DE69909952T2

DE69909952T2 - Abgasemissionsregeleinrichtung für ein Hybrid-Fahrzeug

Info

Publication number: DE69909952T2
Application number: DE69909952T
Authority: DE
Inventors: Makoto Toyota-shi Suzuki; Hideo Toyota-shi Kobayashi; Kotaro Toyota-shi Hayashi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-12-22
Filing date: 1999-12-03
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2019-12-04
Also published as: JP2000186536A; US6266956B1; EP1013903B1; EP1013903A2; EP1013903A3; JP3454174B2; DE69909952D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Abgasemissionsregeleinrichtung für ein Hybrid-Fahrzeug, und genauer auf eine Abgasemissionsregeleinrichtung bezüglich eines Verbrennungsmotors des Hybrid-Fahrzeugs, welches mit zwei Arten von Leistungsquellen bereitgestellt wird, wie beispielsweise ein Verbrennungsmotor und ein Elektromotor, und bewegt wird, indem Antriebskräfte, welche durch diese zwei Arten von Leistungsquellen erzeugt werden, entsprechend zu einer Begebenheit optimal zusammengefasst werden.
Verwandter Stand der Technik
Ein Hybrid-Fahrzeug setzt ebenfalls einen Verbrennungsmotor ein, beispielsweise einen Benzin-Direkteinspritz Magerverbrennungsmotor und einen Dieselmotor, usw., welche einen hohen thermischen Wirkungsgrad aufweisen und geringe Mengen an Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid mit einem überschüssigen Sauerstoff (excessive oxygen) in einer Atmosphäre in einer Abgaseinrichtung erzeugen.
Beispielsweise kann ein Okklusion-Reduktionstyp magerer NOx-Katalysator (occlusion reduction type lean NOx catalyst) einer der in der Abgaseinrichtung verwendeten Katalysatoren, als ein Element zum Reinigen eines Abgases des oben beschriebenen Verbrennungsmotors sein. Dieser Okklusion-Reduktionstyp magerer NOx-Katalysator wird klassifiziert als ein intermittierend verarbeitender magerer NOx-Katalysator (intermittent processing type lean NOx catalyst) zum vorübergehenden Absorbieren von Stickstoffoxid in einer mageren Atmosphäre, und der, nachdem er mit einer korrekten Menge an Reduktionsmittel beliefert wurde, unverzüglich eine Reduktionsentleerung (reduction-purging) des absorbierten Stickstoffoxids durchführt. Es ist zu bemerken, dass es außer dem Okklusion-Reduktionstyp mageren NOx-Katalysator einen selektiven Reduktionstyp mageren NOx-Katalysator gibt. Dieser Katalysator ist ein aufeinanderfolgend verarbeitender magerer NOx-Katalysator, welcher eine aufeinanderfolgend selektive Reduktionsentleerung des Stickstoffoxids durchführt, indem ein Reduktionsmittel zugeführt wird. Ferner kann Kohlenwasserstoff als Beispiel eines Reduktionsmittels aufgeführt werden, wie beispielsweise gezeigt in Dokument JP-A-6-117 225. Darüber hinaus ist außer Kohlenwasserstoff Kohlenmonoxid als ein Reduktionsmittel bekannt.
Wenn Kohlenwasserstoff als das Reduktionsmittel verwendet wird, dann wird ein bestimmter Teil des Kohlenwasserstoffs teilweise oxidiert, um eine aktivierte Art (activated species) zu erzeugen. Dann reagiert diese aktivierte Art mit dem Stickstoffoxid und reduziert ihn, wodurch Stickstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und Kohlendioxid erzeugt werden, welche auf einen menschlichen Körper harmlos wirken.
Ferner ist das Kohlenwasserstoff eine Hauptkomponente, welche Benzin und ein Leichtöl bildet, welche als ein Treibstoff des Verbrennungsmotors dienen. Somit impliziert die Zuführung des Kohlenwasserstoffs als das Reduktionsmittel an den mageren NOx-Katalysator nichts anderes, als dass dem Verbrennungsmotor ein Extratreibstoff zugeführt wird, abgesehen von der Zuführung des Benzins, des Leichtöls oder anderen Verbrennungsmotor Treibstoffen zum Antreiben des Motors, als eine wesentliche Benutzung derer. Es ist zu bemerken, dass das Benzin, das Leichtöl und andere Verbrennungsmotor Treibstoffe als "Treibstoffe zur Verbrennung" bezeichnet werden, solange sie nicht besonders spezifiziert werden.
Dann wird, gemäß der in der obigen Publikation offenbarten Technik, die obige Extrazuführung, separat von der Zuführung durch eine Injektion bei einem Expansionshub durch eine Motortreibstoff-Injektionsvorrichtung, beispielsweise ein Einspritzer, usw., wie es normalerweise beim Verbrennungsmotor gemacht wird, beim Expansions- und Auspuffhub durch die Injektion von derselben Motortreibstoff-Injektionsvorrichtung durchgeführt. Dann wird von diesen Injektionen die erstgenannte Injektion zum Antreiben des Motors eine Hauptinjektion genannt, und die andere spätere Injektion wird eine Sub-Injektion genannt.
Wie oben beschrieben, werden gemäß dem Stand der Technik sowohl die Hauptinjektion als auch die Sub-Injektion durch Verwendung derselben Motortreibstoff-Injektionsvorrichtung durchgeführt, und somit wird eine größere Anzahl an Injektionen durch die Motortreibstoff-Injektionsvorrichtung durchgeführt, als in dem Fall, bei dem nur die Hauptinjektion durchgeführt wird. Demgemäß steigt eine Belastung an der Motortreibstoff-Injektionsvorrichtung an, welches einen Fehler in der Motortreibstoff-Injektionsvorrichtung bewirken könnte.
