiven Vorstufenkatalysators 14, des aktiven Unterflurkatalysators 16 oder dergleichen unschädlich machen. Infolgedessen können dadurch HC und NOx, die im HC/NOx-Adsorbens 22 während eines Kaltstarts adsorbiert werden, mit einer Reinigungsquote von ungefähr einhundert Prozent unschädlich gemacht werden. Außerdem kann die Ansaugspülung die Feuchtigkeitsmenge, die dem HC/NOx-Adsorbens 22 zugeführt wird, schließlich auf niedrige Mengen drücken. Gemäß der Ansaugspülung kommt es somit im Gegensatz zur Abführspülung nicht zu der schnellen signifikanten NOx-Desorption, die vom zweiten Unterflurkatalysator 30 im Rahmen seiner Sauerstoff-Speicherkapazität nicht bewältigt werden kann.
(Charakteristische Spüloperationen der ersten Ausführungsform)
Die vorliegende Ausführungsform wählt und führt die Ansaugspülung als erstes aus, wenn eine Spüloperation durchgeführt wird, nachdem die vorgegebene Adsorbierungsoperation durchgeführt wurde. Nach einem Zeitpunkt, zu dem die NOx-Spülung(-Desorption) aus dem HC/NOx-Adsorbens 22 beendet ist, genauer, in einem Zeitraum zwischen dem NOx-Spülungsbeendigungs-Zeitpunkt t0 und einem Zeitpunkt (siehe „Zeitpunkt t1” in 4), zu dem die Adsorbenstemperatur stabil (gesättigt wird) wird, schaltet die vorliegende Ausführungsform dann von der Ansaugspülung auf die Abführspülung um.
5 ist ein Ablaufschema, das eine Routine dargstellt, welche die ECU 40 in der ersten Ausführungsform ausführt, um die oben beschriebene Funktion zu implementieren. Genauer wird die in 5 dargestellte Routine gestartet, wenn vorgegebene Spülungsstartbedingungen erfüllt sind, nachdem die vorgegebene Adsorbierungsoperation während des Kaltstarts durchgeführt wurde. In der Routine, die in 5 dargestellt ist, wird zuerst Schritt 100 durchgeführt, um das Spülungssteuerventil 28 zu schließen, um die AGR-Steuerung (Ansaugspüloperation) zu starten.
Dann wird Schritt 102 durchgeführt, um zu entscheiden, ob eine Entscheidung in Bezug darauf, ob die Adsorbenstemperatur einen Knickpunkt erreicht, oder eine Entscheidung in Bezug darauf, ob die Adsorbenstemperatur bei mindestens 100°C liegt, positiv ist, um zu entscheiden, ob der NOx-Spülungsbeendigungs-Zeitpunkt („Zeitpunkt t0” in 4) gekommen ist. Die Adsorbenstemperatur steigt aufgrund der Adsorptionswärme, die vorliegt, wenn Feuchtigkeit NOx im HC/NOx-Adsorbens 22 ersetzt und adsorbiert wird. In Schritt 102 wird ein Zeitpunkt, zu dem die Temperatur des HC/NOx-Adsorbens 22 nach Durchführung der Ansaugspülung den Knickpunkt erreicht, vom Temperatursensor 24 erfasst. Dann wird entschieden, dass zum oben genannten Zeitpunkt die Feuchtigkeitsadsorption am HC/NOx-Adsorbens 22 gesättigt ist und dass die NOx-Ausspülung abgeschlossen ist.
Falls das in Schritt 102 erhaltene Entscheidungsergebnis anzeigt, dass die NOx-Spülung abgeschlossen ist, wird Schritt 104 durchgeführt, um zu entscheiden, ob eine Entscheidung in Bezug darauf, ob die Temperatur des zweiten Unterflurkatalysators 30 mindestens 350°C beträgt, oder eine Entscheidung in Bezug darauf, ob die gesamte Ansaugluftmenge Ga mindestens 1000 g beträgt, positiv ist. Durch diese Entscheidung in Schritt 104 wird entschieden, ob eine Aufwärmung (Aktivierung) des zweiten Unterflurkatalysators 30 abgeschlossen ist, das heißt, ob eine Bedingung, unter der die HC-Reinigungsfähigkeit des zweiten Unterflurkatalysators 30 wirksam ist, eingerichtet ist. Die gesamte Ansaugluftmenge Ga kann dadurch erhalten werden, dass mit dem Luftströmungsmesser 42 gemessene Werte der Ansaugluftmenge Ga ab Beginn der Spülung gezählt werden.
