DE112008002856T5

DE112008002856T5 - Abgasreinigungsvorrichtung und Abgasreinigungsverfahren für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE112008002856T5
Application number: DE112008002856T
Authority: DE
Inventors: Kazuhiro Toyota-shi Wakao; Takaaki Toyota-shi Itou; Keisuke Toyota-shi Sano; Kimikazu Toyota-shi Yoda
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-10-25
Filing date: 2008-09-30
Publication date: 2011-04-07
Anticipated expiration: 2028-10-01
Also published as: JP4442678B2; WO2009053798A2; DE112008002856B4; US20100307141A1; WO2009053798A3; CN101835961B; JP2009103090A; CN101835961A; US8468805B2

Abstract

Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, aufweisend:
eine Umgehungsleitung, die eine Abgasleitung eines Verbrennungsmotors umgeht;
ein Adsorptionsmittel, das in der Umgehungsleitung angeordnet ist und Feuchtigkeit und toxische Bestandteile in dem Abgas adsorbiert; und
eine Steuerungseinheit, die dem Abgas ermöglicht, in die Umgehungsleitung einzuströmen, bis eine Menge der in das Adsorptionsmittel strömenden Feuchtigkeit eine zulässige Feuchtigkeitseinströmmenge erreicht, wenn zumindest das Adsorptionsmittel einem Adsorptionsbetrieb unterzogen wird.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsvorrichtung und ein Abgasreinigungsverfahren für einen Verbrennungsmotor.
2. Beschreibung des einschlägigen Stands der Technik
In jüngster Zeit sind bei Abgasreinigungsvorrichtungen erhebliche Verbesserungen erreicht worden. Beim Kaltstart jedoch neigt die Abführmenge von toxischen Bestandteilen, wie z. B. HC und NOx, anzusteigen, da die Temperatur des Katalysators (z. B. Dreiwege-Katalysators) niedrig und die Aktivität des Katalysators unzureichend ist.
Als ein Verfahren zum Reduzieren der Schadstoffemissionen beim Kaltstart ist die Verwendung eines Adsorptionsmittels vorgeschlagen worden. In anderen Worten sollen die toxischen Bestandteile unmittelbar nach dem Start des Motors durch ein Adsorptionsmittel adsorbiert werden, bis der Katalysator die Aktivierungstemperatur erreicht hat. Nach der Erwärmung und Aktivierung des Katalysators werden die adsorbierten toxischen Bestandteile aus dem Adsorptionsmittel desorbiert und durch den Katalysator gereinigt.
Die japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 5-256124 ( JP-A-5-256124 ) offenbart, dass, wenn ein Kohlenwasserstoff-Adsorptionsmittel bzw. Adsorbens bereits Feuchtigkeit adsorbiert hat, bevor das Kohlenwasserstoff-Adsorptionsmittel Kohlenwasserstoff adsorbiert, die Kohlenwasserstoff-Adsorptionsmenge abnimmt, so dass vor und hinter dem Kohlenwasserstoff-Adsorptionsmittel ein Feuchtigkeitsadsorptionsmittel angebracht wird, um zu verhindern, dass eine Feuchtigkeit enthaltende Luft in das Kohlenwasserstoff-Adsorptionsmittel strömen kann, wenn der Motor abgeschaltet wird (offenbart in den Absätzen [0003] und [0008] in der JP-A-5-256124 ).
Die in der JP-A-5-256124 offenbarte Technologie dient zum Verhindern der Adsorption der in der Luft enthaltenen Feuchtigkeit durch das Adsorptionsmittel, wenn der Motor abgeschaltet wird, jedoch enthält Abgas ebenfalls eine erhebliche Feuchtigkeitsmenge. Daher ist es wünschenswert, sowohl zu verhindern, dass Feuchtigkeit in das Adsorptionsmittel strömt, als auch, dass toxische Bestandteile in dem Adsorptionsmittel adsorbiert werden. Ein mögliches Verfahren, um dies zu implementieren bzw. realisieren, beinhaltet das Anordnen eines Wasseradsorptionsmittels zum Adsorbieren von Feuchtigkeit auf einer Seite stromauf des Adsorptionsmittels für toxische Bestandteile.
Da im Abgas jedoch eine erhebliche Feuchtigkeitsmenge enthalten ist, besteht die Möglichkeit, dass das Wasseradsorptionsmittel in einigen Fällen während der Ausführung des Adsorptionsbetriebs einen Sättigungszustand erreicht, und die Feuchtigkeit, die nicht mehr adsorbiert werden konnte, in das Adsorptionsmittel für toxische Bestandteile strömt. Wenn die Feuchtigkeit in das Adsorptionsmittel für toxische Bestandteile strömt, werden die toxischen Bestandteile, die einmal adsorbiert wurden, aus dem Adsorptionsmittel für toxische Bestandteile desorbiert und strömen ab, was eine Verschlechterung des Schadstoffausstoßes zur Folge hat.
Kurzfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Abgasreinigungsvorrichtung und ein Abgasreinigungsverfahren für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, das einen Schadstoffausstoß während eines Kaltstarts effektiv reduzieren kann.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die eine Umgehungsleitung, die eine Abgasleitung eines Verbrennungsmotors umgeht; ein Adsorptionsmittel, das in der Umgehungsleitung angeordnet ist und Feuchtigkeit und toxische Bestandteile im Abgas adsorbiert; und eine Steuerungseinheit beinhaltet, die dem Abgas ermöglicht, in die Umgehungsleitung zu strömen, bis eine Menge der Feuchtigkeit, die in das Adsorptionsmittel strömt, eine zulässige Feuchtigkeitseinströmmenge erreicht hat, wenn zumindest das Adsorptionsmittel einem Adsorptionsbetrieb unterzogen wird.
Wenn die Feuchtigkeitsmenge in dem Adsorptionsmittel ansteigt, nimmt die Adsorptionsfähigkeit des Adsorptionsmittels für toxische Bestandteile ab. Wenn daher die Feuchtigkeitsmenge in dem Adsorptionsmittel übermäßig hoch ist, werden die toxischen Bestandteile, die einmal adsorbiert wurden, aus dem Adsorptionsmittel desorbiert und in die Luft freigesetzt. Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird verhindert, dass die Feuchtigkeitsmenge in dem Adsorptionsmittel übermäßig ansteigt, indem die Feuchtigkeitsmenge, die in das Adsorptionsmittel strömt, so gesteuert wird, dass sie die zulässige Feuchtigkeitseinströmmenge nicht überschreitet, so dass die Desorption der toxischen Bestandteile zuverlässig verhindert werden kann. Da der Adsorptionsbetrieb solange fortgesetzt werden kann, bis die Feuchtigkeitsmenge, die in das Adsorptionsmittel einströmt, die zulässige Feuchtigkeitseinströmmenge erreicht hat, kann die Adsorptionsfähigkeit des Adsorptionsmittels gemäß der zulässigen Feuchtigkeitseinströmmenge des Adsorptionsmittels voll zum Ausdruck gebracht bzw. ausgeschöpft werden.
Gemäß dem ersten Aspekt kann die Umgehungsleitung die Abgasleitung zwischen einem Vor-Katalysator und einem Nach-Katalysator, die in der Abgasleitung angeordnet sind, umgehen.
Gemäß dem ersten Aspekt kann die zulässige Feuchtigkeitseinströmmenge vor dem Start des Adsorptionsbetriebs basierend auf einer Restfeuchtigkeitsmenge im Adsorptionsmittel bestimmt werden.
Gemäß dem vorstehenden Aspekt kann die zulässige Feuchtigkeitseinströmmenge, wenn der Adsorptionsbetrieb ausgeführt wird, angemessen bestimmt werden, und die Adsorptionsfähigkeit des Adsorptionsmaterials kann voll zum Ausdruck gebracht bzw. ausgeschöpft werden, während die Desorption der toxischen Bestandteile verhindert wird.
Gemäß den vorstehenden Aspekten kann das Adsorptionsmittel ein Adsorptionsmittel für toxische Bestandteile, das vorwiegend toxische Bestandteile adsorbiert, und ein Feuchtigkeitsadsorptionsmittel beinhalten, das auf einer Seite stromauf des Adsorptionsmittels für toxische Bestandteile angeordnet ist und eine Funktion zum Adsorbieren von Feuchtigkeit aufweist, und bei der Restfeuchtigkeitsmenge kann es sich um eine Restfeuchtigkeit in dem Feuchtigkeitsadsorptionsmittel handeln.
Gemäß dem vorstehenden Aspekt kann die zulässige Feuchtigkeitseinströmmenge basierend auf der Restfeuchtigkeitsmenge in dem Wasseradsorptionsmittel bestimmt werden, wenn das Adsorptionsmittel in das Adsorptionsmittel für toxische Bestandteile und das Feuchtigkeitsadsorptionsmittel aufgeteilt ist. Somit kann zuverlässig verhindert werden, dass während der Ausführung des Adsorptionsbetriebs Feuchtigkeit durch das Feuchtigkeitsadsorptionsmittel gelangt und in das Adsorptionsmittel für toxische Bestandteile strömt. Somit kann die Adsorptionsfähigkeit des Adsorptionsmittels für toxische Bestandteile vollständig zum Ausdruck gebracht werden, während die Desorption der toxischen Bestandteile verhindert wird.
Gemäß dem vorstehenden Aspekt kann die Steuerungseinheit einen Adsorptionsbetriebs-Ausführzeitschwellwert berechnen, so dass die Feuchtigkeitsmenge, die in das Adsorptionsmittel strömt, der zulässigen Feuchtigkeitseinströmmenge entspricht, und, wenn der Adsorptionsbetrieb ausgeführt wird, kann die Steuerungseinheit dem Abgas ermöglichen, in die Umgehungsleitung einzuströmen, bis die Zeit, die seit dem Start des Adsorptionsbetriebs verstrichen ist, den Adsorptionsbetriebs-Ausführzeitschwellwert erreicht hat.
