-
Querverweis auf verwandte Anmeldung
-
Diese Anmeldung basiert auf der
Japanischen Patentanmeldung mit der Nr. 2015-029183 , eingereicht am 18. Februar 2015, deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme mit aufgenommen wird.
-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Abgasreinigungsvorrichtung für eine interne Verbrennungsmaschine, wobei die Abgasreinigungsvorrichtung ein Abgaskatalysatormittel beziehungsweise einen katalytischen Wirkstoff für das Abgas aufweist, welches in einer Abgaspassage bzw. -leitung platziert ist.
-
Stand der Technik
-
Ein Abgasreinigungskatalysatormittel beziehungsweise ein katalytischer Wirkstoff zur Reinigung von Abgas für eine interne Verbrennungsmaschine, welche in einem Fahrzeug oder dergleichen angebracht ist, ist in einer Abgasleitung platziert und verringert die Emissionen, die im Abgas beinhaltet sind. Das Abgasreinigungskatalysatormittel übt allgemein eine Abgasreinigungsperformance aus, wenn eine Temperatur des Abgasreinigungskatalysatormittels eine spezifizierte Aktivierungstemperatur erreicht. Mit anderen Worten kann das Abgasreinigungskatalysatormittel die Abgasreinigungsperformance nicht ausreichend ausüben, wenn die Temperatur des Abgasreinigungskatalysatormittels niedriger ist als eine spezifizierte Aktivierungstemperatur.
-
Anschließend weist eine Abgasreinigungsvorrichtung, die in der Patentliteratur 1 beschrieben ist, eine sekundäre Lufteinspritzdüse und ein Drosselventil auf. Die sekundäre Lufteinspritzdüse ist stromaufwärts des Abgasreinigungskatalysatormittels in einer Abgasleitung angeordnet. Das Drosselventil ist stromabwärts des Abgasreinigungskatalysatormittels in der Abgasleitung angeordnet. Die Abgasreinigungsvorrichtung, die in Patentliteratur 1 beschrieben ist, aktiviert das Abgasreinigungskatalysatormittel auf eine Weise, bei der das Drosselventil vollständig geschlossen ist, wenn ein Kühlbetrieb zum Kühlen einer internen Verbrennungsmaschine gestartet wird und bei der eine Abgastemperatur erhöht wird, indem eine Sekundärluft ausgehend von der Sekundärlufteinspritzdüse zugeführt wird. Eine Temperatur des Abgasreinigungskatalysatormittels neigt dazu, niedriger zu sein als eine Aktivierungstemperatur während des Kühlbetriebs.
-
Literatur zum Stand der Technik
-
Patentliteratur
-
- Patentliteratur 1: JP 2001-132436 A
-
Kurzfassung der Erfindung
-
Gemäß Studien, die durch den Erfinder der vorliegenden Offenbarung durchgeführt wurden, nimmt ein Abgasdruck, wenn das Drosselventil vollständig geöffnet ist, gemäß der Abgasreinigungsvorrichtung, die in der Patentliteratur 1 beschrieben ist, nicht unmittelbar zu, sondern nimmt mit fortschreitender Zeitdauer zu. Im Ergebnis nehmen die Abgastemperatur und die Temperatur des Abgasreinigungskatalysatormittels ebenfalls mit fortschreitender Zeitdauer zu. Daher ist eine bestimmte Zeitspanne erforderlich, um die Temperatur des Abgasreinigungskatalysatormittels auf die Aktivierungstemperatur zu erhöhen, und dabei ist es schwierig, das Abgasreinigungskatalysatormittel prompt beziehungsweise reaktionsschnell zu aktivieren.
-
Die vorliegende Offenbarung adressiert die obenstehend beschriebenen Probleme und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Abgasreinigungsvorrichtung für eine interne Verbrennungsmaschine vorzusehen, die einen Verringerungseffekt sicherstellen kann, der Emissionen verringert, und die eine Temperatur eines Abgasreinigungskatalysatormittels prompt erhöhen kann.
-
Eine Abgasreinigungsvorrichtung für eine interne Verbrennungsmaschine weist ein Abgasreinigungskatalysatormittel auf, welches in einer Abgasleitung platziert ist. Die Abgasreinigungsvorrichtung für die interne Verbrennungsmaschine weist ein Abgasdrosselventil, einen Aktuator und einen Controller auf. Das Abgasdrosselventil ist stromaufwärts des Abgasreinigungskatalysatormittels in der Abgasleitung angeordnet und verändert eine Querschnittsfläche der Abgasleitung. Der Aktuator betreibt das Abgasdrosselventil, sodass es geöffnet und geschlossen wird. Der Controller steuert das Abgasdrosselventil, sodass es durch den Aktuator geöffnet und geschlossen wird. Der Controller verringert einen Öffnungsgrad des Abgasdrosselventils, um die Querschnittsfläche der Abgasleitung zu verengen, sobald eine Heizungsanforderung zum Beheizen des Abgasreinigungskatalysatormittels gestellt wird.