Falls das in Schritt 104 erhaltene Entscheidungsergebnis anzeigt, dass das Aufwärmen des zweiten Unterflurkatalysators 30 abgeschlossen ist, wird Schritt 106 durchgeführt, um zu entscheiden, ob eine Entscheidung in Bezug darauf, ob die gesamte Ansaugluftmenge Ga mindestens 200 g beträgt, und/oder eine Entscheidung in Bezug darauf, ob die gesamte AGR-Menge (die gesamte Ansaugspülgasmenge) mindestens 400 g beträgt, positiv ist bzw. sind. Durch diese Entscheidung von Schritt 106 wird entschieden, ob der Zeitpunkt, bis zu dem die Ansaugspüloperation maximal dauert, gekommen ist. Die ECU 40 speichert ein Kennfeld, das unter Verwendung der Beziehung zwischen einem Lastfaktor KL, einer Motordrehzahl Ne und der Zahl (dem Öffnungswinkel des Spülungssteuerventils 28) der AGR-Schritte definiert, welchen Prozentanteil die AGR-Menge (der Ansaugspülmenge) an der Ansaugluftmenge Ga haben würde. In Schritt 106 wird die gesamte AGR-Menge unter Bezugnahme auf solch ein Kennfeld ermittelt.
Falls die Entscheidung in Schritt 106 negativ ist, d. h. falls entschieden werden kann, dass der Zeitpunkt t2, bis zu dem die Ansaugspülung maximal dauert, noch nicht gekommen ist, wird Schritt 108 durchgeführt, um zu entscheiden, ob eine Entscheidung in Bezug darauf, ob ein Umfang Δt einer Temperaturänderung des HC/NOx-Adsorbens 22 pro Gesamt-AGR-Mengeneinheit (Ansaugspülmengeneinheit) höchstens einem vorgegebenen Wert entspricht (beispielsweise 3°C/10 g), oder eine Entscheidung in Bezug darauf, ob die Adsorbenstemperatur mindestens 200°C beträgt, positiv ist. Anhand einer solchen Entscheidung wird in Schritt 108 der Zeitpunkt t1 festgestellt, zu dem die Adsorbenstemperatur, die wegen der Ansaugspülung ansteigt, nachdem die NOx-Spülung abgeschlossen wurde, stabil wird. Ein Wert, der in einem Zustand gegeben ist, in dem die AGR-Steuerung, die über einen vorgegebenen Zeitraum seriell durchgeführt wird, durchgeführt wird, wenn eine Motorlast mindestens so hoch ist wie ein vorgegebener Wert, wird als Umfang Δt der Temperaturänderung verwendet. Der Zeitpunkt t1 in Schritt 108, zu dem die Adsorptionstemperatur stabil wird, kann auf der Basis der AGR-Gesamtmenge in einem Zustand, in dem die AGR-Steuerung durchgeführt wird, wenn eine Motorlast mindestens so hoch ist wie ein vorgegebener Wert, geschätzt werden.
Falls die Entscheidung in Schritt 108 negativ ist, d. h. falls entschieden werden kann, dass die Adsorbenstemperatur noch nicht stabil geworden ist, wird Schritt 106 wiederholt durchgeführt. Falls in Schritt 108 dagegen entschieden werden kann, dass die Adsorbenstemperatur stabil wird, wird dann Schritt 110 durchgeführt, um das Spülungssteuerventil 28 zu schließen, um dadurch die AGR-Steuerung (die Ansaugspüloperation) zu beenden.
Falls dagegen die Entscheidung in Schritt 106 positiv ist, d. h. falls entschieden werden kann, dass der Zeitpunkt t2, bis zu dem die Ansaugspülung maximal dauert, gekommen ist, wird Schritt 110 durchgeführt, um die AGR-Steuerung (die Ansaugspüloperation) sofort zu beenden, auch wenn die Entscheidung in Schritt 108 in Bezug darauf, ob die Adsorbenstemperatur stabil wird, negativ ist.