Gemäß dem vorstehenden Aspekt kann der Adsorptionsbetriebs-Ausführzeitschwellwert, bei dem die Feuchtigkeitsmenge, die in das Adsorptionsmittel strömt, der zulässigen Feuchtigkeitseinströmmenge entspricht, berechnet werden, und die Ausführung des Adsorptionsbetriebs kann solange ermöglicht werden, bis die Zeit, die seit dem Start des Adsorptionsbetrieb verstrichen ist, den Adsorptionsbetriebs-Ausführzeitschwellwert erreicht hat. Somit kann die Feuchtigkeitsmenge, die während der Ausführung des Adsorptionsbetriebs in das Adsorptionsmittel strömt, exakt gesteuert werden, und die Adsorptionsfähigkeit des Adsorptionsmittels kann voll zum Ausdruck gebracht bzw. ausgeschöpft werden, während die Desorption der toxischen Bestandteile zuverlässig verhindert wird.
Gemäß dem vorstehenden Aspekt kann die Steuerungseinheit einen Abgasmengen-Schwellwert berechnen, so dass die Feuchtigkeitsmenge, die in das Adsorptionsmittel strömt, der zulässigen Feuchtigkeitseinströmmenge entspricht, und dem Abgas ermöglichen, in die Umgehungsleitung zu strömen, bis eine integrierte Abgasmenge seit dem Start des Adsorptionsbetriebs den Abgasmengen-Schwellwert erreicht, wenn der Adsorptionsbetrieb angefordert wird.
Gemäß dem vorstehenden Aspekt kann der Abgasmengen-Schwellwert, bei dem die Feuchtigkeitsmenge, die in das Adsorptionsmittel strömt, der zulässigen Feuchtigkeitseinströmmenge entspricht, berechnet werden, und die Ausführung des Adsorptionsbetriebs kann ermöglicht werden, bis die integrierte Abgasmenge seit dem Start des Adsorptionsbetriebs den Abgasmengen-Schwellwert erreicht hat. Somit kann die Feuchtigkeitsmenge, die während der Ausführung des Adsorptionsbetriebs in das Adsorptionsmittel strömt, exakt gesteuert werden, und die Adsorptionsfähigkeit des Adsorptionsmittels kann voll zum Ausdruck gebracht werden, während die Desorption der toxischen Bestandteile zuverlässig verhindert wird.
Gemäß dem vorstehenden Aspekt kann ferner ein Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur des Adsorptionsmittels vorgesehen sein. Die Steuerungseinheit kann die zulässige Feuchtigkeitseinströmmenge basierend auf einer Temperatur des Adsorptionsmittels bestimmen, wenn zu einem unmittelbar vorangehenden Zeitpunkt ein Ableitbetrieb zum Ableiten der Feuchtigkeit und toxischen Bestandteile, die in dem Adsorptionsmittel adsorbiert sind, ausgeführt worden ist.
Gemäß dem vorstehenden Aspekt kann die zulässige Feuchtigkeitseinströmmenge basierend auf der Temperatur des Adsorptionsmittels bei der vorangegangenen Ausführung des Ableitbetriebs bestimmt werden, wodurch die zulässige Feuchtigkeitseinströmmenge exakt eingestellt werden kann.
In dem vorstehenden Aspekt kann die Steuerungseinheit eine Restfeuchtigkeitsmenge basierend auf einer Temperatur des Adsorptionsmittels bei der Beendung des Ableitbetriebs bestimmen.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die eine Umgehungsleitung, die eine Abgasleitung eines Verbrennungsmotors umgeht; ein Adsorptionsmittel, das in der Umgehungsleitung angeordnet ist und Feuchtigkeit und toxische Bestandteile in dem Abgas adsorbiert; ein Leitungsschaltventil, das zwischen einem Zustand, der einem Abgas ermöglicht, in die Umgehungsleitung einzuströmen, und einem Zustand schaltet, der dem Abgas nicht ermöglicht, in die Umgehungsleitung einzuströmen; eine Einheit zum Erhalten einer Restfeuchtigkeitsmenge, die zumindest entweder eine Restfeuchtigkeitsmenge in dem Adsorptionsmittel vor dem Start des Adsorptionsbetriebs oder einen korrigierten Wert derselben erhält, und eine Adsorptionsbetriebs-Steuerungseinheit beinhaltet, die, basierend auf den Ergebnissen, die durch die Einheit zum Erhalten einer Restfeuchtigkeitsmenge erhalten werden, wenn der Adsorptionsbetrieb ausgeführt wird, eine Beendungsbedingung des Adsorptionsbetriebs korrigiert, um eine Zeitspanne zu verringern, während der der Adsorptionsbetrieb ausgeführt wird, wenn die Restfeuchtigkeitsmenge zunimmt.
Während die Restfeuchtigkeitsmenge in dem Adsorptionsmittel ansteigt, nimmt die Adsorptionsfähigkeit des Adsorptionsmittels für toxische Bestandteile ab. Gemäß dem vorstehenden zweiten Aspekt wird der Adsorptionsbetrieb verkürzt, wenn die Restfeuchtigkeitsmenge hoch ist, so dass zuverlässig verhindert werden kann, dass die toxischen Bestandteile, die einmal adsorbiert wurden, aus dem Adsorptionsmittel desorbiert und in die Luft freigesetzt werden. In dem Fall, wenn die Restfeuchtigkeitsmenge niedrig und die Adsorptionsfähigkeit des Adsorptionsmittels für toxische Bestandteilen hoch ist, kann der Adsorptionsbetrieb für lange Zeit ausgeführt werden, so dass dessen Adsorptionsfähigkeit voll zum Ausdruck gebracht werden kann. Der Schadstoffausstoß während eines Kaltstarts kann somit ausreichend reduziert werden.
Gemäß dem zweiten Aspekt kann die Umgehungsleitung die Abgasleitung zwischen einem Vor-Katalysator und einem Nach-Katalysator, die in der Abgasleitung angeordnet sind, umgehen.
Gemäß dem vorstehenden Aspekt kann das Leitungsschaltventil den Zustand, der dem Abgas ermöglicht wird, in die Umgehungsleitung einzuströmen, wenn der Adsorptionsbetrieb ausgeführt wird, und den Zustand auswählen, der dem Abgas nicht ermöglicht wird, in die Umgehungsleitung einzuströmen, wenn eine Beendungsbedingung des Adsorptionsbetriebs erfüllt ist.
Gemäß dem vorstehenden Aspekt kann das Adsorptionsmittel ein Adsorptionsmittel für toxischen Bestandteile zum Adsorbieren von vorwiegend toxischen Bestandteilen und ein Feuchtigkeitsadsorptionsmittel beinhalten, das auf einer Seite stromauf des Adsorptionsmittels für toxische Bestandteile angeordnet ist und eine Funktion zum Adsorbieren von Feuchtigkeit aufweist, und die Restfeuchtigkeitsmenge kann eine Restfeuchtigkeitsmenge im Feuchtigkeitsadsorptionsmittel sein.
Wenn gemäß dem vorstehenden Aspekt das Adsorptionsmittel in ein Adsorptionsmittel für toxischen Bestandteile und ein Feuchtigkeitsadsorptionsmittel aufgeteilt wird, kann die Beendungsbedingung des Adsorptionsbetriebs in eine Richtung korrigiert werden, in der der Adsorptionsbetrieb verkürzt wird, wenn die Restfeuchtigkeitsmenge in dem Feuchtigkeitsadsorptionsmittel zunimmt. Somit kann zuverlässig verhindert werden, dass die Feuchtigkeit durch das Feuchtigkeitsadsorptionsmittel gelangt und in das Adsorptionsmittel für toxische Bestandteile strömt, wenn der Adsorptionsbetrieb ausgeführt wird.
Gemäß dem vorstehenden Aspekt kann eine Beendungsbedingung des Adsorptionsbetriebs voraussetzen, dass eine Zeit, die seit dem Start des Adsorptionsbetriebs verstrichen ist, einen Adsorptionsbetriebs-Ausführzeitschwellwert erreicht, und die Adsorptionsbetriebs-Steuerungseinheit kann den Adsorptionsbetriebs-Ausführzeitschwellwert so korrigieren, dass dieser verringert wird, wenn die Restfeuchtigkeitsmenge zunimmt.
Wenn gemäß dem vorstehenden Aspekt eine Beendungsbedingung des Adsorptionsbetriebs voraussetzt, dass eine Zeit, die seit dem Start des Adsorptionsbetriebs verstrichen ist, einen vorbestimmten Adsorptionsbetriebs-Ausführzeitschwellwert erreicht, kann der Beendungszeitpunkt des Adsorptionsbetriebs entsprechend der Restfeuchtigkeitsmenge exakt auf einen optimalen Zeitpunkt gesteuert werden. Somit kann die Adsorptionsfähigkeit des Adsorptionsmittels maximal zum Ausdruck gebracht werden, während eine Desorption der toxischen Bestandteile noch zuverlässiger verhindert werden kann.
Gemäß dem vorstehenden Aspekt kann eine Beendungsbedingung des Adsorptionsbetriebs voraussetzen, dass eine integrierte Abgasmenge seit dem Start des Adsorptionsbetriebs einen vorbestimmten Abgasmengen-Schwellwert erreicht, und die Adsorptionsbetriebs-Steuerungseinheit kann den Abgasmengen-Schwellwert so korrigieren, dass er verringert wird, wenn die Restfeuchtigkeitsmenge zunimmt.
Wenn gemäß dem vorstehenden Aspekt die Beendungsbedingung des Adsorptionsbetriebs voraussetzt, dass die integrierte Abgasmenge seit dem Start des Adsorptionsbetriebs einen vorbestimmten Abgasmengen-Schwellwert erreicht, kann der Beendungszeitpunkt des Adsorptionsbetriebs entsprechend der Restfeuchtigkeitsmenge exakt auf einen optimalen Zeitpunkt gesteuert werden. Somit kann die Adsorptionsfähigkeit des Adsorptionsmittels maximal zum Ausdruck gebracht werden, während eine Desorption der toxischen Bestandteile mit erhöhter Zuverlässigkeit verhindert werden kann.