-
Gemäß der obenstehend beschriebenen Konfiguration strömt das Abgas lokal zu einem Teil des Abgasreinigungskatalysatormittels, wenn das Abgasdrosselventil die Querschnittsfläche der Abgasleitung verengt. Im Ergebnis steigt eine Temperatur des Teils des Abgasreinigungskatalysatormittels prompt, wobei das Abgasreinigungskatalysatormittel prompt aktiviert werden kann. Zusätzlich strömt das meiste Abgas in einem aktivierten Abschnitt des Abgasreinigungskatalysatormittels, und dabei kann ein Verringerungseffekt, der die Emissionen verringert, sichergestellt werden.
-
Daher kann gemäß der vorliegenden Offenbarung eine Temperatur des Abgasreinigungskatalysatormittels prompter erhöht werden, während der Verringerungseffekt, der Emissionen verringert, sichergestellt wird.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Die obenstehende und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen weiter klargestellt.
-
Es zeigt/es zeigen:
-
1 ein Diagramm, welches eine schematische Konfiguration einer Abgasreinigungsvorrichtung für eine interne Verbrennungsmaschine gemäß einer Ausführungsform darstellt.
-
2 eine Querschnittsansicht, welche eine Umfangsstruktur eines Abgasreinigungskatalysatormittels gemäß der Ausführungsform darstellt.
-
3 ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren einer Steuerung zum Öffnen und Schließen eines Abgasdrosselventils darstellt, welches durch die Abgasreinigungsvorrichtung betrieben wird.
-
4 einen Graphen, welcher eine Strömungsgeschwindigkeitsverteilung von Abgas zeigt, das in einer Abgasleitung strömt.
-
5A einen Graphen, welcher eine Temperaturveränderung in dem Abgasreinigungskatalysatormittel ohne das Abgasdrosselventil zeigt.
-
5B einen Graphen, welcher eine Temperaturveränderung in dem Abgasreinigungskatalysatormittel zeigt, wenn das Abgasdrosselventil eine Querschnittsfläche der Abgasleitung verengt.
-
5C einen Graphen, welcher eine Temperaturveränderung in dem Abgasreinigungskatalysatormittel zeigt, wenn das Abgasdrosselventil die Querschnittsfläche der Abgasleitung weiter verengt.
-
6A einen Graphen, welcher eine Temperaturveränderung in dem Abgasreinigungskatalysatormittel ohne das Abgasdrosselventil 33 zeigt.
-
6B einen Graphen, welcher eine Temperaturveränderung in dem Abgasreinigungskatalysatormittel zeigt, wenn das Abgasdrosselventil eine Querschnittsfläche der Abgasleitung verengt.
-
6C einen Graphen, welcher eine Temperaturveränderung in dem Abgasreinigungskatalysatormittel zeigt, wenn das Abgasdrosselventil die Querschnittsfläche der Abgasleitung weiter verengt.
-
7 ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren einer Steuerung zum Öffnen und Schließen eines Abgasdrosselventils gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
-
8 ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren einer Steuerung zum Öffnen und Schließen eines Abgasdrosselventils gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
-
Beschreibung der Ausführungsformen
-
Eine Ausführungsform einer Abgasreinigungsvorrichtung für eine interne Verbrennungsmaschine wird nachfolgend beschrieben werden. Die interne Verbrennungsmaschine der vorliegenden Ausführungsform ist eine zylindrische Einspritzmaschine. 1 ist ein Diagramm, welches eine schematische Konfiguration der internen Verbrennungsmaschine der vorliegenden Ausführungsform um einen einzelnen Zylinder darstellt.
-
Wie in 1 gezeigt wird, weist eine interne Verbrennungsmaschine 1 der vorliegenden Ausführungsform einen Zylinder 10, einen Kolben 11, ein Kraftstoffeinspritzventil 12, eine Zündkerze 13, ein Ansaugventil 14 und ein Abgasventil 15 auf.
-
Der Kolben 11 ist in dem Zylinder 10 untergebracht, um sich in dem Zylinder 10 hin und her zu bewegen. Ein Raum, der durch den Zylinder 10 und den Kolben 11 umgeben ist, definiert eine Brennkammer 16.
-
Das Kraftstoffeinspritzventil 12 ist angeordnet, um in die Brennkammer 16 hinein hervorzustehen. Ein Hochdruckkraftstoff wird dem Kraftstoffeinspritzventil 12 durch ein (nicht näher dargestelltes) Common-Rail zugeführt. Das Kraftstoffeinspritzventil 12 spritzt den Kraftstoff in die Brennkammer 16 ein. Die Brennkammer 16 ist durch einen Ansaugkanal 17, der in dem Zylinder 10 vorgesehen ist, mit einer Ansaugleitung 20 verbunden. Die Brennkammer 16 ist durch einen Abgaskanal 18, der in dem Zylinder 10 vorgesehen ist, auch mit einer Ansaugleitung 30 verbunden.
-
Die Zündkerze 13 ist angeordnet, um in die Brennkammer 16 hinein hervorzustehen. Die Zündkerze 13 entzündet den Kraftstoff in der Brennkammer 16, wenn elektrische Leistung zu der Zündkerze 13 zugeführt wird.