Ferner wird das Hybrid-Fahrzeug mit zwei Arten von Leistungsquellen bereitgestellt, wie beispielsweise dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor, wie oben erläutert, und nimmt ein solches System ein, dass es sich durch eine optimale Kombination der Antriebskräfte bewegt, welche durch die zwei Arten an Leistungsquellen entsprechend einer Bedingung gegeben werden. Daher kann die Leistungsquelle während des Bewegens des Fahrzeuges drei Arten einnehmen, in welchen nur der Elektromotor arbeitet, nur der Verbrennungsmotor arbeitet und beide dieser zwei Leistungsquellen arbeiten. Es ist zu bemerken, dass das Antreiben des Verbrennungsmotors einbezieht, dass der Motor selbst durch vier Betriebshübe arbeitet; Ansaughub, Kompressionshub, Expansions-(Explosions)-Hub und Auspuffhub.
Im Allgemeinen erfordert eine effektive Wirkungsweise des Katalysators eine Aktivierung des Katalysators, und um diese Wirkung zu erhalten, muss der Katalysator auf eine Temperatur aufgewärmt werden, welche hoch genug ist, damit der Katalysator effektiv funktioniert, d. h. bis zu einer sogenannten Aktivierungstemperatur. Dann wird bei einem Fahrzeug, in dem ein herkömmlicher Verbrennungsmotor eingebaut ist, die Katalysatortemperatur angehoben, indem die Wärme des Abgases verwendet wird, welches von dem Verbrennungsmotor abgegeben wird. Jedoch wird ein Abgas nicht während eines Haltens des Verbrennungsmotors erzeugt, und daher fließt das Abgas nicht zum Katalysator. Aus diesem Grunde wird somit der Katalysator nur dann in der Lage sein wirkungsvoll zu arbeiten, nachdem der Betrieb des Verbrennungsmotors gestartet wurde, und der Katalysator könnte nicht auf eine Aktivierungstemperatur aufgewärmt werden, während der Verbrennungsmotor in einem gehaltenen Zustand war, vor einem Starten des Betriebs des Verbrennungsmotors. Somit kann angenommen werden, dass der Katalysator unmittelbar nach dem Start des Betriebs des Verbrennungsmotors nicht in der Aktivierungstemperatur ist.
Dies kann für einen Verbrennungsmotor gesagt werden, welcher in einem Hybrid-Fahrzeug eingebaut ist, d. h., dass es höchst Wahrscheinlich ist, dass der Katalysator unmittelbar nach Starten des Motorbetriebs nicht in der Aktivierungstemperatur ist. In diesem Fall kann es daher möglich sein, dass der Katalysator für eine Weile nicht wirkungsvoll als Abgasreinigungsmittel arbeiten kann, bis er aktiviert wird. Wenn ferner das Hybrid-Fahrzeug den Verbrennungsmotor einsetzt, beispielsweise einen Direkteinspritzmotor und einen Dieselmotor, welche einen hohen thermischen Wirkungsgrad besitzen und eine geringe Menge an Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid mit einem überschüssigen Sauerstoff in einer Atmosphäre in einer Abgaseinrichtung erzeugen, und wenn beispielsweise der Verbrennungsmotor in einem Betriebszustand ist, wie beispielsweise in einem geringen Belastungsbereich, ist eine Abgastemperatur zu dieser Zeit gering, mit dem Ergebnis, dass nicht ausreichend Wärme zur Aktivierung des Katalysators an die Abgaseinrichtung übertragen wird, und dass es im Gegenteil vorkommen kann, dass der Katalysator durch ein Abgas mit geringer Wärme gekühlt wird. Wenn es ferner die geringen Mengen an Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid und das überschüssige Sauerstoff in der Atmosphäre in der Abgaseinrichtung gibt, und wenn ferner die Abgastemperatur gering ist, ist es schwierig den Katalysator von einer S-Vergiftung (S-poisoning) zu beheben.
Dies ist der Fall, wenn die Atmosphäre in der Abgaseinrichtung angereichert wird, indem eine externe Belastung an den Verbrennungsmotor angelegt wird um die Abgastemperatur zu erhöhen, für den Zweck, das Abgas zu reinigen und die S-Vergiftung des Katalysators zu beheben, indem der Katalysator aktiviert wird, dies wiederum wird ein Verschlechterungsfaktor bezüglich eines Treibstoffverbrauchs, und außerdem könnten bestimmte Substanzen erzeugt werden.
Eine Abgasemissionsregeleinrichtung für ein mit zwei Leistungsquellen bereitgestelltes Hybrid-Fahrzeug, welche die im Oberbegriff von Anspruch 1 zusammengefassten Merkmale umfasst, aus Dokument DE-A-197 20 381 bekannt. Die zweite Leistungsquelle der zwei Leistungsquellen des bekannten Hybrid-Fahrzeugs ist ein Hydromotor. Das von dem Verbrennungserwärmer abgegebene Verbrennungsgas wird direkt durch einen kurzen Verbrennungsgasdurchgang stromaufwärts des Katalysators passiert, und der Katalysator wird durch das Verbrennungsgas erwärmt, bevor der Verbrennungsmotor gestartet wird.
Dokument US-A-5 785 137 offenbart ein Hybrid-Fahrzeug, welches mit zwei Leistungsquellen bereitgestellt ist, wobei eine der Leistungsquellen ein Verbrennungsmotor ist, und die andere der Leistungsquellen ein Elektromotor ist.