Gemäß dem vorstehenden Aspekt kann ferner ein Luftströmungsmesser vorgesehen sein, der eine Saugluftmenge erfasst. Die Adsorptionsbetriebs-Steuerungseinheit kann die integrierte Abgasmenge basierend auf der Saugluftmenge berechnen, die durch den Luftströmungsmesser erfasst wird.
Gemäß dem vorstehenden Aspekt können ferner ein Temperatursensor, der die Temperatur des Adsorptionsmittels erfasst, und eine Ableitsteuerungseinheit vorgesehen sein, die einen Ableitbetrieb zum Ableiten von Feuchtigkeit und toxischen Bestandteilen ausführt, die durch das Adsorptionsmittel adsorbiert werden. Die Einheit zum Erhalten einer Restfeuchtigkeitsmenge kann eine Temperatur des Adsorptionsmittels, die durch den Temperatursensor in dem unmittelbar vorangegangenen Ableitbetrieb erfasst wird, als den dazu in Beziehung stehenden Wert der Restfeuchtigkeitsmenge erhalten.
Gemäß dem vorstehenden Aspekt kann der Beendungszeitpunkt des Adsorptionsbetriebs entsprechend der Restfeuchtigkeitsmenge exakt auf einen optimalen Zeitpunkt gesteuert werden.
Gemäß dem vorstehenden Aspekt können ein Temperatursensor, der eine Temperatur des Adsorptionsmittels erfasst, eine Ableiteinheit, die einen Ableitbetrieb zum Ableiten von Feuchtigkeit und toxischen Bestandteilen ausführt, die durch das Adsorptionsmittel adsorbiert werden, und eine Ableitbetriebsbeendungs-Steuerungseinheit vorgesehen sein, die den Ableitbetrieb beendet, wenn die Temperatur des Adsorptionsmittels eine vorbestimmte Temperatur erreicht hat.
Gemäß dem vorstehenden Aspekt wird der Ableitbetrieb beendet, wenn die Temperatur des Adsorptionsmittels eine vorbestimmte Temperatur erreicht hat, wobei die Restfeuchtigkeitsmenge des Adsorptionsmittels ungeachtet der Schwankungen der Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors während der Ausführung des Ableitbetriebs vollständig unterdrückt werden bzw. unberücksichtigt bleiben kann. Somit kann die Adsorptionsfähigkeit des Adsorptionsmittels beim nächsten Kaltstart erhöht sein und der Schadstoffausstoß beim Kaltstart zuverlässig verhindert werden.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Abgasreinigungsverfahren, bei dem es sich um ein Abgasreinigungsverfahren handelt, das für eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor verwendet wird, die eine Umgehungsleitung, die eine Abgasleitung eines Verbrennungsmotors umgeht; ein Adsorptionsmittel, das in der Umgehungsleitung angeordnet ist und Feuchtigkeit und toxische Bestandteile im Abgas adsorbiert; und einen Leitungsschaltwert beinhaltet, das zwischen einem Zustand, der dem Abgas ermöglicht, in die Umgehungsleitung einzuströmen, und einem Zustand schaltet, der dem Abgas nicht ermöglicht, in die Umgehungsleitung einzuströmen, wobei das Verfahren folgende Schritte beinhaltet; Erhalten von zumindest entweder einer Restfeuchtigkeitsmenge durch das Adsorptionsmittel in dem Adsorptionsmittel vor dem Start des Adsorptionsbetriebs oder eines dazu in Beziehungen stehenden Werts derselben; und Korrigieren einer Beendungsbedingung des Adsorptionsbetriebs, um eine Zeitspanne, während der der Adsorptionsbetrieb ausgeführt wird, zu verringern, wenn die Restfeuchtigkeitsmenge zunimmt, basierend auf den Ergebnissen, die durch die Einheit zum Erhalten einer Restfeuchtigkeitsmenge erhalten werden, wenn der Adsorptionsbetrieb ausgeführt wird.
Gemäß dem dritten Aspekt können Feuchtigkeit und toxische Bestandteile, die in dem Adsorptionsmittel adsorbiert sind, abgeleitet werden, und eine Temperatur des Adsorptionsmittels, die durch einen Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur des Adsorptionsmittels in dem unmittelbar vorhergehenden Ableitbetrieb erfasst wird, kann als der in Beziehung zur Restfeuchtigkeitsmenge stehende Wert erhalten werden, und der Ableitbetrieb kann beendet werden, wenn die Temperatur des Adsorptionsmittels eine vorbestimmte Temperatur erreicht.
Kurbeschreibung der Zeichnung
Die vorstehenden und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert, in der identische Bezugszeichen zur Bezeichnung identischer Elemente verwendet werden. Es zeigen:
1 ein Diagramm, das eine Systemkonfiguration gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
2A u. 2B Diagramme, die NOx-Konzentrationen im Abgas bei einem Kaltstart gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung darstellen, wobei 2A einen Fall zeigt, wenn die Restfeuchtigkeitsmenge des Wasseradsorptionsmittels niedrig ist, und 2B einen Fall zeigt, wenn die Restfeuchtigkeitsmenge hoch ist;
3 einen Graphen, der eine Beziehung der Restfeuchtigkeitsmenge des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels und einer optimalen Adsorptionszeit gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
4 einen Graphen, der die Beziehung einer Temperatur des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels bei der Beendung eines Ableitbetriebs und der Restfeuchtigkeitsmenge des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
5 ein Flussdiagramm, das eine Routine zeigt, die in der ersten Ausführungsform der Erfindung ausgeführt wird;
6 ein Diagramm, das eine Systemkonfiguration gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
7 ein Flussdiagramm, das eine Routine zeigt, die in einer dritten Ausführungsform der Erfindung ausgeführt wird.
Ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen
Nachstehend erfolgt eine Beschreibung einer ersten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung. 1 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration bzw. Anordnung eines Systems gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt. Das System der ersten Ausführungsform weist z. B. einen Verbrennungsmotor 10 auf, der als eine Antriebsquelle eines Fahrzeugs verwendet wird. In einem Zylinder des Verbrennungsmotors 10 ist ein Kolben 12 angeordnet. Eine Saugleitung 14 und eine Abgasleitung 16 sind mit dem Verbrennungsmotor 10 verbunden. Die Saugleitung 14 ist mit einem Einlassventil 18 des Verbrennungsmotors 10 verbunden, und die Abgasleitung 16 ist mit einem Auslassventil 20 des Verbrennungsmotors verbunden. In der Mitte der Saugleitung 14 sind ein Drosselklappenventil 22 zum Einstellen einer Saugluftmenge und ein Druckluftbehälter 24 angeordnet.
In der Mitte der Abgasleitung 16 sind ein Vor-Katalysator 26 und ein Nach-Katalysator 28 installiert, der auf einer Seite stromabwärts des Vor-Katalysators 26 angeordnet ist. Der Vor-Katalysator 26 und der Nach-Katalysator 28 sind jeweils als Dreiwege-Katalysatoren strukturiert, die das Abgas reinigen können.
In der Abgasleitung 16 ist zwischen dem Vor-Katalysator 26 und dem Nach-Katalysator 28 eine Umgehungsleitung 30 zum Umgehen dieses Abschnitts der Abgasleitung 16 angeordnet. In anderen Worten sind beide Enden der Umgehungsleitung 30 zwischen dem Vor-Katalysator 26 und dem Nach-Katalysator 28 mit der Abgasleitung 16 verbunden.
In die Umgehungsleitung 30 sind ein Feuchtigkeitsadsorptionsmittel 32 und ein NOx-Adsorptionsmittel 34 eingebaut, das auf einer Seite stromabwärts des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 angeordnet ist. Das Feuchtigkeitsadsorptionsmittel 32 weist ein charakteristisches Verhalten auf, das zum Adsorbieren von Feuchtigkeit im Abgas geeignet ist. Das Material, aus dem das Feuchtigkeitsadsorptionsmittel 32 zusammengesetzt ist, unterliegt keinen speziellen Einschränkungen, kann jedoch z. B. ein Zeolithmaterial sein. Ein Temperatursensor 38, zum Erfassen der Temperatur des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 ist nahe des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 angeordnet.
Das NOx-Adsorptionsmittel 34 weist ein charakteristisches Verhalten auf, das für das Adsorbieren von NOx im Abgas geeignet ist. Das Material, aus dem das NOx-Adsorptionsmittel 34 zusammengesetzt ist, unterliegt keinen speziellen Einschränkungen, es kann jedoch z. B. auf Zer getragenes Palladium oder auf Zeolith getragenes Eisen verwendet werden.
Das Feuchtigkeitsadsorptionsmittel 32 und das NOx-Adsorptionsmittel 34 weisen ebenfalls eine Funktion zum Adsorbieren von HC bzw. Kohlenwasserstoff auf. Daher kann der Kohlenwasserstoff im Abgas auch durch das Feuchtigkeitsadsorptionsmittel 2 oder das NOx-Adsorptionsmittel 34 adsorbiert werden.
Ein Leitungsschaltventil 36 ist in einen Bereich installiert, wo die Umgehungsleitung 30 von der Abgasleitung 16 abzweigt, d. h. am seitlichen Randbereich stromauf der Umgehungsleitung 30. Das Leitungsschaltventil 36 ist durch einen schwenkbaren Ventilkörper 36a und ein Stellglied 36b zum Antreiben des Ventilkörpers 36a ausgebildet. Gemäß diesem Leitungsschaltventil 36 kann zwischen einem Zustand, in dem der Gesamtmenge des Abgases ermöglicht wird, in die Umgehungsleitung 30 zu strömen, und einem Zustand geschaltet werden, der dem Abgas nicht ermöglicht, in die Umgehungsleitung 30, sondern direkt in die Abgasleitung 16 zu strömen. Das Leitungsschaltventil 36 kann in der Lage sein, in einen Zustand zu schalten, in dem einem Teil des Abgases ermöglicht wird, in die Umgehungsleitung 30 zu strömen.