-
In der Brennkammer 16 werden Ansaugluft, die durch die Ansaugleitung 20 und den Ansaugkanal 17 eingeführt wird, und der Kraftstoff, der durch das Kraftstoffeinspritzventil 12 eingespritzt wird, zu einem Mischgas vermischt. Das Mischgas, das in der Brennkammer 16 erzeugt wird, wird aufgrund einer Zündung durch die Zündkerze 13 verbrannt. Der Kolben 11 bewegt sich in dem Zylinder 10 aufgrund der Verbrennung des Mischgases hin und her. Die Hin- und Herbewegung des Kolbens 11 wird durch eine Verbindungsstange 19 in eine Drehbewegung einer Maschinenantriebswelle S umgewandelt, wobei sie als die interne Verbrennungsmaschine eine Leistung erzeugt. Abgas, das durch die Verbrennung des Mischgases erzeugt wird, wird durch den Abgaskanal 18 und die Abgasleitung 30 abgegeben.
-
Das Ansaugventil 14 ist in dem Ansaugkanal 17 angeordnet. Das Ansaugventil 14 öffnet und schließt den Ansaugkanal 17.
-
Das Abgasventil 15 ist in dem Abgaskanal 18 angeordnet. Das Abgasventil 15 öffnet und schließt den Abgaskanal 18.
-
Die interne Verbrennungsmaschine 1 weist ein Drosselventil 21, einen Drosselmotor 22, einen Ansaugluftvolumensensor 50 und einen Drosselöffnungsgradsensor 51 auf, die in der Ansaugleitung 20 platziert sind. Das Drosselventil 21 passt ein Volumen von Ansaugluft an, die in die Brennkammer 16 eingeführt wird, indem es eine Querschnittsfläche der Ansaugleitung 20 verändert. Der Drosselmotor 22 betreibt das Drosselventil 21, sodass es geöffnet und geschlossen wird. Der Ansaugluftvolumensensor 50 erfasst ein Ansaugluftvolumen GA der Ansaugluft, die in die Brennkammer 16 eingeführt wird. Der Drosselöffnungsgradsensor 51 erfasst einen Drosselöffnungsgrad TA, der ein Öffnungsgrad des Drosselventils 21 ist.
-
Die interne Verbrennungsmaschine 1 weist ein Abgasreinigungskatalysatormittel 31, ein Abgasdrosselventil 33 und einen Aktuator 34 auf, die in der Abgasleitung 30 platziert sind.
-
Wie in 2 gezeigt wird, ist das Abgasreinigungskatalysatormittel 31 in einem Gehäuse 35 untergebracht, das einen Teil der Abgasleitung 30 konfiguriert. Das Gehäuse 35 umgibt das Abgasreinigungskatalysatormittel 31. Das Gehäuse 35 weist an beiden Enden jeweils einen Flansch 350 und einen Flansch 351 auf. Der Flansch 350 ist durch ein (nicht näher dargestelltes) Verfahren wie beispielsweise Verbolzung an einem Flansch 400 eines stromaufwärtigen Abgasrohrs 40 befestigt. Das stromaufwärtige Abgasrohr 40 ist durch einen (nicht näher dargestellten) Abgaskrümmer mit dem Abgaskanal 18 verbunden. Der Flansch 351 ist durch ein (nicht näher dargestelltes) Verfahren wie beispielsweise Verbolzung an einem Flansch 410 eines stromabwärtigen Abgasrohrs 41 befestigt. In der folgenden Beschreibung wird ein Öffnungsabschnitt des Flansches 350, welcher ein Einlass des Gehäuses 35 ist, ausgehend von welchem aus das Abgas einströmt, als ein Abgaseinlasskanal 352 bezeichnet werden.
-
Das Gehäuse 35 weist einen Abschnitt mit großem Durchmesser 353 auf, der eine Querschnittsfläche der Leitung des Gehäuses 35 vergrößert. Der Abschnitt mit großem Durchmesser 353 befindet sich in einem Mittelbereich des Gehäuses 35. Das Abgasreinigungskatalysatormittel 31 ist in dem Abschnitt mit großem Durchmesser 353 untergebracht. Das Abgasreinigungskatalysatormittel 31 kann ein Dreiwegkatalysatormittel sein. Das Abgasreinigungskatalysatormittel 31 reinigt das Abgas, indem es eine toxische Substanz wie beispielsweise Kohlenwasserstoff, Kohlenmonoxid und Stickoxid, die in dem Abgas beinhaltet sind, oxidiert und reduziert.
-
Das Abgasdrosselventil 33 ist benachbart zu dem Abgaseinlasskanal 352 des Gehäuses 35 angeordnet. Das heißt, dass das Abgasdrosselventil 33 sich stromaufwärts des Abgasreinigungskatalysatormittels 31 befindet. Das Abgasdrosselventil 33 verändert eine Querschnittsfläche der Abgasleitung 30, indem es sich zwischen einer Verschluss- beziehungsweise Schließposition, die in den Zeichnungen gezeigt wird, und einer Öffnungsposition, auf welcher das Abgasdrosselventil 33 die Abgasleitung 30 vollständig öffnet, hin- und herbewegt. Die Schließposition, die in den Zeichnungen gezeigt wird, ist eine Position, auf der das Abgasdrosselventil 33 die Querschnittsfläche der Abgasleitung 30 verengt, um einen einzelnen Drosselpfad in einem Mittelbereich der Abgasleitung 30 zu definieren.