Dokument DE-A-195 20 122 offenbart eine Abgasemissionsregeleinrichtung, welche einen Katalysator umfasst, welcher in einem Abgasdurchgang eines Verbrennungsmotors bereitgestellt ist, und einen Verbrennungserwärmer, welcher als eine vom Verbrennungsmotor getrennte Vorrichtung arbeitet, wobei der Verbrennungserwärmer ein Verbrennungsgas abgibt, welches durch Verbrennen von Treibstoff in dem Verbrennungserwärmer erzeugt wird. Das Verbrennungsgas wird an den Katalysator passiert, um den Katalysator vorzuwärmen, und wird ebenfalls zur Aufwärmung des Kühlwassers des Verbrennungsmotors verwendet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine hauptsächliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung, welche unter derartigen Umständen erfunden wurde, eine Abgasemissionsregeleinrichtung für ein Hybrid-Fahrzeug bereitzustellen, welche beispielsweise zum Bereitstellen der folgenden Effekte in der Lage ist.

(1) Abbauen einer an einer Motortreibstoff-Injektionsvorrichtung ausgeübten Belastung, indem der Gebrauch einer Sub-Injektion beseitigt wird.
(2) Eine Möglichkeit, ein Reduktionsmittel, beispielsweise Kohlenwasserstoff und dergleichen, an einen Katalysator zuzuführen, sogar wenn der Gebrauch der Sub-Injektion beseitigt wird.
(3) Die Möglichkeit, eine ausreichende Temperaturanhebung einer Abgaseinrichtung vor dem Starten des Motors bereitzustellen, so dass der in der Abgaseinrichtung des Verbrennungsmotors bereitgestellte Katalysator nach einem Starten des Verbrennungsmotors wirksam arbeitet.
(4) Gründliches Durchführen von sowohl einer Reinigung eines Abgases als auch einer Erholung von einer S-Vergiftung des Katalysators.
(5) Unterdrücken, dass bestimmte Substanzen erzeugt werden.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Abgasemissionsregeleinrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
Der in Anspruch 1 angegebene "Verbrennungsmotor" umfasst nicht nur einen normalen Öffnungsinjektion-Benzinmotor (port injection gasoline engine), sondern ebenfalls Verbrennungsmotoren, welche die geringen Mengen an Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid und den überschüssigen Sauerstoff in der Atmosphäre in der Abgaseinrichtung erzeugen, beispielsweise einen Benzindirekteinspritz-Magerverbrennungsmotor und einen Dieselmotor oder einen CNG(komprimiertes Erdgas)-Motor, usw.
Der in Anspruch 1 angegebene "als eine separate Vorrichtung arbeitende Verbrennungserwärmer", welcher eine verbrennungsorientierte Vorrichtung ist, die als ein vom Verbrennungsmotorkörper separater Körper an dem Verbrennungsmotor angebracht ist, führt seine eigene Verbrennung durch, ohne überhaupt durch die Verbrennung innerhalb der Zylinder des Verbrennungsmotorkörpers beeinflusst zu werden, und entlädt dadurch das Verbrennungsgas. Es ist wünschenswert, den Verbrennungserwärmer separiert vom Verbrennungsmotorkörper zu haben, aufgrund der Notwendigkeit, eine Temperatur einer Motorabgaseinrichtung vor einem Starten des Motors zu erhöhen.
Als das "Verbrennungsgas" kann ein Gas bevorzugt werden, das als Komponenten Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid, usw., gemäß den Notwendigkeiten enthält, und es ist daher vorteilhaft, einen Verbrennungsmotor-Treibstoff, beispielsweise Benzin und Leichtöl, als einen Verbrennungstreibstoff für die Verbrennungsvorrichtung zu verwenden. Da Benzin aus Kohlenwasserstoff, usw. besteht, werden somit, wenn es nicht komplett verbrannt wird, Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid leicht in einem unverbrannten Gas erzeugt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den anhängigen Ansprüchen bestimmt.
Der in Anspruch 1 angegebene "vorbestimmte Betriebszustand" kann beispielsweise den in einem Stoppzustand befindlichen Verbrennungsmotor enthalten.
Der "Stoppzustand" impliziert, dass der Verbrennungsmotor nicht selbst arbeitet.
Das vom Verbrennungserwärmer abgegebene Verbrennungsgas kann während einer Zeitperiode in den Katalysator geflossen werden, bei der sich das Fahrzeug nur durch den Elektromotor bewegt. Somit, wenn die Motorabgaseinrichtung es bedarf, das Abgas zu reinigen und sich von der S-Vergiftung des Katalysators zu erholen, bewegt sich das Fahrzeug nur durch Antrieb des Elektromotors, indem der Verbrennungsmotor ganz gestoppt wird. Durch diesen Gedanken wird kein Abgas vom Verbrennungsmotor abgegeben, und daher wird es, wenn eine Temperatur des Motorabgases gering ist, niemals vorkommen, dass der Katalysator durch das niedrig temperierte Abgas gekühlt wird, wie es beim Stand der Technik vorkommt. Der Katalysator wird nämlich sofort auf eine Aktivierungstemperatur aufgewärmt, weil einfach die Wärme des hocherwärmten Verbrennungsgases empfangen wird, welches von der Verbrennungsvorrichtung zum Wärmen des Katalysators entwickelt wird.
Ferner kann die Katalysatortemperatur zuvor durch die Verbrennungswärme hochgesetzt werden, welche bereits vom Verbrennungserwärmer entwickelt wurde, als der Motor betrieben wurde. Da das von der Verbrennungsvorrichtung abgegebene Verbrennungsgas während einer Bewegung des Fahrzeuges mit einer geringen Geschwindigkeit, nur durch den Elektromotor, in den Katalysator geflossen werden kann, wurde beispielsweise sogar in einem Anfangsstadium, bei dem sowohl der Elektromotor als auch der Verbrennungsmotor betrieben wurden, und sogar, wenn der Verbrennungsmotor gerade seine Betätigung beginnt und eine Temperatur des davon abgegebenen Abgases gering ist, die Katalysatortemperatur bereits zuvor, als der Verbrennungsmotor mit seinem Betrieb begann durch die Verbrennungswärme hochgesetzt, welche bereits vom Verbrennungserwärmer entwickelt wurde. Demgemäß kann in einem solchen Fall der Katalysator in einem bereits aktivierten Zustand erwärmt werden, wenn der Verbrennungsmotor gestartet wird, und daher ist es möglich das Abgas zu reinigen und die Erholung des Katalysators von der S-Vergiftung durchzuführen, entsprechend dem Anstarten des Verbrennungsmotors. Überdies ist es, wenn ein Verbrennungszustand des Verbrennungserwärmers so eingestellt wird, dass das vom Verbrennungserwärmer abgegebene Abgas hohe Mengen an Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid enthält, realisierbar sicherzustellen, genug Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid zu haben, um die Emission zu reinigen, und die Erholung des Katalysators von der S-Vergiftung durchzuführen, ohne die Sub-Injektion, wie sie bisher beim Stand der Technik verwendet wird, zu benötigen. Im Falle der Verwendung des mageren NOx-Katalysators, reinigt dann dieser Katalysator das Stickstoffoxid vom Abgas, wenn die Abgaseinrichtung im mageren Zustand ist.