In der in 5 dargestellten Routine wird, wenn die AGR-Steuerung beendet ist, als nächstes Schritt 112 durchgeführt, um das Abgasumschaltventil 20 zu öffnen (die Umgehungsleitung 18 zu öffnen) und die Abführspüloperation zu beginnen.
Dann wird Schritt 114 durchgeführt, um zu entscheiden, ob die Adsorptionstemperatur eine vorgegebene Temperatur (beispielsweise eine Temperatur, bei der HC vollständig vom HC/NOx-Adsorbens 22 desorbiert wird) erreicht. Falls entschieden werden kann, dass die Adsorbenstemperatur die oben genannte vorgegebene Temperatur erreicht, wird infolgedessen Schritt 116 durchgeführt, um das Abgasumschaltventil 20 zu schließen (die Haupt-Abgasleitung 12 zu öffnen) und die Abführspüloperation zu beenden.
Gemäß der oben mit Bezug auf 5 beschriebenen Routine wird nicht die Abführspüloperation, sondern die Ansaugspüloperation ausgewählt und durchgeführt, bis die NOx-Ausspülung(-Desorption) abgeschlossen ist. Daher kann vermieden werden, dass eine schnelle signifikante NOx-Desorption stattfindet, die der zweite Unterflurkatalysator 30 im Rahmen seiner Sauerstoff-Speicherkapazität nicht bewältigen kann. Dadurch kann vermieden werden, dass NOx, das vom HC/NOx-Adsorbens 22 desorbiert wird, abgeführt wird, ohne vom zweiten Unterflurkatalysator unschädlich gemacht wor den zu sein, und es kann vermieden werden, dass die Abgasemission verschlechtert wird.
Gemäß der oben beschriebenen Routine wird zu einem Zeitpunkt, der nach dem Abschluss der NOx-Ausspülung kommt, und im Prinzip zu einem Zeitpunkt t1, zu dem die Temperatur des HC/NOx-Adsorbens 22 stabil wird, von der Ansaugspüloperation auf die Abführspüloperation umgeschaltet. Wie oben beschrieben, ist die HC-Desorptionsmenge proportional zur Adsorbenstemperatur. Aus diesem Grund steigt die HC-Desorptionsmenge mit einem Anstieg der Adsorbenstemperatur, bis die Adsorbenstemperatur stabil wird, während die HC-Desorptionsmenge zu sinken beginnt, nachdem die Adsorbenstemperatur geworden ist. Außerdem kann die oben beschriebene Ansaugspüloperation desorbierten HC und desorbiertes NOx mit einer Reinigungsquote von ungefähr einhundert Prozent unschädlich machen. In dieser Hinsicht ist die Ansaugspüloperation günstiger als die Abführspüloperation. Um HC umgehend zu desorbieren, während vorzugsweise HC und NOx unschädlich gemacht werden, ist es bevorzugt, dass die Ansaugspüloperation bis zum Zeitpunkt t1 fortzusetzen, zu dem die Adsorbenstemperatur stabil wird. Auf diese Weise kann durch die oben beschriebene Routine ein Zeitpunkt für das Umschalten von der Ansaugspüloperation auf die Abführspüloperation optimiert werden.
Die Adsorbenstemperatur steigt mit einer Feuchtigkeitszufuhr zum HC/NOx-Adsorbens 22 und erreicht den Knickpunkt, wenn die Adsorptionsmenge für Feuchtigkeit gesättigt ist (d. h. wenn die NOx-Spülung abgeschlossen ist). Danach steigt die Adsorbenstemperatur mit einer Zunahme der Abgastemperatur, bis die Abgastemperatur stabil wird. Gemäß der oben beschriebenen Routine kann vorteilhafterweise der NOx-Spülungsbeendigungs-Zeitpunkt, d. h. das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer signifikanten NOx-Desorption, auf Basis der Feuchtigkeit, die dem HC/NOx-Adsorbens 22 während der Ansaugspüloperation zugeführt wird, festgestellt werden.
Gemäß der oben beschriebenen Routine wird das Umschalten von der Ansaugspüloperation auf die Abführspüloperation verhindert, bis das Aufwärmen des zweiten Unterflurkatalysators 30, der stromabwärts von den anderen Katalysatoren angeordnet ist, abgeschlossen ist und die Bedingung, unter der die HC-Reinigungsfähigkeit des Katalysators 30 wirkt, eingerichtet ist. Dadurch kann verhindert werden, dass vom HC/NOx-Adsorbens 22 desorbierter HC in die Atmosphäre entlassen wird, ohne vom zweiten Unterflurkatalysator 30 unschädlich gemacht worden zu sein.