-
Der Aktuator 34 kann auf einem Motor aufbauen. Der Aktuator 34 betreibt das Abgasdrosselventil 33, sodass es sich zwischen der Schließposition und der Öffnungsposition hin- und herbewegt.
-
Wie in 1 gezeigt wird, weist die interne Verbrennungsmaschine 1 einen Gaspedal-Öffnungsgradsensor 53, einen Wassertemperatursensor 54 und einen Maschinendrehzahlsensor 55 auf. Der Gaspedal-Öffnungsgradsensor 53 erfasst ein Gaspedalverschiebungsausmaß AP, also ein Verschiebungsausmaß eines Gaspedals eines Fahrzeugs, wenn das Gaspedal auf den Boden gedrückt wird. Der Wassertemperatursensor 54 erfasst eine Kühlwassertemperatur TW, welche eine Temperatur von Kühlwasser ist, das die interne Verbrennungsmaschine 1 kühlt. Der Maschinendrehzahlsensor 55 erfasst eine Maschinendrehzahl NE, welche eine Drehzahl der Maschinenantriebswelle S ist.
-
Die interne Verbrennungsmaschine 1 weist eine ECU (Maschinensteuerungseinheit) 60 als einen Controller auf, welcher das Kraftstoffeinspritzventil 12, die Zündkerze 13, den Drosselmotor 22 und den Aktuator 34 steuert. Die ECU 60 baut auf einem Mikrocomputer auf und weist eine CPU und einen Speicher auf. Ausgabesignale ausgehend von dem Ansaugluftvolumensensor 50, dem Drosselöffnungsgradsensor 51, dem Gaspedal-Öffnungsgradsensor 53, dem Wassertemperatursensor 54 und dem Maschinendrehzahlsensor 55 werden in die ECU 60 eingegeben. Die ECU 60 erhält Informationen betreffend das Ansaugluftvolumen GA, den Drosselöffnungsgrad TA, das Gaspedalverschiebungsausmaß AP, die Kühlwassertemperatur TW und den Maschinendrehzahlsensor NE mit einer spezifizierten Dauer, die auf den Ausgabesignalen der Sensoren 50 bis 55 basiert.
-
Die ECU 60 steuert einen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, ein Kraftstoffeinspritzvolumen und einen Drosselöffnungsgrad TA, indem sie das Kraftstoffeinspritzventil 12, die Zündkerze 13 und den Drosselmotor 22 basierend auf dem Ansaugluftvolumen GA, dem Drosselöffnungsgrad TA, dem Gaspedalverschiebungsausmaß AP und der Maschinendrehzahl NE steuert.
-
Die ECU 60 verändert einen Zustand des Abgasdrosselventils 33 zwischen einem Öffnungszustand und einem geschlossenen Zustand, indem sie einen Betrieb des Aktuators 34 basierend auf der Kühlwassertemperatur TW und dem Gaspedalverschiebungsausmaß AP steuert. Eine Abgasreinigungsvorrichtung 70 der vorliegenden Ausführungsform ist durch das Abgasreinigungskatalysatormittel 31, einen Bodentemperatursensor 53, das Abgasdrosselventil 33, den Aktuator 34 und die ECU 60 konfiguriert.
-
Eine Steuerung zum Öffnen und Schließen des Abgasdrosselventils 33, das durch die ECU 60 betrieben wird, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben werden. Die ECU 60 führt in einer spezifizierten Dauer ein Verfahren durch, das in 3 gezeigt wird. Das Abgasdrosselventil 33 befindet sich in dem Öffnungszustand, wenn das Verfahren startet, das in 3 gezeigt wird.
-
Wie in 3 gezeigt wird, bestimmt die ECU 60, ob (bei S1) eine Heizungsanforderung zum Beheizen des Abgasreinigungskatalysatormittels 31 gestellt wird. Beispielsweise bestimmt die ECU 60, ob die Kühlwassertemperatur TW niedriger oder gleich einem Wassertemperaturschwellenwert TWth ist, wenn die interne Verbrennungsmaschine 1 zu betreiben startet, und bestimmt, dass ein Kühlbetrieb, der die interne Verbrennungsmaschine 1 kühlt, durchgeführt wird, wenn die Kühlwassertemperatur TW niedriger oder gleich dem Wassertemperaturschwellenwert TWth ist. Der Wassertemperaturschwellenwert TWth wird im Voraus, beispielsweise basierend auf Versuchsergebnissen, so eingestellt, dass bestimmt werden kann, ob eine Temperatur der internen Verbrennungsmaschine 1 eine Temperatur zum Starten des Kühlbetriebs ist. Die ECU 60 bestimmt, dass die Heizungsanforderung zum Beheizen des Abgasreinigungskatalysatormittels 31 gestellt wird, wenn der Kühlbetrieb, der die interne Verbrennungsmaschine 1 kühlt, durchgeführt wird (S1: JA). Andererseits bestimmt die ECU 60, dass die Heizungsanforderung zum Beheizen des Abgasreinigungskatalysatormittels 31 nicht gestellt wird, wenn eine der folgenden Bedingungen (a1) bis (a3) erfüllt ist (S1: NEIN).