Darüber hinaus wird die Wärme des vom Verbrennungserwärmer entwickelten Verbrennungsgases zur Erhöhung der Temperatur der Abgaseinrichtung verwendet, um den Katalysator zu aktivieren, und daher kann der Katalysator besonders durch Anlegen einer externen Belastung an den Verbrennungsmotor aktiviert werden, ohne eine Atmosphäre der Abgaseinrichtung anzureichern. Daher steigt eine Abgasreinigungseffizienz des Katalysators an. Da ferner die externe Belastung nicht an den Verbrennungsmotor angelegt zu werden braucht, sinkt eine Anzahl von unverbrannten Komponenten ab, so dass eine Erzeugung von bestimmten Substanzen begrenzt werden kann. Sogar dann wenn die bestimmten Substanzen an dem mageren NOx-Katalysator kleben, können die bestimmten Substanzen vom mageren NOx-Katalysator gereinigt werden, indem die bestimmten Substanzen mit Hilfe der Verbrennungsgaswärme des Verbrennungserwärmers verbrannt werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist, dass die Abgasemissionsregeleinrichtung für ein Hybrid-Fahrzeug dadurch gekennzeichnet ist, dass die Verbrennungsvorrichtung vorzugsweise ein Verbrennungserwärmer ist, welcher einen Verbrennungsgas-Entladedurchgang zum Entladen des Verbrennungsgases an ein Ansaugsystem des Verbrennungsmotors hat. Als Verbrennungsvorrichtung wird jene bevorzugt, welche einen Verbrennungskammerkörper und einen Luftzufuhrdurchgang hat, durch welchen die Luft zur Verbrennung durch eine Ansaugröhre des Verbrennungsmotors zugeführt wird. Somit hat in diesem Fall die Verbrennungsvorrichtung einen ausgestreckten Luftflussdurchgang, welcher aus dem Luftzufuhrdurchgang, dem Verbrennungskammerkörper und dem Verbrennungsgas-Entladedurchgang besteht.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Abgasemissionsregeleinrichtung für ein Hybrid-Fahrzeug dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator vorzugsweise ein magerer NOx-Katalysator ist. Der magere NOx-Katalysator kann entweder ein Okklusion-Reduktionstyp magerer NOx-Katalysator oder ein selektiver Reduktionstyp magerer NOx-Katalysator sein.
Es ist noch ein anderer Aspekt der Erfindung, dass die Abgasemissionsregeleinrichtung für ein Hybrid-Fahrzeug dadurch gekennzeichnet ist, dass es vorteilhaft ist, dass der Verbrennungsgasdurchgang ein EGR-Durchgang und der Einführungsmechanismus ein EGR-Ventil ist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist, dass die Abgasemissionsregeleinrichtung für ein Hybrid-Fahrzeug dadurch gekennzeichnet ist, dass der Verbrennungsgasdurchgang den Verbrennungsmotor umgeht und sich vor dem Katalysator erstreckt, und der Einführungsmechanismus vorzugsweise ein Schaltventil zum Überschalters eines von der Verbrennungsvorrichtung abgegebenen Verbrennungsgases seitens des Verbrennungsmotors und seitens des Verbrennungsgasdurchgangs ist.
Ein noch weiterer Aspekt der Erfindung ist, dass die Abgasemissionsregeleinrichtung für ein Hybrid-Fahrzeug dadurch gekennzeichnet ist, dass die Zeit, in der der Verbrennungsmotor im vorbestimmten Betriebszustand ist, beispielhaft so gewählt werden kann, als wenn der Verbrennungsmotor im Antriebszustand ist, zusätzlich dazu, wenn der Verbrennungsmotor im Stoppzustand ist, und als Verbrennungsgasdurchgang wird jener bevorzugt, welcher das von der Verbrennungsvorrichtung abgegebene Verbrennungsgas an den vorderen Bereich des Katalysators lässt.
In diesem Fall fließt, wenn der Verbrennungsmotor im Antriebszustand ist, das von der Verbrennungsvorrichtung abgegebene Verbrennungsgas über den Verbrennungsgasdurchgang an einen am Katalysator in der Motorabgaseinrichtung bereitgestellten vorderen Abschnitt, und zwar unter der Steuerung des Einführungsmechanismus.
Demgemäß kann das von der Verbrennungsvorrichtung abgegebene Verbrennungsgas während des Betriebs des Verbrennungsmotors an den vorderen Bereich des Katalysators geflossen werden. Wenn ferner kein Abstrahlteil (radiation member) im Verbrennungsgasdurchgang zwischengesetzt wird, so dass die durch das Verbrennungsgas gehaltene Wärme nur zum Erwärmen des Katalysators verwendet wird, ohne dass die Wärme irgendwo im Verlauf des Verbrennungsgasflusses durch den Verbrennungsgasdurchgang entfliehen kann, wird dementsprechend die Wärme des Verbrennungsgases nicht absorbiert, und ist daher in der Lage den Katalysator wirksam zu wärmen.