In einem Zustand, in dem die Ansaugspüloperation durchgeführt wird, nachdem die NOx-Spüloperation abgeschlossen wurde, ändern sich ein vorgegebener Zeitraum, der nötig ist, bis die Adsorbenstemperatur stabil wird, und ein Temperaturbereich, in dem die Temperatur stabil wird, gemäß den Fahrbedingungen eines Fahrzeuglenkers. Infolgedessen steigt die Adsorbenstemperatur in manchen Fällen ständig leicht an, ohne sich zu stabilisieren. Falls dies passiert, wird ein Betrieb des Verbrennungsmotors 10 angehalten, bevor die HC- und NOx-Spüloperation in Bezug auf das HC/NOx-Adsorbens 22 abgeschlossen wurde. Infolgedessen kann es passieren, dass das HC/NOx-Adsorbens 22 nicht mehr in der Lage ist, HC und NOx während des nächsten Kaltstarts angemessen zu adsorbieren. Im Gegensatz dazu schaltet die oben beschriebene Routine zwangsweise auf die Abführspüloperation um, wenn der Zeitpunkt, bis zu dem die Ansaugspüloperation maximal dauern darf, gekommen ist, auch wenn die Adsorbenstemperatur noch nicht stabil ist. Dadurch kann eine große Abgasmenge zum HC/NOx-Adsorbens 22 geliefert werden, und es kann verhindert werden, dass der Betrieb des Verbrennungsmotors 10 unterbrochen wird, bevor die Spüloperationen abgeschlossen wurden. Somit kann vermieden werden, dass HC und NOx vom Adsorbens während des nächsten Kaltstarts nicht angemessen adsorbiert werden.
In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird entschieden, dass die Feuchtigkeitsmenge, die am HC/NOx-Adsorbens 22 adsorbiert wird, gesättigt ist, d. h. dass die NOx-Spülung abgeschlossen ist, wenn die Temperatur des HC/NOx-Adsorbens 22 nach Durchführung der Ansaugspüloperation einen bestimmten Knickpunkt erreicht. Jedoch ist das Verfahren, mit dem entschieden wird, dass die NOx-Spülung(-Desorption) abgeschlossen ist, nicht auf das oben beschriebene beschränkt, und die folgenden alternativen Verfahren können beispielsweise ebenfalls angewendet werden. Genauer kann ein Gehalt an Feuchtigkeit, die dem HC/NOx-Adsorbens 22 durch die Ansaugspüloperation zugeführt wird, direkt unter Verwendung eines Feuchtigkeitsgehaltssen sors ermittelt werden, und der NOx-Spülungsbeendigungs-Zeitpunkt kann auf der Basis eines Produkts aus dem ermittelten Feuchtigkeitsgehalt und der AGR-Gesamtmenge festgestellt werden. Der NOx-Spülungsbeendigungs-Zeitpunkt kann auch auf der Basis von lediglich der AGR-Gesamtmenge geschätzt werden, da der Feuchtigkeitsgehalt im Abgas bei einem stöchiometrischen Betrieb ungefähr vierzehn Prozent beträgt und konstant ist. Ferner kann der NOx-Spülungsbeendigungs-Zeitpunkt durch direktes Messen der NOx-Menge, die vom HC/NOx-Adsorbens 22 desorbiert wird, unter Verwendung eines NOx-Sensors ermittelt werden.
Die oben beschriebene erste Ausführungsform wird auf ein System angewendet, in dem die Umgehungsleitung 18 vorgesehen ist, wobei das HC/NOx-Adsorbens 22 die Funktion hat, HC und NOx zu adsorbieren. Das System, auf das die vorliegende Erfindung angewendet werden kann, ist jedoch nicht auf ein solches System mit gleichzeitiger Adsorptionsdesorption von HC und NOx beschränkt. Alternative Systeme, die ein Adsorbens aufweisen, das die Funktion hat, zumindest NOx zu adsorbieren, können verwendet werden.