- (a1) Die Kühlwassertemperatur TW ist höher als der Wassertemperaturschwellenwert TWth.
- (a2) Eine spezifizierte Zeit ist verstrichen, seit der Kühlbetrieb, der die interne Verbrennungsmaschine 1 kühlt, gestartet wurde.
- (a3) Ein integrierter Wert des Ansaugluftvolumens GA ausgehend vom Starten des Kühlbetriebs, der die interne Verbrennungsmaschine 1 kühlt, ist höher als ein spezifiziertes Volumen.
-
Die ECU 60 hält das Abgasdrosselventil 33 in dem Öffnungszustand (bei S4), wenn die Heizungsanforderung zum Beheizen des Abgasreinigungskatalysatormittels 31 nicht gestellt wird (S1: NEIN).
-
Die ECU 60 senkt einen Öffnungsgrad des Abgasdrosselventils 33 (bei S2), wenn die Heizungsanforderung zum Beheizen des Abgasreinigungskatalysatormittels 31 gestellt wird (S1: JA). Anschließend bestimmt die ECU 60, ob (bei S3) eine Beschleunigungsanforderung gestellt wird. Insbesondere bestimmt die ECU 60, dass die Beschleunigungsanforderung gestellt wird (S3: JA), wenn das Gaspedalverschiebungsausmaß AP größer oder gleich einem spezifizierten Schwellenwert APth ist. Die ECU 60 kehrt zu einem Bestimmungsverfahren von S2 zurück, wenn bestimmt wird, dass die Beschleunigungsanforderung nicht gestellt wird (S3: NEIN). Entsprechend wird das Abgasdrosselventil 33 in dem Schließzustand gehalten, wenn die Heizungsanforderung zum Beheizen des Abgasreinigungskatalysatormittels 31 gestellt wird (S1: JA) und wenn die Beschleunigungsanforderung nicht gestellt wird (S3: NEIN).
-
Die ECU 60 verändert einen Zustand des Abgasdrosselventils 33 von dem Schließzustand in den Öffnungszustand (bei S4), wenn die Heizungsanforderung zum Beheizen des Abgasreinigungskatalysatormittels 31 nicht gestellt wird (S1: NEIN) oder wenn die Beschleunigungsanforderung gestellt wird (S3: JA), während das Abgasdrosselventil 33 sich in dem Schließzustand befindet.
-
Ein Beispiel eines Betriebs der Abgasreinigungsvorrichtung 70 der vorliegenden Ausführungsform wird nachfolgend beschrieben werden.
-
Die ECU 60 betreibt das Abgasdrosselventil 33, sodass es sich in dem Schließzustand befindet, der in 2 gezeigt wird, wenn die Heizungsanforderung zum Beheizen des Abgasreinigungskatalysatormittels 31 gestellt wird. Entsprechend strömt das meiste Gas in den Mittelabschnitt der Abgasleitung 30. 4 zeigt eine Strömungsgeschwindigkeitsverteilung des Abgases. Eine Zweipunkt-Strich-Linie zeigt die Strömungsgeschwindigkeitsverteilung ohne das Abgasdrosselventil 33. Eine Einpunkt-Strich-Linie zeigt die Strömungsgeschwindigkeitsverteilung, wenn das Abgasdrosselventil 33 die Querschnittsfläche der Abgasleitung 30 verringert, sodass sie einen Durchmesser A aufweist. Eine durchgehende Linie zeigt die Strömungsgeschwindigkeitsverteilung, wenn das Abgasdrosselventil 33 die Querschnittsfläche der Abgasleitung 30 verringert, sodass er einen Durchmesser B aufweist, der kleiner ist als der Durchmesser A. In 4 zeigt eine horizontale Achse einen Abstand von dem Mittelabschnitt der Abgasleitung 30, der in 1 gezeigt wird, in einer radialen Richtung und eine vertikale Achse zeigt eine Strömungsgeschwindigkeit v des Abgases.
-
Wie in 4 gezeigt wird, ist die Strömungsgeschwindigkeit v des Abgases in dem Mittelabschnitt der Abgasleitung 30 am schnellsten und wird hin zu einem Außenumfang der Abgasleitung 30 unabhängig von einer Anwesenheit oder Abwesenheit des Abgasdrosselventils 33 langsamer. Die Strömungsgeschwindigkeit v des Abgases im Mittelabschnitt der Abgasleitung 30 wird in einem Fall schneller, bei dem das Abgasdrosselventil 33 die Querschnittsfläche der Abgasleitung 30 im Vergleich zu einem Fall verringert, bei dem das Abgasdrosselventil 33 ausgelassen ist. Überdies wird die Strömungsgeschwindigkeit v des Abgases schneller, so wie die Querschnittsfläche der Abgasleitung 30 abnimmt. Daher zeigt es sich, dass die Strömungsgeschwindigkeit v des Abgases in dem Mittelabschnitt der Abgasleitung 30 auf eine Weise erhöht sein kann, bei der das Abgasdrosselventil 33 darauf eingestellt ist, in dem Schließzustand zu sein, um so die Querschnittsfläche der Abgasleitung 30 zu verringern. Eine Temperatur des Abgasreinigungskatalysatormittels 31 kann prompter erhöht werden, indem die Strömungsgeschwindigkeit v des Abgases im Mittelabschnitt der Abgasleitung 30 erhöht wird, im Vergleich zu dem Fall, bei dem das Abgasdrosselventil 33 ausgelassen ist.