Das System der ersten Ausführungsform weist ferner eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) 50 auf. Es sind nicht nur das vorstehend erwähnte Drosselklappenventil 22, das Leitungsschaltventil 36 und der Temperatursensor 38, sondern auch verschiedene Sensoren einschließlich eines Luftströmungsmessers 40 zum Erfassen einer Saugluftmenge und ein Wassertemperatursensor 42 zum Erfassen einer Temperatur des Motorkühlwassers sowie verschiedene Stellglieder mit der ECU 50 elektrisch verbunden.
Unmittelbar nach dem Kaltstart des Verbrennungsmotors 10 ist die Aktivität des Vor-Katalysators 26 und des Nach-Katalysators 28 unzureichend, da deren Temperatur zu niedrig ist. Daher können toxische Bestandteile, wie z. B. NOx und HC, durch den Vor-Katalysator 26 und den Nach-Katalysator 28 nicht ausreichend gereinigt werden. Somit strömt gemäß dem System das Abgas unmittelbar nach dem Kaltstart durch das Leitungsschaltventil 36 in die Umgehungsleitung 30, so dass NOx im Abgas durch das NOx-Adsorptionsmittel 34 adsorbiert werden, und HC im Abgas durch das Feuchtigkeitsadsorptionsmittel 23 bzw. das NOx-Adsorptionsmittel 34 adsorbiert wird. Dieser Betrieb wird nachstehend als der „Adsorptionsbetrieb” bezeichnet. In der ersten Ausführungsform können die in die Luft abgeführten toxischen Bestandteile durch Ausführen dieses Adsorptionsbetriebs beim Kaltstart erheblich verringert werden.
Jedoch hat die NOx-Adsorptionsfähigkeit des NOx-Adsorptionsmittels 34 auch ihre Grenzen. Wenn das Abgas diese Grenze überschreitet und in das NOx-Adsorptionsmittel 34 strömt, werden die NOx, das einmal adsorbiert wurden, desorbiert. Auch während des Adsorptionsbetriebs steigt die Temperatur des NOx-Adsorptionsmittels 34 aufgrund der Wärme des Abgases und der Adsorptionswärme an. Wenn die Temperatur des NOx-Adsorptionsmittels 34 ansteigt, neigen die einmal adsorbierten NOx leicht zur Desorption. Wenn somit die Abgasströmung nach dem Start des Motors kontinuierlich in die Umgehungsleitung 30 strömt, werden die NOx schließlich aus dem NOx-Adsorptionsmittel 34 desorbiert. Somit ist es wichtig, wenn der Adsorptionsbetrieb ausgeführt wird, dass das Leitungsschaltventil 36 in einen Zustand geschaltet wird, der es dem Abgas nicht ermöglicht, in die Umgehungsleitung 30 zu strömen (d. h. den Adsorptionsbetrieb zu beenden), bevor die NOx aus dem NOx-Adsorptionsmittel 35 desorbiert werden.
Die Adsorptionsfähigkeit des NOx-Adsorptionsmittels 34 ist ausreichend, wenn das NOx-Adsorptionsmittel 34 weiterhin NOx adsorbieren kann, bis der Vor-Katalysator 26 nach dem Kaltstart ausreichend aktiviert ist (d. h. bis die NOx-Konzentration am Auslass des Vor-Katalysators 26 genügend abgefallen ist). Tatsächlich muss die Adsorptionskapazität des NOx-Adsorptionsmittels 34 enorm hoch sein, so dass es eine ausreichende Adsorptionsfähigkeit aufweisen kann. Dies ist darin begründet, dass es in Bezug auf den für das NOx-Adsorptionsmittel 34 benötigen Einbauraum und den entsprechenden Kostenaufwand nicht immer einfach ist, ein NOx-Adsorptionsmittel 34 mit ausreichend Adsorptionsfähigkeit vorsehen zu können, und somit ist die Adsorptionsfähigkeit des NOx-Adsorptionsmittels 34 unter realistischen Voraussetzungen begrenzt. Wenn jedoch der Adsorptionsbetrieb zu schnell beendet wird, kann die Adsorptionsfähigkeit des NOx-Adsorptionsmittels 34 nicht voll zum Ausdruck gebracht und die NOx-Abführmenge nicht ausreichend reduziert werden. Um die NOx-Abführmenge daher zu minimieren, wenn der Motor gestartet wird, ist es wichtig, den Adsorptionsbetrieb solange wie möglich innerhalb eines Bereichs auszuführen, wo die NOx nicht aus dem NOx-Adsorptionsmittel 34 desorbiert werden.
Das NOx-Adsorptionsmittel 34 adsorbiert nicht nur NOx, sondern weist auch die Eigenschaft auf, Feuchtigkeit zu adsorbieren, wenn Feuchtigkeit vorhanden ist. Wenn sowohl NOx als auch Feuchtigkeit vorhanden sind, weist das NOx-Adsorptionsmittel 34 die Eigenschaft auf, der Adsorption von Feuchtigkeit Priorität einzuräumen. Wenn daher Feuchtigkeit in das NOx-Adsorptionsmittel 34 strömt, das sich in einem Zustand befindet, in dem es NOx adsorbiert, wird durch das NOx-Adsorptionsmittel Feuchtigkeit adsorbiert, wodurch die NOx ersetzt werden, so dass die NOx ohne Weiteres aus dem NOx-Adsorptionsmittel desorbiert werden. Um somit der Adsorptionsfähigkeit des NOx-Adsorptionsmittels 34 vollen Ausdruck zu verleihen, muss ein Einströmen von Feuchtigkeit in das NOx-Adsorptionsmittel 34 während des Adsorptionsbetriebs verhindert werden. Daher wird gemäß der ersten Ausführungsform das Feuchtigkeitsadsorptionsmittel 32 auf einer Seite stromauf des NOx-Adsorptionsmittels 34 installiert. Folglich kann die Feuchtigkeit im Abgas durch das Feuchtigkeitsadsorptionsmittel 32 adsorbiert und beseitigt werden, bevor das Abgas während des Adsorptionsbetriebs in das NOx-Adsorptionsmittels 34 strömt.
Nach der Ausführung des Adsorptionsbetriebs müssen Feuchtigkeit und toxische Bestandteile, die durch das Feuchtigkeitsadsorptionsmittel 32 und das NOx-Adsorptionsmittel 34 adsorbiert worden sind, für den nächsten Motorstart beseitigt werden. Somit wird ein Ableitbetrieb, der dem Abgas ermöglicht, in die Umgehungsleitung 30 zu strömen, ausgeführt, indem das Leitungsschaltventil 36 geschaltet wird, nachdem der Nach-Katalysator 28 aktiviert worden ist. Im Ableitbetrieb werden das Feuchtigkeitsadsorptionsmittel 32 und das NOx-Adsorptionsmittel 34 durch die Wärme des Abgases erwärmt, wobei sie eine hohe Temperatur erreichen, wodurch die Feuchtigkeit und die toxischen Bestandteile aus dem Wasseradsorptionsmittel 32 und dem NOx-Adsorptionsmittel 34 desorbiert werden. Die aus dem Wasseradsorptionsmittel 32 und dem NOx-Adsorptionsmittel 34 desorbierten toxischen Bestandteile werden durch den Nach-Katalysator 28 gereinigt.
Gemäß der ersten Ausführungsform ist ein Verfahren für den Ableitbetrieb nicht auf das vorstehend erwähnte Verfahren beschränkt. Eine Ableitleitung, die die Umgehungsleitung 30 und die Saugleitung 14 miteinander verbinden soll, kann z. B. so installiert werden, dass, nachdem der Katalysator aktiviert worden ist, ein Teil des Abgases aus der Abgasleitung 16 abgezogen wird und in die Umgehungsleitung 30 strömt und die durch das Feuchtigkeitsadsorptionsmittel 32 und das NOx-Adsorptionsmittel 34 adsorbierte Feuchtigkeit und toxischen Bestandteile abgeleitet werden, und dieses abgeleitete Gas wird in die Saugleitung 14 über die Ableitleitung zum Ausführen des Ableitbetriebs eingeführt. In diesem Fall werden die toxischen Bestandteile im Ableitgas in einem Rohr des Verbrennungsmotors 10 verbrannt oder durch den Vor-Katalysator 26 oder den Nach-Katalysator 28 gereinigt.
Um die NOx-Abführmenge beim Start des Motors zu minimieren, darf der sich Beendungszeitpunk des Adsorptionsbetriebs, wie vorstehend erwähnt, nicht zu langsam oder zu schnell ereignen, und der Adsorptionsbetrieb muss zu einem optimalen Zeitpunkt beendet werden. In dem in 1 gezeigten System verändert sich ein optimaler Adsorptionsbetriebs-Beendungszeitpunkt entsprechend der Feuchtigkeitsmenge, die in dem Feuchtigkeitsadsorptionsmittel 32 vor dem Start des Adsorptionsbetriebs (vor dem Motorstart) zurückgeblieben ist (wobei diese Feuchtigkeitsmenge nachstehend als die „Restfeuchtigkeitsmenge des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32” bezeichnet wird). 2A und 2B sind Diagramme, die die vorstehend erläuterten Zusammenhänge darstellen, wobei die Abszisse die Zeit und die Ordinate die NOx-Konzentration im Abgas anzeigt. 2A zeigt einen Fall, wenn die Restfeuchtigkeitsmenge des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 gering ist, und 2B zeigt einen Fall, in dem die Restfeuchtigkeitsmenge des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 hoch ist. Dabei handelt es sich um Graphen des Falles, wenn der Verbrennungsmotor 10 am Ursprungspunkt (Zeit t0) der Zeitachse kalt gestartet wird.
(NOx-Konzentration am Auslass des Vor-Katalysators 26)
Die durchgehende Linie in 2A oder 2B zeigt die NOx-Konzentration am Auslass des Vor-Katalysators 26. Nachdem der Verbrennungsmotor 10 bei der Zeit t0 gestartet worden ist, steigt die NOx-Konzentration am Auslass des Vor-Katalysators 26 rasch an. Dies ist darin begründet, dass der Vor-Katalysator 26 noch nicht aktiviert worden ist und durch den Vor-Katalysator 26 kaum NOx gereinigt werden. Dann erreicht die NOx-Konzentration am Auslass des Vor-Katalysators 26 ihren Höchststand und nimmt allmählich ab, wenn die Temperatur (Aktivität) des Vor-Katalysators 26 ansteigt. Wenn der Vor-Katalysator 26 voll aktiviert ist, wird die NOx-Konzentration am Auslass des Vor-Katalysators 26 allmählich praktisch null.