Daher ist es nach Starten des Verbrennungsmotors möglich, die Emission zu reinigen und eine Erholung des Katalysators von der S-Vergiftung sehr bald dementsprechend durchzuführen. Wenn der Verbrennungszustand der Verbrennungsvorrichtung so eingestellt wird, dass das von der Verbrennungsvorrichtung abgegebene Abgas die genauen Mengen an Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid enthält, ist es außerdem möglich sicherzustellen, dass genug Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid vorliegt, um die Emission zu reinigen und die Erholung des Katalysators von der S-Vergiftung durchzuführen, ohne die Sub-Injektion zu benötigen, wie sie bisher beim Stand der Technik verwendet wird.
Die Details vom Aufbau und Betrieb werden im Folgenden deutlicher beschrieben, es wird Bezug genommen auf die begleitenden Zeichnungen, in denen sich durchweg gleiche Bezugsziffern auf gleiche Teile beziehen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher durch die folgende Diskussion in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, in denen:
1 ein schematisches Schaubild ist, welches einen Aufbau eines Verbrennungsmotors mit einem Verbrennungserwärmer in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine Teilansicht ist, welche schematisch den Verbrennungserwärmer zeigt;
3 eine Betriebssteuerung ist, welche eine Ausführungsroutine des Verbrennungserwärmers in der ersten Ausführungsform startet;
4 ein Diagramm ist, welches eine Regenerationssteuerungsroutine eines Okklusion-Reduktionstyp magerer NOx-Katalysators im Verbrennungsmotor zeigt, welcher den Verbrennungserwärmer in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat;
5 ein schematisches Schaubild ist, welches einen Aufbau des Verbrennungsmotors zeigt, welcher den Verbrennungserwärmer in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat;
6 ein beispielhaftes Schaubild ist, welches schematisch ein Dreiwegeventil zeigt;
7 eine Betriebssteuerung zum Starten einer Ausführungsroutine des Verbrennungserwärmers in der zweiten Ausführungsform ist;
8 ein schematisches Schaubild ist, welches einen Aufbau des Verbrennungsmotors zeigt, welcher den Verbrennungserwärmer in einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat;
9 eine Betriebssteuerung zum Starten einer Ausführungsroutine des Verbrennungserwärmers in der dritten Ausführungsform ist;
10 ein Schaubild ist, welches eine Regenerationssteuerungsroutine des Okklusion-Reduktionstyp mageren NOx-Katalysators im Verbrennungsmotor zeigt, welcher den Verbrennungserwärmer in der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat; und
11 ein schematisches Schaubild ist, welches einen Aufbau des Verbrennungsmotors zeigt, welcher den Verbrennungserwärmer in einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es werden Ausführungsformen einer Abgasemissionsregeleinrichtung für ein Hybrid-Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung im Folgenden mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
<Erste Ausführungsform>
Es wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 1 bis 3 diskutiert.
(Umriss einer Systemarchitektur eines Hybrid-Fahrzeugs) In 1 ist eine Systemarchitektur eines Hybrid-Fahrzeugs gezeigt, welches durch zwei Arten von Leistungsquellen, nämlich einer Maschine und einem Motors, bewegt wird. Diese Systemarchitektur enthält einen Dieselmotor I, welcher als eine Hauptleistungsquelle des Hybrid-Fahrzeugs arbeitet, eine hybridorientierte Transaktionsachse (hybrid-oriented Transaxle) II, welche einen Elektromotor 101 enthält, welcher genauso als eine Sub-Leistungsquelle arbeitet, einen Inverter III zum Steuern der elektrischen Leistung des Elektromotors 101 und eine Batterie IV zum Zuführen und Sammeln der elektrischen Leistung durch eine vorbestimmte Spannung. Es ist zu bemerken, dass weder der Inverter III noch die Batterie IV direkt auf die vorliegende Erfindung gerichtet sind, weshalb detaillierte Erläuterungen derer ausgelassen werden, und der Dieselmotor I und die hybridorientierte Transaktionsachse II werden im Folgenden detailliert diskutiert.
(Dieselmotor I)
Ein Dieselmotor I, welcher als Verbrennungsmotor dient, hat einen Motorkörper 3, welcher mit einem Wassermantel ausgestattet ist, welcher Motorkühlwasser enthält, eine Luftansaugvorrichtung 5, durch welche eine Mehrzahl an nicht dargestellten Zylindern des Motorkörpers 3 mit der zur Verbrennung benötigten Luft versorgt werden, eine Abgasvorrichtung 7, durch welche ein nach Verbrennen eines durch eine Luft-Treibstoff Mischung erzeugten Abgases in die Atmosphäre entladen wird, und einen Fahrzeugraum-Erwärmer 9 zum Erwärmen des Innenraumes eines Fahrzeuges, welches mit dem Motor ausgestattet ist. Es ist zu bemerken, dass der Dieselmotor einfach als ein "Motor" bezeichnet wird, sofern er nicht insbesondere spezifiziert wird.
(Luftansaugvorrichtung 5)
Die Luftansaugvorrichtung 5 beginnt baulich mit einem Luftreiniger 13 zum Filtern der Außenluft und schließt mit einer nicht gezeigten Ansaugöffnung innerhalb des Motorkörpers 3 ab. Vom Luftreiniger 13 herunter bis zum Ansaugöffnung ist die Luftansaugvorrichtung 5 mit einem Kompressor 15a eines Turboladers 15, einem Zwischenkühler 19 und einem Ansaugverteiler 21 zum Zuweisen der über den Zwischenkühler 19 kommenden Luft an die jeweiligen Zylinder bereitgestellt.
Dann werden die Komponententeile der Luftansaugvorrichtung 5 über eine Mehrzahl von Verbindungsröhren verbunden, welche zu einer Ansaugröhre 23 gehören, welches später beschrieben wird.