-
Die 5A bis 5C zeigen Veränderungen der Temperatur des Abgasreinigungskatalysatormittels 31 an den Positionen P10 bis P12, die in 2 gezeigt werden. Eine Zweipunkt-Strich-Linie zeigt die Veränderungen in dem Fall, bei dem das Abgasdrosselventil 33 ausgelassen ist. Eine Einpunkt-Strich-Linie zeigt die Veränderungen in dem Fall, bei dem das Abgasdrosselventil 33 die Querschnittsfläche der Abgasleitung 30 verringert, sodass sie den Durchmesser A aufweist. Eine durchgehende Linie zeigt die Veränderungen in dem Fall, bei dem das Abgasdrosselventil 33 die Querschnittsfläche der Abgasleitung 30 verringert, sodass er den Durchmesser B aufweist, der kleiner ist als der Durchmesser A. Wie in 2 gezeigt wird, befinden sich die Positionen P10 bis P12 auf einer Mittelachse m1 des Abgasreinigungskatalysatormittels 31. Die Position P10 ist eine Position einer Endoberfläche 310 des Abgasreinigungskatalysatormittels 31 auf einer Abgaseinlassseite. Die Position P11 ist eine Position eines Mittelpunkts des Abgasreinigungskatalysatormittels 31. Die Position P12 ist eine Position einer Endoberfläche 311 des Abgasreinigungskatalysatormittels 31 auf einer Abgasauslassseite.
-
Die 6A bis 6C zeigen Veränderungen der Temperatur des Abgasreinigungskatalysatormittels 31 an den Positionen P20 bis P22, die in 2 gezeigt werden. Eine Zweipunkt-Strich-Linie zeigt die Veränderungen in dem Fall, bei dem das Abgasdrosselventil 33 ausgelassen ist. Eine Einpunkt-Strich-Linie zeigt die Veränderungen in dem Fall, bei dem das Abgasdrosselventil 33 die Querschnittsfläche der Abgasleitung 30 verringert, sodass sie den Durchmesser A aufweist. Eine durchgehende Linie zeigt die Veränderungen in dem Fall, bei dem das Abgasdrosselventil 33 die Querschnittsfläche der Abgasleitung 30 verringert, sodass er den Durchmesser B aufweist, der kleiner ist als der Durchmesser A. Wie in 2 gezeigt wird, befinden sich die Positionen P20 bis P22 auf einer Linie m2, welche sich entlang des Außenumfangs des Abgasreinigungskatalysatormittels 31 erstreckt. Die Position P20 ist eine Position der Endoberfläche 310 des Abgasreinigungskatalysatormittels 31 auf der Abgaseinlassseite. Die Position P21 ist eine Position eines Mittelpunkts des Abgasreinigungskatalysatormittels 31. Die Position P22 ist eine Position der Endoberfläche 311 des Abgasreinigungskatalysatormittels 31 auf der Abgasauslassseite.
-
Wie in den 5A bis 5C gezeigt wird, steigt die Temperatur des Abgasreinigungskatalysatormittels 31 entlang der Mittelachse m1 in dem Fall, bei dem das Abgasdrosselventil 33 die Querschnittsfläche der Abgasleitung 30 verringert, prompter im Vergleich zu dem Fall, bei dem das Abgasdrosselventil 33 ausgelassen ist. Zusätzlich steigt die Temperatur des Abgasreinigungskatalysatormittels 31 prompter, so wie die Querschnittsfläche der Abgasleitung 30 abnimmt. Daher kann ein Abschnitt das Abgasreinigungskatalysatormittels 31 entlang der Mittelachse m1 lokal aktiviert werden, wenn ein Heizbetrieb zum Beheizen der internen Verbrennungsmaschine 1, bei welchem das Abgasdrosselventil 33 darauf eingestellt ist, sich in dem Schließzustand zu befinden, angefordert wird. Bei dieser Gelegenheit strömt das meiste Abgas in dem Abschnitt des Abgasreinigungskatalysatormittels 31 entlang der Mittelachse m1, wobei ein Verringerungseffekt, der die Emissionen verringert, sichergestellt werden kann.