In dem Nach-Katalysator 28, der vom Verbrennungsmotor 10 entfernt angeordnet ist, ist die Temperatur des einströmenden Abgases niedrig. Daher erfolgt die Aktivierung des Nach-Katalysators 28 langsamer als die des Vor-Katalysators 26. Das bedeutet, dass mit der Reinigungsfunktion des Nach-Katalysators 28 unmittelbar nach einem Kaltstart kaum zu rechnen ist. Geht man davon aus, dass kein Abgas in die Umgehungsleitung 30 strömen darf, würde das Abgas mit der vorstehend erwähnten NOx-Konzentration direkt in die Luft freigesetzt werden. Wenn das Abgas hingegen in die Umgehungsleitung 30 strömen darf, würde auch das Austauschgas mit der vorstehend erwähnten NOx-Konzentration in die Umgehungsleitung 30 strömen.
(NOx-Abführ-Kennlinie im Fall einer kontinuierlich ermöglichten Abgasströmung in die Umgehungsleitung 30)
Die Strichpunktlinie in 2A oder 2B zeigt die NOx-Konzentration am Auslass des NOx-Adsorptionsmittels 34 in dem Fall, wenn das Abgas unmittelbar nach dem Motorstart (Zeit t0) kontinuierlich in die Umgehungsleitung 30 strömen darf. In diesem Fall werden die NOx im Abgas durch die Adsorption des NOx-Adsorptionsmittels 34 beseitigt, so dass die NOx-Konzentration des Abgases, das aus dem NOx-Adsorptionsmittel 34 freigesetzt wird, bei einem Wert von nahezu null erhalten bleibt. Wenn jedoch das Abgas, das eine hohe Feuchtigkeitsmenge enthält, kontinuierlich in die Umgehungsleitung 30 strömen darf, erreicht das Feuchtigkeitsadsorptionsmittel 32 einen Sättigungszustand und kann keine Feuchtigkeit mehr adsorbieren, und die Feuchtigkeit strömt in das NOx-Adsorptionsmittel 34. Dann werden NOx aus dem NOx-Adsorptionsmittel 34 desorbiert und das eine hohe NOx-Konzentration aufweisende Abgas wird an der stromabwärtigen Seite des NOx-Adsorptionsmittels 34 freigesetzt, wie die Strichpunktlinien in 2A oder 2B zeigen.
Wenn die Feuchtigkeitsmenge in dem Feuchtigkeitsadsorptionsmittel 32 eine vorbestimmte Menge erreicht, erreicht das Feuchtigkeitsadsorptionsmittel 32 einen Sättigungszustand und kann keine Feuchtigkeit mehr adsorbieren. Wenn das Abgas selbst nach dem Erreichen des Sättigungszustands durch das Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 weiterhin in die Umgehungsleitung 30 strömen darf, gelangt bzw. bewegt sich die Feuchtigkeit durch das Feuchtigkeitsadsorptionsmittel 32 und strömt in das NOx-Adsorptionsmittel 34. Wie bereits oben erwähnt, werden die NOx ohne Weiteres aus dem NOx-Adsorptionsmittel 34 desorbiert, wenn die Feuchtigkeit in das NOx-Adsorptionsmittel 34 strömt.
(Fall, wenn die Restfeuchtigkeitsmenge des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 gering ist)
In dem Fall, wenn die Restfeuchtigkeitsmenge des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 gering ist, ist bis zum Erreichen des Sättigungszustands des Feuchtigkeitsadsorptionsmittel 32 ein relativ großer Spielraum vorhanden. In anderen Worten ist die zulässige Feuchtigkeitseinströmmenge in das Feuchtigkeitsadsorptionsmittel 32 relativ hoch. Somit kann ein Einströmen von Feuchtigkeit in das NOx-Adsorptionsmittel 34 für eine relativ lange Zeitspanne nach dem Start des Adsorptionsbetriebs verhindert werden. Daher kann der Zeitpunkt, wenn NOx aus dem NOx-Adsorptionsmittel 34 desorbiert werden, relativ langsam einsetzen, wie in 2A gezeigt ist. In dem Fall des Beispiels, das in 2A gezeigt ist, kann der Zeitpunkt der NOx-Desorption solange hinausgezögert werden, bis die NOx-Konzentration am Auslass des Vor-Katalysators 26 auf nahezu null abfällt. In einem solchen Fall ist der optimale Betriebsbeendungs-Zeitpunkt die Zeit t₁ in 2A. Wenn in anderen Worten das Einströmen des Abgases in die Umgehungsleitung 30 durch Schalten des Leitungsschaltventils 36 zur Zeit t1 gestoppt wird, kann auch die Desorption der NOx, die durch die Strichpunktlinie in 2A angezeigt ist, gestoppt werden, so dass die NOx-Abführmenge beim Motorstart minimiert werden kann (im Fall des Beispiels von 2A auf praktisch null).
(Fall, in dem die Restfeuchtigkeitsmenge des Feuchtigkeitsadsorptionsmittel 32 hoch ist)
In dem Fall, wenn die Restfeuchtigkeitsmenge des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 hoch ist, ist bis zum Erreichen des Sättigungszustands des Feuchtigkeitsadsorptionsmittel 32 relativ wenig Spielraum vorhanden. In anderen Worten ist eine zulässige Feuchtigkeitseinströmmenge in das Feuchtigkeitsadsorptionsmittel 32 relativ niedrig. Somit ist die Zeit, während der das Einströmen von Feuchtigkeit in das NOx-Adsorptionsmittel 34 nach dem Start des Adsorptionsbetriebs verhindert werden kann, von relativ kurzer Dauer. Daher kann der Zeitpunkt, wenn die NOx aus dem NOx-Adsorptionsmittel 34 desorbiert werden, relativ rasch eintreten, wie in 2B gezeigt ist. Im Fall des in 2B gezeigten Beispiels ereignet sich die NOx-Desorption, bevor die NOx-Konzentration am Auslass des Vor-Katalysators 26 auf null abfällt. In einem solchen Fall ist der optimale Adsorptionsbetriebs-Beendungszeitpunkt die Zeit t₂ in 2B. Wenn in anderen Worten das Einströmen des Abgases in die Umgehungsleitung 30 durch Schalten des Leitungsschaltventils 36 zur Zeit t₂ gestoppt wird, kann die Desorption der NOx, die durch die Strichpunktlinie in 2B angezeigt ist, zur Zeit t₂ gestoppt werden, so dass die NOx-Abführmenge bei einem Start des Motors (auf den schraffierten Bereich in 2B) minimiert werden kann.
Auf diese Weise ist im Fall von 2A, in dem die Restfeuchtigkeitsmenge des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 gering ist, die optimale Adsorptionszeit in 2A durch T₁ angezeigt, doch im Fall von 2B, in der die Restfeuchtigkeitsmenge hoch ist, verkürzt sich demgegenüber die optimale Adsorptionszeit und ist in 2B durch T₂ angezeigt. Das bedeutet, dass die Beziehung der Restfeuchtigkeitsmenge im Feuchtigkeitsadsorptionsmittel 32 und der optimalen Adsorptionszeit dergestalt ist, dass sich die optimale Adsorptionszeit verkürzt, wenn die Restfeuchtigkeitsmenge zunimmt, wie in 3 gezeigt ist.
Daher wird in der ersten Ausführungsform die Ausführung des Adsorptionsbetriebs entsprechend der Restfeuchtigkeitsmenge des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 so gesteuert, dass sich die Ausführzeit des Adsorptionsbetriebs verkürzt, wenn die Restfeuchtigkeitsmenge zunimmt. Dadurch kann der Adsorptionsbetrieb entsprechend der Restfeuchtigkeitsmenge des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 zum optimalen Zeitpunkt beendet werden. Folglich kann verhindert werden, dass die NOx aufgrund einer zu lang eingestellten Adsorptionsbetriebszeit, wenn die Restfeuchtigkeitsmenge hoch ist, aus dem NOx-Adsorptionsmittel 34 desorbiert werden, oder dass die Adsorptionsfähigkeit des NOx-Adsorptionsmittels 34 nicht voll zum Ausdruck gelangen bzw. ausgeschöpft werden kann, weil die Adsorptionsbetriebszeit bei einer niedrigen Restfeuchtigkeitsmenge zu kurz eingestellt ist. In anderen Worten kann die volle Adsorptionsfähigkeit des NOx-Adsorptionsmittels 34 stets gemäß der Restfeuchtigkeitsmenge des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 genutzt werden. Somit kann die NOx-Abführmenge beim Motorstart im Allgemeinen ausreichend verringert werden.
Ein Verfahren zum Bestimmen der Restfeuchtigkeitsmenge des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 gemäß der ersten Ausführungsform beinhaltet ein Bestimmen der Restfeuchtigkeitsmenge des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 basierend auf der Temperatur des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 aus dem vorangegangenen Ableitbetrieb. In anderen Worten wird die Temperatur des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 während der Ausführung des Ableitbetriebs unter Verwendung des Temperatursensors 38 erfasst, und die Restfeuchtigkeitsmenge des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 wird basierend auf der Temperatur des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 bei der Beendung des Ableitbetriebs bestimmt. 4 zeigt die Beziehung der Temperatur des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 bei der Beendung des Ableitbetriebs und der Restfeuchtigkeitsmenge des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32.