(Ansaugröhre 23)
Die Ansaugröhre 23 wird am Kompressor 15a grob eingeteilt in eine stromabwärtsseitige Verbindungsröhre 27, welche durch die erzwungen eingeführte Außenluft, welche über den Luftreiniger 13 in die Luftansaugvorrichtung 5 eingetreten ist, in einen Druckzustand gebracht wird, und eine stromaufwärtsseitige Verbindungsröhre 25, welche nicht in den Druckzustand gebracht wird.
(Stromaufwärtsseitige Verbindungsröhre 25)
Die stromaufwärtsseitige Verbindungsröhre 25 ist eine Verbindungsröhre, welche sich direkt in zweiseitige Richtungen zwischen dem Luftreiniger 13 und dem Kompressor 15a erstreckt.
(Stromabwärtsseitige Verbindungsröhre 27)
Die stromabwärtsseitige Verbindungsröhre 27 wird aus einer Hauptstromröhre 29, welche im Wesentlichen eine L-Form annimmt und sich in 1 in Auf- und Abwärtsrichtungen erstreckt, um den Kompressor 15a mit dem Ansaugverteiler 21 zu verbinden, und einer Erwärmer-Zweigröhre 31 als eine Nebenkanalröhre, welche in Überbrückung mit der Hauptstromröhre 29 verbunden ist, hergestellt.
(Zweigröhre 31 für Erwärmer)
Die Zweigröhre 31 für den Erwärmer schließt den Verbrennungserwärmer 17 ein, welcher mittig dieser Röhre 31 angeordnet ist. Die Zweigröhre 31 für den Erwärmer wird gebildet aus einem Luftzufuhrdurchgang 33, zur Zuführung des Verbrennungserwärmers 17 mit Luft, als auch zum Verbinden eines stromaufwärtsseitigen Abschnittes des Verbrennungserwärmers 17 mit der Hauptstromröhre 29, und aus einem Verbrennungsgas-Entladedurchgang 35 zum Entladen eines von dem Verbrennungserwärmer 17 abgegebenen Verbrennungsgases in die Hauptstromröhre 29, als auch zum Verbinden eines stromabwärtsseitigen Abschnittes des Verbrennungserwärmers 17 mit der Hauptstromröhre 29. Ferner ist, mit Bezug auf einzelne Verbindungspunkte C1, C2 des Luftzufuhrdurchganges 33 und des Verbrennungsgas-Entladedurchganges 35 an die Hauptstromröhre 29, der Verbindungspunkt C1 weiter stromaufwärts der Hauptstromröhre 29 als der Verbindungspunkt C2 angeordnet.
(Peripheriebauteile an Verbindungspunkten C1 und C2)
Ferner wird der Zwischenkühler 19 zwischen dem Verbindungspunkt C1 und dem Kompressor 15a bereitgestellt, und eine Ansaugdrosselklappe 70 wird zwischen den Verbindungspunkten C1 und C2 entlang der Hauptstromröhre 29 bereitgestellt.
(Zwischenkühler 19)
Der Zwischenkühler 19 kühlt die Luft ab, welche die Wärme des Kompressors 15a aufgenommen hat, und wird mit Bezug auf einem mit dem Kompressor 15a bereitgestellten Abschnitt weiter stromabwärts bereitgestellt.
(Ansaugdrosselklappe 70)
Eine nicht dargestellte CPU eines ECU 46 steuert einen Betrieb der Ansaugdrosselklappe 70. Ferner drosselt die Ansaugdrosselklappe 70 die Hauptstromröhre 29, wenn der Motor I in einem Stoppzustand ist, und wenn es notwendig ist, den Verbrennungserwärmer 17 zu betreiben. Darüber hinaus wird eine Ausgabe des Motors I gesteuert, und der Motor I wird ganz gestoppt, indem die Ansaugdrosselklappe 70 gedrosselt wird. Es ist zu bemerken, dass die Ansaugdrosselklappe 70 so konstruiert ist, dass sie gerade an und nach dem Starten des Motors I öffnet.
Die durch die Hauptstromröhre 29 fließende Einlassluft wird getrennt in die Einlassluft, welche am Verbindungspunkt C1 an die Zweigröhre 31 für den Erwärmer divergiert, und die Einlassluft, welche stromabwärts fließt, ohne zu divergieren. Die divergierende Einlassluft, welche in die Erwärmer-Zweigröhre 31 eintritt, fließt über den Luftzufuhrdurchgang 33 – der Verbrennungserwärmer 17 – den Verbrennungsgas-Entladedurchgang 35, und nimmt in der Zwischenzeit die Wärme des Verbrennungserwärmers 17 auf, so dass sie die hohe Wärme trägt. Die hocherwärmte Einlassluft fließt am Verbindungspunkt C2 zurück zur Hauptstromröhre 29 und wird konfluent mit der nicht-divergierenden Einlassluft, wodurch eine Temperatur der Einlassluft erhöht wird, welche in den Motorkörper 3 eintritt.
(Abgasvorrichtung 7)
Die Abgasvorrichtung 7 beginnt baulich mit einer nicht dargestellten Abgasöffnung in dem Motorkörper 3 und schließt mit einem Schalldämpfer 41 ab. Von der Abgasöffnung bis herunter zum Schalldämpfer 41 ist die Abgasvorrichtung 7 mit einem Abgasverteiler 37, einer Turbine 15b des Turboladers 15 und einem Okklusion-Reduktionstyp mageren NOx-Katalysator 39 zum Reinigen des Abgases des Motors I entlang einer Abgasröhre 42 bereitgestellt. Es ist zu bemerken, dass der Okklusion-Reduktionstyp magere NOx-Katalysator im Folgenden einfach "Katalysator" genannt wird, sofern er nicht insbesondere spezifiziert wird.