-
Andererseits steigt, wie in den 6A bis 6C gezeigt wird, die Temperatur des Außenumfangs des Abgasreinigungskatalysatormittels 31 in dem Fall, bei dem das Abgasdrosselventil 33 die Querschnittsfläche der Abgasleitung 30 verringert, kaum im Vergleich zu dem Fall, bei dem das Abgasdrosselventil 33 ausgelassen ist. Zusätzlich steigt die Temperatur des Außenumfangs des Abgasreinigungskatalysatormittels 31 stärker, so wie die Querschnittsfläche der Abgasleitung 30 abnimmt. Im Ergebnis verschlechtert sich der Verringerungseffekt, der die Emissionen verringert, in dem Außenumfang des Abgasreinigungskatalysatormittels 31. Allerdings ist eine Strömungsrate des Abgases, das in dem Außenumfang des Abgasreinigungskatalysatormittels 31 strömt, klein, da das meiste Abgas in dem Abschnitt des Abgasreinigungskatalysatormittels 31 entlang der Mittelachse m1 strömt. Daher weist, selbst wenn der Verringerungseffekt, der die Emissionen verringert, sich in dem Außenumfang des Abgasreinigungskatalysatormittels 31 verschlechtert, die Verschlechterung einen geringeren Effekt auf und der Verringerungseffekt, der die Emissionen in dem Abschnitt des Abgasreinigungskatalysatormittels 31 entlang der Mittelachse m1 verringert, kann einen überwiegend größeren Effekt aufweisen. Überdies steigt die Temperatur des Außenumfangs des Abgasreinigungskatalysatormittels 31, so wie die Zeit verstreicht, wie in den 6A bis 6C gezeigt wird, da die Reaktionswärme, die durch eine katalytische Reaktion des Abgasreinigungskatalysatormittels 31 in dem Abschnitt entlang der Mittelachse m1 erzeugt wird, auf den Außenumfang des Abgasreinigungskatalysatormittels 31 überträgt. Im Ergebnis erreicht die Temperatur des Außenumfangs des Abgasreinigungskatalysatormittels 31 die Aktivierungstemperatur.
-
Gemäß der Abgasreinigungsvorrichtung 70 der obenstehend beschriebenen Ausführungsform können die folgenden Vorgänge und Effekte (1) bis (5) erzielt werden.
- (1) Der Abschnitt des Abgasreinigungskatalysatormittels 31 entlang der Mittelachse m1 kann prompter aktiviert werden, wenn eine Heizungsanforderung zum Beheizen des Abgasreinigungskatalysatormittels 31 gestellt wird. Zusätzlich kann der Verringerungseffekt, der die Emissionen verringert, sichergestellt werden, da das meiste Abgas in dem Abschnitt des Abgasreinigungskatalysatormittels 31 entlang der Mittelachse m1 strömt, nachdem der Abschnitt aktiviert wurde.
- (2) Die ECU 60 bestimmt, dass die Heizungsanforderung zum Beheizen des Abgasreinigungskatalysatormittels 31 gestellt wird, wenn der Kühlbetrieb, der die interne Verbrennungsmaschine 1 kühlt, durchgeführt wird, und senkt den Öffnungsgrad des Abgasdrosselventils 33. Entsprechend kann eine Zeitdauer verkürzt werden, die zum Aktivieren des Abgasreinigungskatalysatormittels 31 erforderlich ist, insbesondere wenn der Kühlbetrieb durchgeführt wird, der die interne Verbrennungsmaschine 1 kühlt, in welcher das Abgasreinigungskatalysatormittel 31 benötigt wird, um prompt aktiviert zu werden. Daher kann der Verringerungseffekt, der die Emissionen verringert, ausgezeichnet sein.
- (3) Wenn ein Fahrer das Gaspedal betätigt, um das Fahrzeug zu beschleunigen, während das Abgasdrosselventil 33 sich in dem Schließzustand befindet, nimmt ein Abgasdruck übermäßig zu, und eine Ausgabeleistung der internen Verbrennungsmaschine 1 kann sich verschlechtern. Gemäß der Abgasreinigungsvorrichtung 70 der vorliegenden Ausführungsform bestimmt die ECU 60, dass die Beschleunigungsanforderung gestellt wird, und verändert den Zustand des Abgasdrosselventils 33 von dem Schließzustand in den Öffnungszustand, wenn der Fahrer das Gaspedal betätigt, um das Fahrzeug zu beschleunigen. Daher kann die Verschlechterung der Ausgabeleistung ausgehend von der internen Verbrennungsmaschine 1 aufgrund einer übermäßigen Erhöhung des Abgasdrucks unterdrückt werden. Im Ergebnis kann eine Verschlechterung des Fahrverhaltens unterdrückt werden.
- (4) Das Abgasdrosselventil 33 definiert den einzelnen Ventilleitung in der Abgasleitung 30, wenn es sich in dem Schließzustand befindet. Insbesondere das Abgasdrosselventil 33 definiert den einzelnen Drosselpfad in dem Mittelbereich der Abgasleitung. Entsprechend nimmt die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases zu, wobei die Temperatur des Abgasreinigungskatalysatormittels 31 im Vergleich zu einem Fall, bei dem mehr als ein Drosselpfad definiert ist, prompter erhöht werden kann. Das heißt, dass eine Zeitdauer, die zum Aktivieren des Abgasreinigungskatalysatormittels 31 erforderlich ist, weiter verkürzt werden kann, und dabei kann der Verringerungseffekt, der die Emissionen verringert, genau erzielt werden.
- (5) Das Abgasdrosselventil 33 ist benachbart zu dem Abgaseinlasskanal 352 des Gehäuses 35 angeordnet. Entsprechend kann das Abgas, von welchem die Strömungsgeschwindigkeit durch das Abgasdrosselventil 33 erhöht wird, das Abgasreinigungskatalysatormittel 31 leicht erreichen, und dabei kann der Abschnitt des Abgasreinigungskatalysatormittels 31 entlang der Mittelachse m1 leicht aktiviert werden.