Wie vorstehend erwähnt, steigt die Temperatur des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 beim Ausführen des Ableitbetriebs aufgrund der Abgaswärme an, wodurch die durch das Feuchtigkeitsadsorptionsmittel 32 adsorbierte Feuchtigkeit abgeleitet (desorbiert) werden kann. Feuchtigkeit ist aber auch in dem in das Feuchtigkeitsadsorptionsmittel 32 während des Ableitbetriebs strömenden Abgas enthalten. Das heißt, dass während des Ableitbetriebs eine Adsorption der Feuchtigkeit, die in dem neuen Abgas enthalten ist, das hereinströmt, und die Desorption der Feuchtigkeit in dem Feuchtigkeitsadsorptionsmittel 32 fortwähren, auch nachdem die ursprüngliche adsorbierte Feuchtigkeit abgeleitet worden ist. Daher verändert sich die Feuchtigkeitsmenge im Feuchtigkeitsadsorptionsmittel 32 abhängig von der Ausgewogenheit zwischen dieser Adsorptionsmenge und der Desorptionsmenge. Wenn die Temperatur des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 ansteigt, nimmt die Feuchtigkeitsmenge im Zustand der Ausgewogenheit ab, da Feuchtigkeit viel leichter desorbiert aber weniger leicht adsorbiert wird. Wie 4 zeigt, entsteht somit eine Beziehung zwischen der Restfeuchtigkeitsmenge des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32, die abnimmt, und der Temperatur des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32, die bei der Beendung des Ableitbetriebs ansteigt. Somit kann die Restfeuchtigkeitsmenge unter Verwendung der Temperatur des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 bei der Beendung des Ableitbetriebs exakt bestimmt werden.
(Konkreter Ablauf der Verarbeitung in der ersten Ausführungsform)
5 ist ein Flussdiagramm einer Routine, die die ECU 50 ausführt, um die vorstehend erläuterten Funktionen gemäß der ersten Ausführungsform zu implementieren bzw. realisieren. Diese Routine wird ausgeführt, wenn der Verbrennungsmotor 10 gestartet wird. Gemäß dieser Routine wird zunächst bestimmt, ob die Ausführungsbedingungen zum Ausführen eines Adsorptionsbetriebs vorliegen (Schritt 100). Konkret gesprochen heißt das, dass die Temperaturen des Vor-Katalysators 26 und des Nach-Katalysators 28 basierend auf der Kühlwassertemperatur des Motors geschätzt werden. Wenn die Temperatur des Vor-Katalysators 26 und des Nach-Katalysators 28 ausreichend hoch sind und mit der Katalysatorreinigungsfunktion zu rechnen ist, wird bestimmt bzw. festgestellt, dass eine Ausführung des Adsorptionsbetriebs nicht erforderlich ist. In diesem Fall wird die Leitung durch das Leitungsschaltventil 36 so geschaltet, dass es dem Abgas nicht möglich ist, in die Umgehungsleitung 30 zu strömen (Schritt 102).
Wenn die Temperatur des Vor-Katalysators 26 und des Nach-Katalysators 28 niedrig sind und im vorstehenden Schritt 100 nicht mit der Katalysatorreinigungsfunktion zu rechnen ist, wird hingegen bestimmt bzw. festgestellt, dass der Adsorptionsbetrieb ausgeführt werden soll. In diesem Fall wird der Adsorptionsbetriebs-Ausführzeitschwellwert Ta basierend auf der Restfeuchtigkeitsmenge des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 als eine optimale Adsorptionszeit berechnet (Schritt 104). Die ECU 50 speichert die vorstehend erwähnten in 3 und 4 gezeigten Beziehungen. In Schritt 104 wird zunächst die Restfeuchtigkeitsmenge basierend auf der in der ECU 50 gespeicherten Temperatur des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 34 bei der Beendung des vorangegangenen Ableitbetriebs unter Verwendung des in 4 gezeigten Kennfelds berechnet, dann wird der Adsorptionsbetriebs-Ausführungszeitschwellwert Ta basierend auf der Restfeuchtigkeitsmenge unter Verwendung des in 3 gezeigten Kennfelds berechnet. Oder ein Kennfeld, das die Beziehung der Temperatur des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 bei der Beendung des vorangegangenen Ableitbetriebs und dem Adsorptionsbetriebs-Ausführungszeitschwellwert Ta bestimmt, kann in der ECU 50 gespeichert werden, so dass der Adsorptionsbetriebs-Ausführzeitschwellwert Ta basierend auf der Temperatur des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 bei der Beendung des vorangegangenen Ableitbetriebs direkt bestimmt wird.
Nach der Verarbeitung in Schritt 104 wird die Leitung durch das Leitungsschaltventil 36 so geschaltet, dass das Abgas in die Umgehungsleitung 30 strömt (Schritt 106). Dadurch kommt es zum Start des Adsorptionsbetriebs.
Während der Ausführung des Adsorptionsbetriebs wird die Adsorptionszeit T, bei der es sich um die Zeit handelt, die seit dem Start des Adsorptionsbetriebs verstrichen ist, gemessen, und es wird überwacht, ob diese Adsorptionszeit T den Adsorptionsbetriebs-Ausführzeitschwellwert Ta erreicht, der bei Schritt 104 (Schritt 108) berechnet wurde. Wenn bestimmt wird, dass die Adsorptionszeit T den Adsorptionsbetriebs-Ausführzeitschwellwert Ta erreicht hat, wird die Leitung durch das Leitungsschaltventil 36 so geschaltet, dass das Abgas nicht in die Umgehungsleitung 30 strömt (Schritt 110). Dadurch wird der Adsorptionsbetrieb beendet.
Wie vorstehend beschrieben, wird gemäß der Verarbeitung der in 5 gezeigten Routine die Dauer des Adsorptionsbetriebs gemäß der Restfeuchtigkeitsmenge des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 so gesteuert, dass der Adsorptionsbetrieb an dem Punkt beendet werden kann, wenn die Feuchtigkeitsmenge, die in das Feuchtigkeitsadsorptionsmittel 32 strömt, die zulässige Feuchtigkeitseinströmmenge erreicht hat, bei der das Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 den Sättigungszustand nicht überschreitet. Somit kann die Adsorptionsfähigkeit des NOx-Adsorptionsmittels 34 während des Adsorptionsbetriebs vollen Ausdruck erlangen bzw. voll ausgeschöpft werden, während die Desorption von NOx aus dem NOx-Adsorptionsmittel 34 zuverlässig verhindert wird. Folglich kann die NOx-Abführmenge in die Luft nach einem Kaltstart minimiert werden.
In der vorstehend erwähnten ersten Ausführungsform dienen das Feuchtigkeitsadsorptionsmittel 32 und da NOx-Adsorptionsmittel 34 als die „Adsorptionsmittel”, und die Temperatur des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 bei der Beendung des vorangegangenen Ableitbetriebs wird als der „dazu in Beziehung stehende Wert der Restfeuchtigkeitsmenge” betrachtet. Die ECU 50 dient als die „Einheit zum Erhalten einer Restfeuchtigkeitsmenge”, indem die Temperatur des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 bei der Beendung des vorangegangenen Ableitbetriebs basierend auf dem Erfassungssignal des Temperatursensors 38 als die „Adsorptionsbetrieb-Steuerungseinheit” durch Ausführen der Verarbeitung in dem vorstehend erwähnten Schritt 104 und als die „Ableitsteuerungseinheit” durch Ausführen des vorstehend erwähnten Ableitbetriebs fungiert.
Gemäß der ersten Ausführungsform wird die Temperatur des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 durch den Temperatursensor 38 erfasst, wenn der Ableitbetrieb ausgeführt wird, doch in der vorliegenden Erfindung kann die Temperatur des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 basierend auf dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 10 geschätzt werden, ohne den Temperatursensor 38 einbauen zu müssen.
Gemäß der ersten Ausführungsform wird die Restfeuchtigkeitsmenge des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 basierend auf der Temperatur des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 bei dem vorangegangenen Ableitbetrieb bestimmt, doch in der vorliegenden Erfindung ist das Verfahren zum Bestimmen der Restfeuchtigkeitsmenge des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 nicht darauf beschränkt. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Restfeuchtigkeitsmenge des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 nämlich durch Messen des Gewichts des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 und Subtrahieren des Gewichts des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 im trockenen Zustand von diesem Gewicht bestimmt werden.
Gemäß der ersten Ausführungsform setzt eine Adsorptionsbetriebs-Beendungsbedingung voraus, dass die Zeit, die seit dem Start der Adsorption verstrichen ist, den Adsorptionsbetriebs-Ausführzeitschwellwert Ta erreicht, doch ist eine Adsorptionsbetriebs-Beendungsbedingung nicht darauf beschränkt. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann z. B. die integrierte Abgasmenge des Verbrennungsmotors 10 seit dem Start des Adsorptionsbetriebs basierend auf der Saugluftmenge berechnet werden, die durch den Luftströmungsmesser 40 erfasst wird, so dass diese integrierte Abgasmenge, die einen vorbestimmten Abgasmengen-Schwellwert erreicht, als die Adsorptionsbetriebs-Beendungsbedingung verwendet wird. In diesem Fall wird eine ähnliche Wirkung wie bei der ersten Ausführungsform implementiert, indem dieser Abgasmengen-Schwellwert basierend auf der Restfeuchtigkeitsmenge des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 in eine Richtung korrigiert wird, in der der Wert abnimmt. Die Feuchtigkeitsmenge, die in das Feuchtigkeitsadsorptionsmittel 32 strömt, steht mit einer höheren Präzision als die Adsorptionsbetriebs-Ausführungszeit in Beziehung zu der integrierten Abgasmenge. Wenn somit die integrierte Abgasmenge als eine Adsorptionsbetriebs-Beendungsbedingung herangezogen wird, kann der Beendungszeitpunkt des Adsorptionsbetriebs mit größerer Genauigkeit auf einen optimalen Zeitpunkt gesteuert werden, auch wenn sich die Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors 10, wie z. B. Last und Drehzahl, während des Ausführung des Adsorptionsbetriebs verändern, und der Schadstoffausstoß kann somit weiter verbessert werden.