Ein Einlass NOx-Sensor 39a und ein Temperatursensor 39b zum Messen einer Temperatur eines Einlassgases, welches in den Katalysator 39 eintritt, sind an einem Einlass des Katalysators 39 angebracht, und ein Auslass NOx-Sensor 39c ist an einem Auslass des Katalysators 39 angebracht. Diese Sensoren werden elektrisch mit der CPU des ECU 46 verbunden, und Ausgangswerte, welche von den Sensoren ausgegeben werden, werden in elektrische Signale umgewandelt und auf diese Weise an die CPU übertragen.
(EGR 88)
Der Motorkörper 3 wird mit einer EGR-Vorrichtung 88 bereitgestellt, damit ein Teil des Abgases zurück zum Induktionssystem fliesst. Das EGR 88 hat einen EGR-Durchgang 90 zur Überbrückungsverbindung des Abgasverteilers 37 der Abgasröhre 42 und des Ansaugverteilers 21 der Ansaugröhre 23 an nicht dargestellte Zylinder des Motorkörpers 3.
Der EGR-Durchgang 90 hat ein EGR-Ventil 92, zur Steuerung einer Gasmenge, welche durch diesen EGR-Durchgang 90 fließt.
Das EGR-Ventil 92 ist elektrisch mit der CPU des ECU 46 verbunden und wird durch einen Elektromotor 92a angetrieben. Das EGR-Ventil 92 ist ein Ventil, welches so konstruiert wurde, um ursprünglich unter der Steuerung der CPU zu öffnen, wenn der Motor I arbeitet, und wenn es angefordert wird, genauso ist es ein variabel steuerbares Ventil, welches ebenfalls öffnet, wenn der Motor I im Stoppzustand ist, und wenn es erfordert wird, den Verbrennungserwärmer 17 zu betreiben. Ferner kann das EGR-Ventil 92 ebenfalls als ein Einführungsmechanismus zum Einführen des Verbrennungsgases vom Verbrennungserwärmer 17 über den EGR-Durchgang 90 an den Katalysator 39 definiert werden.
Wie oben beschrieben, öffnet das EGR-Ventil 92, wenn der Motor I im Stoppzustand ist, und wenn es erfordert wird, den Verbrennungserwärmer 17 zu betreiben, zu der Zeit, an der das vom Verbrennungserwärmer 17 abgegebene Verbrennungsgas von der Ansaugröhre 23 an die Abgasröhre 42 geflossen wird. Somit kann der EGR-Durchgang 90 ebenfalls als ein Verbrennungsgasdurchgang bezeichnet werden, durch den das vom Verbrennungserwärmer 17 abgegebene Verbrennungsgas in Richtung des Katalysators 39 fließt.
Es ist zu bemerken, dass der EGR-Durchgang 90 ebenfalls definiert werden kann als ein Durchgang zur Überbrückungsverbindung der Motorzylinder, und zwar eines Abschnittes, welcher mehr stromabwärts angeordnet ist, als der Abschnitt, welcher mit dem Verbrennungserwärmer 17 der Hauptstromröhre 29 der Ansaugröhre 23 bereitgestellt wird, und eines Abschnittes, welcher mehr stromaufwärts angeordnet ist, als der Abschnitt, welcher mit dem Katalysator 39 der Abgasröhre 42 bereitgestellt wird.
(Verbrennungserwärmer 17)
Der Verbrennungserwärmer 17 ist eine Verbrennungsvorrichtung, welcher an den Motor I als eine vom Motorkörper 3 getrennte Vorrichtung angebracht ist, und führt die Verbrennung unabhängig aus, ohne überhaupt durch die Verbrennung innerhalb der nicht dargestellten Zylinder des Motorkörpers 3 beeinflusst zu werden.
Ferner arbeitet der Verbrennungserwärmer 17 nicht nur, wenn der Motor I im Stoppzustand ist, sondern wenn er ebenfalls in einem vorbestimmten Betriebszustand ist, und die CPU steuert den Betrieb des Verbrennungserwärmers 17.
Der Zeitpunkt, an dem der Motor I in "einem vorbestimmten Betriebszustand" ist, impliziert beispielsweise eine Bedingung, bei welcher der Fahrzeugraum ein Erwärmen benötigt und eine Kühlwassertemperatur niedrig ist. Wenn der Motor I unter dieser Bedingung steht, unabhängig davon, ob der Motor I arbeitet oder nicht, impliziert dies "eine Zeit, an der es benötigt wird, dass der Verbrennungserwärmer 17 arbeitet", und, mit anderen Worten, "eine Zeit, an der eine Betriebsausführungsbedingung des Verbrennungserwärmers 17 festgelegt wird". Die CPU macht eine Beurteilung dieses Zustandes "wann es benötigt wird, dass der Verbrennungserwärmer 17 arbeitet". Die CPU beurteilt den Zustand "wann es benötigt wird, dass der Verbrennungserwärmer 17 arbeitet", und zwar basierend auf einer Vielzahl von elektrischen Signalen, welche bei jedem Betriebszustand des Motors durch eine Vielzahl von in dem Motor I bereitgestellten Sensoren detektiert werden, unabhängig davon, ob diese Sensoren in der Figur dargestellt sind, und übertragen sie an die ECU 46. Die CPU betreibt den Verbrennungserwärmer 17, wenn sie beurteilt, dass "es benötigt wird, dass der Verbrennungserwärmer 17 arbeitet", und das hocherwärmte Verbrennungsgas wird vom Verbrennungserwärmer 17 abgegeben und zum Aufwärmen des Motors zugeführt.
Ferner ist der Verbrennungserwärmer 17 ursprünglich eine Vorrichtung zum Anheben einer Temperatur des Motorkühlwassers, um den Fahrzeugraum und genauso den Motor zu erwärmen, und arbeitet gemäß der vorliegenden Erfindung ebenfalls als eine Vorrichtung zum Reinigen des Abgases durch Aktivierung des Katalysators 39 und um eine Erholung des Katalysators 39 von einer S-Vergiftung zu bemühen. Dies wird später in Abfolge erläutert.