-
Andere Modifikationen
-
Zwar wurde die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf die dazugehörigen bevorzugten Ausführungsformen beschrieben, allerdings darf dies nicht dahingehend ausgelegt werden, dass die Offenbarung sich auf die bevorzugten Ausführungsformen und Konstruktionen beschränkt. Die vorliegende Offenbarung soll vielmehr auch verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abdecken, welche im Umfang der vorliegenden Offenbarung enthalten sind.
-
Wie in 7 gezeigt wird, kann die ECU 60 anstatt des Verfahrens von S3, das in 3 gezeigt wird, bestimmen, ob das Ansaugluftvolumen GA, das durch den Ansaugluftvolumensensor 50 erfasst wird, (bei S30) größer oder gleich einem spezifizierten Volumen ist. Alternativ kann, wie in 1 gezeigt wird, ein Abgasströmungsratensensor 36, der eine Strömungsrate GB des Abgases erfasst, in der Abgasleitung 30 platziert sein. Wie in 8 gezeigt wird, kann die ECU 60 anstatt des Verfahrens von S3, das in 3 gezeigt wird, bestimmen, ob die Strömungsrate GB des Abgases, das durch den Abgasströmungsratensensor 36 erfasst wird, (bei S31) größer oder gleich einem spezifizierten Wert ist. Das Ansaugluftvolumen GA oder die Strömungsrate GB des Abgases werden erhöht, wenn der Fahrer das Gaspedal betätigt, um das Fahrzeug zu beschleunigen. Das heißt, dass gemäß sowohl der Verarbeitung, die in 7 gezeigt wird, als auch der Verarbeitung, die in 8 gezeigt wird, der Zustand des Abgasdrosselventils 33 von dem Schließzustand in den Öffnungszustand verändert wird, wenn der Fahrer das Gaspedal betätigt, um das Fahrzeug zu beschleunigen. Daher können die gleichen Vorgänge und Effekte wie die oben beschriebenen Vorgänge und Effekte (3) erzielt werden.
-
Ein Bestimmungsverfahren bei S1 in 3 zum Bestimmen, ob die Heizungsanforderung zum Beheizen des Abgasreinigungskatalysatormittels 31 gestellt wird, kann nach Bedarf modifiziert werden. Beispielsweise kann, wie in 1 gezeigt wird, ein Abgastemperatursensor 57, der eine Abgastemperatur TO des Abgases erfasst, nachdem es durch das Abgasreinigungskatalysatormittel 31 hindurchgetreten ist, in der Abgasleitung 30 platziert sein. Anschließend kann die ECU 60 bestimmen, dass die Heizungsanforderung zum Beheizen des Abgasreinigungskatalysatormittels 31 gestellt wird, wenn die Abgastemperatur TO, die durch den Abgastemperatursensor 57 erfasst wird, niedriger ist als eine spezifizierte Temperatur. Alternativ kann die ECU 60 eine geschätzte Temperatur des Abgasreinigungskatalysatormittels 31 basierend auf einer Veränderung der Abgastemperatur TO berechnen, die durch den Abgastemperatursensor 57 erfasst wird, und kann bestimmen, dass die Heizungsanforderung zum Beheizen des Abgasreinigungskatalysatormittels 31 gestellt wird, wenn die geschätzte Temperatur niedriger ist als eine spezifizierte Temperatur.
-
Das Abgasdrosselventil 33 ist nicht darauf beschränkt, benachbart zu dem Abgaseinlasskanal 352 des Gehäuses 35 angeordnet zu sein. Allerdings kann eine Position des Abgasdrosselventils 33 nach Bedarf verändert werden, solange das Abgasdrosselventil 33 sich stromaufwärts des Abgasreinigungskatalysatormittels 31 befindet.
-
Das Abgasdrosselventil 33 kann mehr als einen Drosselpfad in der Abgasleitung 30 definieren, wenn es sich in dem Schließzustand befindet. Alternativ kann das Abgasdrosselventil 33 den Drosselpfad außerhalb des Mittelbereichs der Abgasleitung 30 definieren, wenn es sich in dem Schließzustand befindet.
-
Allerdings ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die oben beschriebenen spezifizierten Beispiele beschränkt. Das heißt, dass Modifikationen, die von einer Person mit gewöhnlichen Kenntnissen auf dem Gebiet nach Bedarf basierend auf den spezifizierten Beispielen vorgenommen werden, in einem Bereich der vorliegenden Offenbarung beinhaltet sind, sofern sie die Merkmale der vorliegenden Offenbarung aufweisen. Beispielsweise sind Elemente beziehungsweise Merkmale, auf die in den spezifizierten Beispielen hingewiesen wird, eine Anordnung, ein Material, ein Zustand, eine Form, eine Größe und dergleichen der Elemente nicht auf die bestimmten Beispiele beschränkt und können nach Bedarf verändert werden. Elemente, auf die bei den oben beschriebenen Ausführungsformen hingewiesen wird, können kombiniert werden, sofern dies technisch möglich ist, und die Kombination ist im Bereich der vorliegenden Offenbarung beinhaltet, sofern sie die Merkmale der oben beschriebenen Ausführungsformen aufweist.