In der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, wird ein einzelnes HC/NOx-Adsorbens 22 als Adsorbens mit einer Funktion, HC und NOx zu adsorbieren, verwendet. In der vorliegenden Erfindung können jedoch ein HC-Adsorbens mit der Funktion, HC zu adsorbieren, und ein NOx-Adsorbens, mit der Funktion, NOx zu adsorbieren, unabhängig voneinander aufgebaut sein. Ferner können diese HC- und NOx-Adsorbentien in getrennten Umgehungsleitungen angeordnet sein.
In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird die Ansaugspüloperation durchgeführt, bis die NOx-Spülung abgeschlossen wurde. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform mit einer solchen Ansaugspüloperation beschränkt. Genauer kann eine Ansaugspüloperation in zumindest einem Teil eines Zeitraums, in dem eine signifikante NOx-Desorption stattfindet, gemäß einer Feuchtigkeitszufuhr zum Adsorbens, das die Funktion hat, NOx zu adsorbieren, durchgeführt werden. Ferner kann in einem bevorzugten Beispiel die Ansaugspüloperation durchgeführt werden, bis die NOx-Desorptionsmenge während des Zeitraums, in dem eine signifikante NOx-Desorption stattfindet (siehe 3), einen Spitzenwert übertrifft. Danach können die Spüloperationen auf die Abführspüloperation umgeschaltet werden.
In der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, entsprechen das Abgasumschaltventil 20 und das Spülungssteuerventil 28 dem „Strömungsweg-Umschaltmittel” gemäß den ersten bis vierten Aspekten der vorliegenden Erfindung. Außerdem wird das „Ansaugspülungs-Durchführungsmittel” gemäß den ersten bis vierten Aspekten der vorliegenden Erfindung implementiert, wenn die ECU 40 Schritt 100 durchführt; das „Spülungsoperations-Durchführungsmittel” gemäß dem ersten oder dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird implementiert, wenn die ECU 40 den Schritt 100 durchführt; das „Spüloperations-Durchführungsmittel” gemäß dem ersten oder dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird implementiert, wenn die ECU 40 die Schritte 100 bis 110 durchführt; das „Abführspülungs-Durchführungsmittel” gemäß dem sechsten oder dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird implementiert, wenn die ECU 40 die Schritte 112 bis 116 durchführt; und das „Spüloperations-Umschaltmittel” gemäß dem zweiten oder dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird implementiert, wenn die ECU 40 die Schritte 100 bis 112 durchführt. Außerdem entspricht der zweite Unterflurkatalysator 30 dem „Katalysator” gemäß dem zweiten, dem vierten, dem achten oder dem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Ferner werden das „Feuchtigkeitsmengen-Schätzmittel” und das „NOx-Desorptionssignifikanz-Entscheidungsmittel” gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung implementiert, wenn die ECU 40 Schritt 102 durchführt.
Ferner entspricht der Temperatursensor 24 dem „Adsorbenstemperatur-Ermittlungsmittel” gemäß dem sechsten oder siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Ferner wird das „Spüloperations-Fortsetzungsmittel” gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung implementiert, wenn die ECU 40 Schritt 110 durchführt, falls die Entscheidung in Schritt 108 positiv ist.
Ferner wird das „Spülungsumschaltungs-Beschränkungsmittel” gemäß dem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung implementiert, wenn die ECU 40 die Schritte 110 und 112 durchführt, falls die Entscheidung in Schritt 108 positiv ist.
Ferner wird das „Spüloperations-Fortsetzungsmittel” gemäß dem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung implementiert, wenn die ECU 40 Schritt 110 durchführt, falls die Entscheidung in Schritt 104 positiv ist.
Ferner wird das „Spülungsumschaltungs-Beschränkungsmittel” gemäß dem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung implementiert, wenn die ECU 40 die Schritte 110 und 112 durchführt, falls die Entscheidung in Schritt 104 positiv ist.
Ferner wird das „Zwangsspülungs-Durchführungsmittel” gemäß dem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung implementiert, wenn die ECU 40 die Schritte 106 und 110 durchführt.