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf 6 beschrieben, wo vorwiegend die Unterschiede gegenüber der vorstehend erwähnten ersten Ausführungsform beschrieben werden. Eine Beschreibung ähnlicher Elemente erfolgt daher nur vereinfacht oder wird vollständig ausgelassen. In der vorstehend erwähnten ersten Ausführungsform handelt es sich bei dem Feuchtigkeitsadsorptionsmittel 32 und dem NOx-Adsorptionsmittel 34 um getrennte Körper, doch in dem System gemäß der zweiten Ausführungsform sind diese ineinander integriert. In anderen Worten und wie in 6 zu sehen ist, ist anstatt des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 und des NOx-Adsorptionsmittels 34 gemäß der ersten Ausführungsform ein Adsorptionsmittel 44 in die Umgehungsleitung 30 eingebaut.
Dieses Adsorptionsmittel 44 weist eine Funktion zum Adsorbieren von sowohl Feuchtigkeit als auch NOx auf. Wenn die Feuchtigkeitsmenge im Adsorptionsmittel 44 zunimmt, nimmt die NOx-Absorptionsfähigkeit des Adsorptionsmittels 44 ab. Das heißt, dass, wenn die Restfeuchtigkeitsmenge in dem Adsorptionsmittel 44 beim Start des Adsorptionsbetrieb zunimmt, wird die zulässige Feuchtigkeitseinströmmenge in das Adsorptionsmittel 44 niedriger. Um daher die Desorption von NOx aus dem Adsorptionsmittel 44 während des Adsorptionsbetriebs zu verhindern, muss der Adsorptionsbetrieb frühzeitiger beendet werden, wenn die Restfeuchtigkeitsmenge im Adsorptionsmittel 44 zunimmt.
Folglich kann auch gemäß der zweiten Ausführungsform die Adsorptionsfähigkeit de Adsorptionsmittels 44 voll zum Ausdruck gelangen bzw. ausgeschöpft werden, während eine Desorption von NOx aus dem Adsorptionsmittel 44 zuverlässig verhindert wird, indem eine Steuerung ähnlich der ersten Ausführungsform während des Adsorptionsbetriebs ausgeführt wird. Dementsprechend kann eine NOx-Abführmenge in die Luft nach einem Kaltstart minimiert werden.
Abgesehen von dem vorstehend angeführten Aspekt ist die zweite Ausführungsform mit der ersten Ausführungsform identisch, so dass auf eine weitere Beschreibung verzichtet wird.
Unter Bezugnahme auf 7 wird als nächstes eine dritte Ausführungsform der Erfindung beschrieben, wobei vorwiegend auf die Unterschiede gegenüber den vorstehend erwähnten Ausführungsformen eingegangen wird. Eine Beschreibung ähnlicher Elemente erfolgt daher nur vereinfacht oder wird vollständig ausgelassen. Die dritte Ausführungsform kann implementiert werden, indem die ECU 50 die später erwähnte Routine, die in 7 gezeigt ist, unter Verwendung der in 1 gezeigten Hardware-Konfiguration ausführt.
Die dritte Ausführungsform ist durch die Steuerung gekennzeichnet, die während des Ableitbetriebs ausgeführt wird. Wie vorstehend erwähnt, schwankt die Feuchtigkeitsmenge in dem Feuchtigkeitsadsorptionsmittel 32 während der Ausführung des Ableitbetriebs abhängig von der Ausgewogenheit der Adsorptionsmenge und der Desorptionsmenge. Die durch dieses Ausgewogenheit bestimmte Feuchtigkeitsmenge wird nachstehend als „ausgewogene Feuchtigkeitsmenge” bezeichnet. Die ausgewogene Feuchtigkeitsmenge ist niedriger, wenn die Temperatur des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 höher ist, und nimmt zu, wenn die Temperatur der Feuchtigkeitsmenge 32 abnimmt. Auch wenn die Feuchtigkeitsmenge abnimmt, weil die Temperatur des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 während der Ausführung des Ableitbetriebs auf eine hohe Temperatur ansteigt, nimmt daher die Feuchtigkeitsmenge in dem Feuchtigkeitsadsorptionsmittel 32 erneut zu, wenn die Temperatur des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 vor der Beendung des Ableitbetriebs abfällt. Auch wenn z. B. die Temperatur des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 während der Ausführung des Ableitbetriebs auf 400°C ansteigt, erreicht die endgültige Restfeuchtigkeitsmenge des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 den Wert der ausgewogenen Feuchtigkeitsmenge bei 200°C, wenn die Temperatur des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 bei der Beendung des Ableitbetriebs 200°C beträgt. In diesem Fall kann die Restfeuchtigkeitsmenge des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 nicht genügend verringert werden.
Im Hinblick auf die vorstehenden Ausführungen wird der Ableitbetrieb gemäß der dritten Ausführungsform beendet, indem das Leitungsschaltventil 36 so geschaltet wird, dass das Abgas nicht in die Umgehungsleitung 30 strömt, sobald die Temperatur des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 während der Ausführung des Ableitbetriebs eine vorbestimmte Temperatur erreicht, bei der die ausgewogene Feuchtigkeitsmenge einer ausreichend geringen Menge entspricht.
(Konkreter Ablauf der Verarbeitung in der dritten Ausführungsform)
7 ist ein Flussdiagramm der Routine, die die ECU 50 in der dritten Ausführungsform ausführt, um die vorstehenden Funktionen zu implementieren. Diese Routine wird nach der Beendung des Adsorptionsbetriebs ausgeführt. Der Routine entsprechend wird zuerst bestimmt, ob der Nach-Katalysator 28 den Aktivierungszustand erreicht hat (Schritt 200). Konkret wird die Temperatur des Nach-Katalysators 28 durch einen Temperatursensor, der nicht dargestellt ist, oder durch eine auf der integrierten Abgasmenge seit dem Start des Motors oder dergleichen basierenden Schätzung bestimmt, wobei bestimmt wird, ob der Nach-Katalysator 28 die Aktivierungstemperatur erreicht hat oder nicht.
Wenn bestimmt wird, dass der Nach-Katalysator 28 in Schritt 200 aktiviert worden ist, wird er Ableitbetrieb wie folgt ausgeführt. Zunächst wird der letzte bzw. jüngst erfasste Wert der Temperatur des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32, der durch den Temperatursensor 38 erfasst wird, in der ECU 50 gespeichert (Schritt 202). Dann wird der Zustand des Leitungsschaltventils 36 so gesteuert, dass das Abgas in die Umgehungsleitung 30 strömt (Schritt 204). Und es wird bestimmt, ob die Temperatur des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32, die durch Schritt 200 erfasst wird, einen vorbestimmten Wert T1 erreicht hat (Schritt 206). Dieser vorbestimmte Wert T1 wird als eine Temperatur voreingestellt wird, bei der die ausgewogene Feuchtigkeitsmenge in dem Feuchtigkeitsadsorptionsmittel 32 eine genügend geringe Menge erreicht.
Wenn die Temperatur des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 den vorbestimmten Wert T1 in Schritt 206 nicht erreicht hat, wird der Ableitbetrieb fortgesetzt, indem die vorstehende Verarbeitung bei Schritt 202 und den sich daran anschließenden Schritten erneut ausgeführt wird. Wenn die Temperatur des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 den vorbestimmten Wert T1 erreicht hat, wird der Leitungsschaltwert 36 hingegen so geschaltet, dass das Abgas nicht in die Umgehungsleitung 30 strömt (Schritt 208). Dadurch kommt es zur Beendung des Ableitbetriebs. Nachdem der Ableitbetrieb beendet worden ist, strömt das Abgas nicht in das Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel 32, so dass sich die Feuchtigkeitsmenge in dem Feuchtigkeitsadsorptionsmittel 32 nicht mehr verändert. In anderen Worten kann gemäß dem vorstehend erwähnten Steuerungsbetrieb die ausgewogene Feuchtigkeitsmenge bei dem vorbestimmten Wert T1 der Restfeuchtigkeitsmenge des Feuchtigkeitsadsorptionsmittels 32 entsprechen. Daher kann die Restfeuchtigkeitsmenge des Feuchtigkeitsadsorptionsmittel 32 ungeachtet der Veränderung der Betriebsbedingungen während der Ausführung des Ableitbetriebs verringert werden, wodurch die Adsorptionsfähigkeit des NOx-Adsorptionsmittels 34 beim nächsten Kaltstart des Motors erhöht sein und die NOx-Abführmenge zuverlässig verringert werden kann.
In der vorstehend erwähnten dritten Ausführungsform fungiert die ECU 50 als die „Ableitsteuerungseinheit”, indem die Verarbeitung der Schritte 200 und 204 ausgeführt wird, und als die „Ableitbeendungseinheit”, indem die Verarbeitung der Schritte 202, 206 und 208 ausgeführt wird.
Zusammenfassung
Abgasreinigungsvorrichtung und Abgasreinigungsverfahren für einen Verbrennungsmotor
Ein Feuchtigkeitsadsorptionsmittel (32) zum Adsorbieren von Feuchtigkeit in einem Abgas und ein NOx-Adsorptionsmittel (34) zum Adsorbieren von NOx sind in einer Umgehungsleitung (30) zum Umgehen einer Abgasleitung (16) eines Verbrennungsmotors (10) angeordnet. Wenn das NOx-Adsorptionsmittel (34) einem Adsorptionsbetrieb unterzogen wird, wird dem Abgas ermöglicht, in die Umgehungsleitung (30) einzuströmen, bis die Feuchtigkeitsmenge, die in das Wasser-Adsorptionsmittel (32) strömt, eine zulässige Feuchtigkeitseinströmmenge erreicht hat. Die zulässige Feuchtigkeitseinströmmenge wird vor dem Starten des Adsorptionsbetriebs basierend auf einer Restfeuchtigkeitsmenge in dem Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel (32) bestimmt. Die Restfeuchtigkeitsmenge im Wasser-Adsorptionsmittel (23) kann basierend auf der Temperatur des Feuchtigkeits-Adsorptionsmittels (32) bei der unmittelbar vorausgegangenen Ausführung des Ableitbetriebs bestimmt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 5-256124 A [0004, 0004, 0005]

Claims

Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, aufweisend: eine Umgehungsleitung, die eine Abgasleitung eines Verbrennungsmotors umgeht; ein Adsorptionsmittel, das in der Umgehungsleitung angeordnet ist und Feuchtigkeit und toxische Bestandteile in dem Abgas adsorbiert; und eine Steuerungseinheit, die dem Abgas ermöglicht, in die Umgehungsleitung einzuströmen, bis eine Menge der in das Adsorptionsmittel strömenden Feuchtigkeit eine zulässige Feuchtigkeitseinströmmenge erreicht, wenn zumindest das Adsorptionsmittel einem Adsorptionsbetrieb unterzogen wird.
Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Umgehungsleitung die Abgasleitung zwischen einem Vor-Katalysator und einem Nach-Katalysator, die in der Abgasleitung angeordnet sind, umgeht.
Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zulässige Feuchtigkeitseinströmmenge basierend auf einer Restfeuchtigkeitsmenge des Adsorptionsmittels vor dem Start des Adsorptionsbetriebs in dem Adsorptionsmittel bestimmt wird.
Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Adsorptionsmittel ein Adsorptionsmittel für toxische Bestandteile beinhaltet, das vorwiegend toxische Bestandteile adsorbiert, und ein Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel, das auf einer Seite stromauf des Adsorptionsmittels für toxische Bestandteile angeordnet ist und eine Funktion zum Adsorbieren der Feuchtigkeit aufweist, und die Restfeuchtigkeitsmenge eine Restfeuchtigkeitsmenge in dem Feuchtigkeitsadsorptionsmittel ist.
Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuerungseinheit einen Adsorptionsbetriebs-Ausführzeitschwellwert berechnet, so dass die Feuchtigkeitsmenge, die in das Adsorptionsmittel strömt, der zulässigen Feuchtigkeitseinströmmenge entspricht, und dem Abgas ermöglicht, in die Umgehungsleitung einzuströmen, bis eine Zeit, die seit dem Start des Adsorptionsbetriebs verstrichen ist, den Adsorptionsbetriebs-Ausführzeitschwellwert erreicht, wenn der Adsorptionsbetrieb ausgeführt wird.
Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuerungseinheit einen Abgasmengen-Schwellwert berechnet, so dass die Feuchtigkeitsmenge, die in das Adsorptionsmittel strömt, der zulässigen Feuchtigkeitseinströmmenge entspricht, und dem Abgas ermöglicht, in die Umgehungsleitung zu strömen, bis eine integrierte Abgasmenge seit dem Start des Adsorptionsbetriebs den Abgasmengen-Schwellwert erreicht, wenn der Adsorptionsbetrieb ausgeführt wird.
Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die ferner einen Temperatursensor aufweist, der eine Temperatur des Adsorptionsmittels erfasst, wobei die Steuerungseinheit die zulässige Feuchtigkeitseinströmmenge basierend auf einer Temperatur des Adsorptionsmittels bestimmt, wenn ein Ableitbetrieb zum Ableiten von Feuchtigkeit und toxischen Bestandteilen, die durch das Adsorptionsmittel adsorbiert wurden, zu einem unmittelbar vorausgegangenem Zeitpunkt ausgeführt worden ist.
Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Steuerungseinheit die Restfeuchtigkeitsmenge basierend auf einer Temperatur des Adsorptionsmittels bei der Beendung des Ableitbetriebs bestimmt.
Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, aufweisend: eine Umgehungsleitung, die eine Abgasleitung eines Verbrennungsmotors umgeht; ein Adsorptionsmittel, das in der Umgehungsleitung angeordnet ist und Feuchtigkeit und toxische Bestandteile in dem Abgas adsorbiert; ein Leitungsschaltventil, das zwischen einem Zustand, der ein Einströmen des Abgases in die Umgehungsleitung ermöglicht, und einem Zustand schaltet, der kein Einströmen des Abgases in die Umgehungsleitung ermöglicht; eine Einheit zum Erhalten einer Restfeuchtigkeitsmenge, die zumindest entweder eine Restfeuchtigkeitsmenge vor dem Start des Adsorptionsbetriebs durch das Adsorptionsmittel in dem Adsorptionsmittel oder einen dazu in Beziehung stehenden Wert derselben erhält; und eine Adsorptionsbetriebs-Steuerungseinheit, die eine Beendungsbedingung des Adsorptionsbetriebs korrigiert, um eine Zeitspanne zu verringern, während der der Adsorptionsbetrieb ausgeführt wird, wenn die Restfeuchtigkeitsmenge zunimmt, basierend auf Ergebnissen, die durch die Einheit zum Erhalten der Restfeuchtigkeitsmenge erhalten wurden, wenn der Adsorptionsbetrieb ausgeführt wird.
Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Umgehungsleitung die Abgasleitung zwischen einem Vor-Katalysator und einem Nach-Katalysator umgeht, die in der Abgasleitung angeordnet sind.
Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Leitungsschaltventil den Zustand, der ein Einströmen des Abgases in die Umgehungsleitung ermöglicht, wenn der Adsorptionsbetrieb ausgeführt wird, und den Zustand auswählt, der kein Einströmen des Abgases in die Umgehungsleitung ermöglicht, wenn eine Beendungsbedingung des Adsorptionsbetriebs erfüllt ist.
Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei das Adsorptionsmittel ein Adsorptionsmittel für toxische Bestandteile beinhaltet, das vorwiegend toxische Bestandteile adsorbiert, und ein Feuchtigkeits-Adsorptionsmittel, das auf einer Seite stromauf des Adsorptionsmittels für toxischen Bestandteile angeordnet ist und eine Funktion zum Adsorbieren von Feuchtigkeit aufweist, und die Restfeuchtigkeitsmenge einer Restfeuchtigkeitsmenge in dem Feuchtigkeitsadsorptionsmittel entspricht.
Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei eine Beendungsbedingung des Adsorptionsbetriebs voraussetzt, dass eine seit dem Start des Adsorptionsbetriebs verstrichene Zeit einen vorbestimmten Adsorptionsbetriebs-Ausführzeitschwellwert erreicht, und die Adsorptionsbetriebs-Steuerungseinheit den Adsorptionsbetriebs-Ausführzeitschwellwert so korrigiert, dass er abnimmt, wenn die Restfeuchtigkeitsmenge zunimmt.
Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Beendungsbedingung des Adsorptionsbetriebs voraussetzt, dass eine integrierte Abgasmenge seit dem Start des Adsorptionsbetriebs einen vorbestimmten Abgasmengenschwellwert erreicht, und die Adsorptionsbetriebs-Steuerungseinheit den Abgasmengenschwellwert so korrigiert, dass er abnimmt, wenn die Restfeuchtigkeitsmenge zunimmt.
Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 14, die ferner einen Luftströmungsmesser aufweist, der eine Saugluftmenge erfasst, wobei die Adsorptionsbetriebs-Steuerungseinheit die integrierte Abgasmenge basierend auf der Saugluftmenge berechnet, die durch den Luftströmungsmesser erfasst wird.
Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, ferner aufweisend: einen Temperatursensor, der die Temperatur des Adsorptionsmittels erfasst; und eine Ableitsteuerungseinheit, die einen Ableitbetrieb ausführt, um Feuchtigkeit und toxische Bestandteile, die durch das Adsorptionsmittel adsorbiert werden, abzuleiten, wobei die Einheit zum Erhalten einer Restfeuchtigkeitsmenge eine Temperatur des Adsorptionsmittels, die durch den Temperatursensor in dem unmittelbar vorausgegangenen Ableitbetrieb erfasst wird, als den dazu in Beziehung stehenden Wert der Restfeuchtigkeitsmenge erhält.
Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 16, die ferner eine Ableitbeendungs-Steuerungseinheit aufweist, die den Ableitbetrieb beendet, wenn die Temperatur des Adsorptionsmittels eine vorbestimmte Temperatur erreicht.
Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, die ferner aufweist: einen Temperatursensor, der eine Temperatur des Adsorptionsmittels erfasst; eine Ableiteinheit, die einen Ableitbetrieb zum Ableiten der Feuchtigkeit und der toxischen Bestandteile, die in dem Adsorptionsmittel adsorbiert sind, ausführt; und eine Ableitbeendungs-Steuerungseinheit, die den Ableitbetrieb beendet, wenn die Temperatur des Adsorptionsmittels eine vorbestimmte Temperatur erreicht.
Abgasreinigungsverfahren für einen Verbrennungsmotor mit: einer Umgehungsleitung, die eine Abgasleitung eines Verbrennungsmotors umgeht; einem Adsorptionsmittel, das in der Umgehungsleitung angeordnet ist und Feuchtigkeit und toxische Bestandteile im Abgas adsorbiert; und ein Leitungsschaltventil, das zwischen einem Zustand, der ein Einströmen des Abgases in die Umgehungsleitung ermöglicht, und einem Zustand schaltet, der kein Einströmen des Abgases in die Umgehungsleitung ermöglicht, wobei das Verfahren beinhaltet: Erhalten von zumindest einer Restfeuchtigkeitsmenge vor dem Start des Adsorptionsbetriebs durch das Adsorptionsmittel in dem Adsorptionsmittel oder einem dazu in Beziehung stehenden Wert derselben; und Korrigieren einer Beendungsbedingung des Adsorptionsbetriebs zum Verringern einer Zeitspanne, während der der Adsorptionsbetrieb ausgeführt wird, wenn die Restfeuchtigkeitsmenge zunimmt, basierend auf Ergebnissen, die durch die Einheit zum Erhalten einer Restfeuchtigkeitsmenge erhalten wurden, wenn der Adsorptionsbetrieb ausgeführt wird.
Abgasreinigungsverfahren nach Anspruch 19, ferner beinhaltend: Ableiten von Feuchtigkeit und toxischen Bestandteilen, die in dem Adsorptionsmittel adsorbiert sind; Erhalten einer Temperatur des Adsorptionsmittels, die durch einen Temperatursensor erfasst wird, der eine Temperatur des Adsorptionsmittels in dem unmittelbar vorausgegangenen Ableitbetrieb erfasst, als einen dazu in Beziehung stehenden Wert der Restfeuchtigkeitsmenge; und Beendung des Ableitbetriebs, wenn die Temperatur des Adsorptionsmittels eine vorbestimmte Temperatur erreicht hat.