ZUSAMMENFASSUNG
ABGASREINIGUNGSVORRICHTUNG FÜR EINEN VERBRENNUNGSMOTOR
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die von Verunreinigungskomponenten, die im Abgas enthalten sind, zumindest NOx angemessen ausspülen kann, während sie die Kennwerte des NOx, das von einem Adsorbens desorbiert wird, berücksichtigt. Eine Umgehungsleitung 18, die eine Haupt-Abgasleitung 12 des Verbrennungsmotors 10 umgeht, ist vorgesehen. Ein HC/NOx-Adsorbens 22 mit einer HC- und NOx-Adsorptionsfunktion ist in der Umgehungsleitung 18 vorgesehen. Ein zweiter Unterflurkatalysator 30 ist stromabwärts vom Adsorbens 22 vorgesehen. Eine Spülleitung 26, die von der Umgehungsleitung 18 abzweigt, während sie sich mit einer Ansaugleitung verbindet, ist vorgesehen. Ein Abgas-Umschaltventil 20 und ein Spülungssteuerventil 28 sind als Strömungsweg-Umschaltmittel vorgesehen, das in der Lage ist, zwischen der Haupt-Abgasleitung und der Umgehungsleitung als Strömungsziel für den Abgasstrom umzuschalten. Falls die Spüloperationen durchgeführt werden, wird zuerst die Ansaugspüloperation durchgeführt. Danach wird zu einem Zeitpunkt nach Abschluss der NOx-Ausspülung und zu dem Zeitpunkt, zu dem die Temperatur des Adsorbens stabil wird, von der Ansaugspüloperation auf die Abführspüloperation umgeschaltet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2002-138820 [0004]
- JP 2000-345832 [0004]

Claims

Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Haupt-Abgasleitung, durch die Abgas strömt, das aus dem Verbrennungsmotor ausgestoßen wird; eine Umgehungsleitung, die von der Haupt-Abgasleitung an einem stromaufwärtigen Verbindungsabschnitt, der mit der Haupt-Abgasleitung verbunden ist, abzweigt, während sie sich an einem stromabwärtigen Verbindungsabschnitt, der stromabwärts vom stromaufwärtigen Verbindungsabschnitt vorgesehen ist, wieder mit der Haupt-Abgasleitung vereinigt; ein Strömungsweg-Umschaltmittel, das in der Lage ist, zwischen der Haupt-Abgasleitung und der Umgehungsleitung als Strömungsziel für den Abgasstrom umzuschalten; ein Adsorbens, das in der Umgehungsleitung angeordnet ist und das eine Funktion hat, von Verunreinigungskomponenten, die im Abgas enthalten sind, zumindest NOx zu adsorbieren; eine Spülleitung, die von der Umgehungsleitung abzweigt, während sie sich mit einer Ansaugleitung des Verbrennungsmotors verbindet; ein Ansaugspülungs-Durchführungsmittel, welches das Strömungsweg-Umschaltmittel derart steuert, dass ein Teil des Abgases, das aus dem Verbrennungsmotor ausgestoßen wird, aus der Haupt-Abgasleitung zur Umgehungsleitung geschickt wird und dann das Adsorbens durchströmt und dann über die Spülleitung in die Ansaugleitung zurückströmt; und ein Spüloperations-Durchführungsmittel, das eine Spüloperation unter Verwendung des Ansaugspülungs-Durchführungsmittels in zumindest einem Teil des Zeitraums durchführt, in dem eine signifikante NOx-Desorption vom Adsorbens stattfindet.
Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Haupt-Abgasleitung, durch die Abgas strömt, das aus dem Verbrennungsmotor ausgestoßen wird; eine Umgehungsleitung, die von der Haupt-Abgasleitung an einem stromaufwärtigen Verbindungsabschnitt, der mit der Haupt-Abgasleitung verbunden ist, abzweigt, während sie sich an einem stromabwärtigen Verbindungsabschnitt, der stromabwärts vom stromaufwärtigen Verbindungsabschnitt vorgesehen ist, wieder mit der Haupt-Abgasleitung vereinigt; ein Strömungsweg-Umschaltmittel, das in der Lage ist, zwischen der Haupt-Abgasleitung und der Umgehungsleitung als Strömungsziel für den Abgasstrom umzuschalten; ein Adsorbens, das in der Umgehungsleitung angeordnet ist und das eine Funktion hat, von Verunreinigungskomponenten, die im Abgas enthalten sind, zumindest NOx zu adsorbieren; eine Spülleitung, die von der Umgehungsleitung abzweigt, während sie sich mit einer Ansaugleitung des Verbrennungsmotors verbindet; ein Ansaugspülungs-Durchführungsmittel, welches das Strömungsweg-Umschaltmittel derart steuert, dass ein Teil des Abgases, das aus dem Verbrennungsmotor ausgestoßen wird, aus der Haupt-Abgasleitung zur Umgehungsleitung geschickt wird und dann das Adsorbens durchströmt und dann über die Spülleitung in die Ansaugleitung zurückströmt; einen Katalysator, der in der Haupt-Abgasleitung angeordnet ist und der in der Lage ist, das Abgas zu reinigen; ein Abführspülungs-Durchführungsmittel, welches das Strömungsweg-Umschaltmittel so steuert, dass das Abgas, das aus dem Verbrennungsmotor ausgestoßen wird, teilweise oder ganz aus der Haupt-Abgasleitung zur Umgehungsleitung geschickt wird und dann den Katalysator durchströmt, nachdem es das Adsorbens durchströmt hat; und ein Spüloperations-Umschaltmittel, das eine Spüloperation unter Verwendung des Ansaugspülungs-Durchführungsmittels durchführt und das dann nach einem Zeitpunkt, zu dem eine signifikante NOx-Desorption vom Adsorbens abgeschlossen ist, von der Spüloperation anhand des Ansaugspülungs-Durchführungsmittels auf eine Spüloperation anhand des Abführspulungs-Durchführungsmittels umschaltet.
Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Haupt-Abgasleitung, durch die Abgas strömt, das aus dem Verbrennungsmotor ausgestoßen wird; eine Umgehungsleitung, die von der Haupt-Abgasleitung an einem stromaufwärtigen Verbindungsabschnitt, der mit der Haupt-Abgasleitung verbunden ist, abzweigt, während sie sich an einem stromabwärtigen Verbindungsabschnitt, der stromabwärts vom stromaufwärtigen Verbindungsabschnitt vorgesehen ist, wieder mit der Haupt-Abgasleitung vereinigt; ein Strömungsweg-Umschaltmittel, das in der Lage ist, zwischen der Haupt-Abgasleitung und der Umgehungsleitung als Strömungsziel für den Abgasstrom umzuschalten; ein Adsorbens, das in der Umgehungsleitung angeordnet ist und das eine Funktion hat, HC und NOx, die im Abgas enthalten sind, zu adsorbieren; eine Spülleitung, die von der Umgehungsleitung abzweigt, während sie sich mit einer Ansaugleitung des Verbrennungsmotors verbindet; ein Ansaugspülungs-Durchführungsmittel, welches das Strömungsweg-Umschaltmittel derart steuert, dass ein Teil des Abgases, das aus dem Verbrennungsmotor ausgestoßen wird, aus der Haupt-Abgasleitung zur Umgehungsleitung geschickt wird und dann das Adsorbens durchströmt und dann über die Spülleitung in die Ansaugleitung zurückströmt; und ein Spüloperations-Durchführungsmittel, das eine Spüloperation unter Verwendung des Ansaugspülungs-Durchführungsmittels in zumindest einem Teil des Zeitraums durchführt, in dem eine signifikante NOx-Desorption vom Adsorbens stattfindet.
Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Haupt-Abgasleitung, durch die Abgas strömt, das aus dem Verbrennungsmotor ausgestoßen wird; eine Umgehungsleitung, die von der Haupt-Abgasleitung an einem stromaufwärtigen Verbindungsabschnitt, der mit der Haupt-Abgasleitung verbunden ist, abzweigt, während sie sich an einem stromabwärtigen Verbindungsabschnitt, der stromabwärts vom stromaufwärtigen Verbindungsabschnitt vorgesehen ist, wieder mit der Haupt-Abgasleitung vereinigt; ein Strömungsweg-Umschaltmittel, das in der Lage ist, zwischen der Haupt-Abgasleitung und der Umgehungsleitung als Strömungsziel für den Abgasstrom umzuschalten; ein Adsorbens, das in der Umgehungsleitung angeordnet ist und das eine Funktion hat, HC und NOx, die im Abgas enthalten sind, zu adsorbieren; eine Spülleitung, die von der Umgehungsleitung abzweigt, während sie sich mit einer Ansaugleitung des Verbrennungsmotors verbindet; ein Ansaugspülungs-Durchführungsmittel, welches das Strömungsweg-Umschaltmittel derart steuert, dass ein Teil des Abgases, das aus dem Verbrennungsmotor ausgestoßen wird, aus der Haupt-Abgasleitung zur Umgehungsleitung geschickt wird und dann das Adsorbens durchströmt und dann über die Spülleitung in die Ansaugleitung zurückströmt; einen Katalysator, der in der Haupt-Abgasleitung angeordnet ist und der in der Lage ist, das Abgas zu reinigen; ein Abführspülungs-Durchführungsmittel, welches das Strömungsweg-Umschaltmittel so steuert, dass das Abgas, das aus dem Verbrennungsmotor ausgestoßen wird, teilweise oder ganz aus der Haupt-Abgasleitung zur Umgehungsleitung geschickt wird und dann den Katalysator durchströmt, nachdem es das Adsorbens durchströmt hat; und ein Spüloperations-Umschaltmittel, das eine Spüloperation unter Verwendung des Ansaugspülungs-Durchführungsmittels durchführt und das dann nach einem Zeitpunkt, zu dem eine signifikante NOx-Desorption vom Adsorbens abgeschlossen ist, von der Spüloperation anhand des Ansaugspülungs-Durchführungsmittels auf eine Spüloperation anhand des Abführspülungs-Durchführungsmittels umschaltet.
Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Vorrichtung ferner aufweist: ein Feuchtigkeitsmengen-Schätzmittel, das eine Feuchtigkeitsmenge schätzt, die dem Adsorbens während einer Spüloperation zugeführt wird; und ein NOx-Desorptionssignifikanz-Entscheidungsmittel, das auf der Basis der Feuchtigkeitsmenge, die vom Feuchtigkeitsmengen-Schätzmittel geschätzt wird, entscheidet, dass eine signifikante NOx-Desorption vorliegt.
Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 3, wobei die Vorrichtung ferner aufweist: ein Adsorbenstemperatur-Ermittlungsmittel, das eine Temperatur des Adsorbens ermittelt; wobei das Spüloperations-Durchführungsmittel ein Spüloperations-Fortsetzungsmittel aufweist, das die Spüloperation anhand des Ansaugspülungs-Durchführungsmittels fortsetzt, bis die Temperatur des Adsorbens stabil wird.
Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 4, wobei die Vorrichtung ferner aufweist: ein Adsorbenstemperatur-Ermittlungsmittel, das eine Temperatur des Adsorbens ermittelt; wobei das Spüloperations-Umschaltmittel ein Spülungsumschaltungs-Beschränkungsmittel aufweist, welches das Umschalten auf die Spüloperation anhand des Abführspülungs-Durchführungsmittels verhindert, bis die Temperatur des Adsorbens stabil wird.
Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 3, wobei die Vorrichtung ferner aufweist: einen Katalysator, der in der Haupt-Abgasleitung stromabwärts vom stromabwärtigen Verbindungsabschnitt vorgesehen ist und der in der Lage ist, das Abgas zu reinigen; wobei das Spüloperations-Durchführungsmittel ein Spüloperations-Fortsetzungsmittel aufweist, das die Spüloperation anhand des Ansaugspülungs-Durchführungsmittels fortsetzt, bis eine HC-Reinigungsleistung des Katalysators wirken kann.
Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 4, wobei der Katalysator in der Haupt-Abgasleitung stromabwärts vom stromabwärtigen Verbindungsabschnitt vorgesehen ist, und wobei das Spüloperations-Umschaltmitttel ein Spüloperations-Beschränkungsmittel aufweist, welches das Umschalten auf die Spüloperation anhand des Abführspülungs-Durchführungsmittels verhindert, bis die HC-Reinigungsleistung des Katalysators wirken kann.
Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 7, wobei das Spüloperations-Umschaltmittel ein Zwangsspülungs-Durchführungsmittel aufweist, das auf die Spüloperation anhand des Abführspülungs-Durchführungsmittels umschaltet, wenn die gesamte Ansaugluftmenge ab Beginn der Spüloperation, die gesamte Ansaugspülmenge oder beide einen vorgegebenen Wert überschreiten, auch wenn die Temperatur des Adsorbens noch nicht stabil ist.