(Aufbauumriss des Verbrennungserwärmers 17)
Als nächstes wird ein Aufbau des Verbrennungserwärmers 17 umrissen.
Der Verbrennungserwärmer 17 ist mit dem Wassermantel verbunden, welcher das Motorkühlwasser enthält. Daher enthält der Verbrennungserwärmer 17 innerhalb einen Kühlwasserdurchgang 17a, durch den das Motorkühlwasser fließt. Dieser Kühlwasserdurchgang 17a wird durch das Verbrennungsgas erwärmt, welches durch eine Verbrennungskammer 17d fließt, welche als eine Wärmequelle dient. Innerhalb der Verbrennungskammer 17d ist ein Verbrennungszylinder 17b angeordnet, und dieser Verbrennungszylinder 17b wird von einer zylindrischen Trennwand 17c umgeben.
(Verbrennungskammerkörper 43)
Die Verbrennungskammer 17d wird innerhalb eines Gehäusekörpers 43a bestimmt, indem der Verbrennungszylinder 17b von der Trennwand 17c umgeben wird, und der Kühlwasserdurchgang 17a wird zwischen einer inneren Oberfläche des Gehäusekörpers 43a und einer äußeren Oberfläche der Trennwand 17c ausgebildet. Ein Verbrennungskammerkörper, welcher mit Bezugsziffer 43 gekennzeichnet wird, enthält den Gehäusekörper 43a und den Kühlwasserdurchgang, welcher von diesem Gehäusekörper 43a umgeben wird.
(Luftflussdurchgänge des Verbrennungserwärmers)
Ferner werden der Luftzufuhrdurchgang 33 und der Verbrennungsgas-Entladedurchgang 35, obwohl als Nebenröhren der Hauptstromröhre 29 kategorisiert, nur an den Verbrennungserwärmer 17 angelegt und wirken als Luftflussdurchgänge, zum Zuführen der Luft zur Verbrennung und Entladung des Verbrennungsgases. Basierend auf dieser Funktionsannahme können diese Durchgänge 33, 35 als Bauteile des Verbrennungserwärmers 17, als auch des Verbrennungskammerkörpers 43 angenommen werden.
(Verbrennungskammer 17d)
Die Verbrennungskammer 17d arbeitet als ein Luftdurchgang innerhalb des Verbrennungserwärmers 17 und ist daher angeschlossen an einer Luftzufuhröffnung 17d1 und einer Abgasentladeöffnung 17d2, jeweils zum Luftzufuhrdurchgang 33 und zum Verbrennungsgas-Entladedurchgang 35 des Verbrennungserwärmers 17. Dann, wie bereits oben beschrieben, fließt die Einlassluft, nachdem sie von der Hauptstromröhre 29 divergiert wurde, und über die Erwärmer-Zweigröhre 31 fließt, wie durch eine durchgängige Pfeillinie in 2 angezeigt, über den Luftzufuhrdurchgang 33 – die Verbrennungskammer 17d – den Verbrennungsgas-Entladedurchgang 35, und fließt ferner, angenommenen in einem Zustand als Verbrennungsgas, zurück zur Hauptstromröhre 29. Darauffolgend wird diese Einlassluft, welche durch die Verbrennungswärme des Verbrennungsgases erwärmt wurde, vom Verbrennungskammerkörper 43 über eine Route entladen, welche durch die obige durchgängige Pfeillinie angezeigt wird, währenddessen das Kühlwasser, welches durch den Kühlwasserdurchgang 17a fließt, durch die somit erwärmte Einlassluft, welche als ein thermisches Medium dient, aufgewärmt wird. Somit kann die Verbrennungskammer 17d ebenfalls als ein Wärmeaustauschdurchgang bezeichnet werden.
(Verbrennungszylinder 17b)
Der Verbrennungszylinder 17b ist so aufgebaut, dass er einen Verbrennungstreibstoff durch eine Treibstoff-Zufuhrröhre 17e als einen Treibstoff-Zufuhrdurchgang zuführt. Wenn der Verbrennungstreibstoff davon an die Verbrennungskammer 17d zugeführt wird, wird dieser Treibstoff innerhalb des Verbrennungskammerkörpers 43 verdampft. Dann wird dieser verdampfte Treibstoff durch eine nicht dargestellte Entzündungsvorrichtung entzündet, wodurch der verdampfte Treibstoff verbrannt wird.
(Kühlwasserdurchgang 17a)
Andererseits hat der Kühlwasserdurchgang 17a eine Kühlwasser-Einfuhröffnung 17a1 und eine Kühlwasser-Entladeöffnung 17a2. Die Kühlwasser-Einfuhröffnung 17a1 ist, wie aus 1 und 2 verständlich, über einen Wasserkanal W1 mit einer Kühlwasser-Entladeöffnung des nicht dargestellten Wassermantels des Motorkörpers 3 verbunden.
Ferner ist die Kühlwasser-Entladeöffnung 17a2 über einen Wasserkanal W2 mit dem Fahrzeugraum-Erwärmer 9 verbunden. Dann ist der Fahrzeugraum-Erwärmer 9 über einen Wasserkanal W3 mit einer nicht dargestellten Kühlwasser-Einfuhröffnung des Wassermantels des Motorkörpers 3 verbunden.
Demgemäß erreicht das Kühlwasser des Wassermantels den Verbrennungserwärmer 17 über den Wasserkanal W1 und wird darin erwärmt. Danach erreicht das erwärmte Wasser über den Wasserkanal W2 den Fahrzeugraum-Erwärmer 9 vom Verbrennungserwärmer 17 und wird als ein Wärmemedium des Fahrzeugraum-Erwärmers 9 thermisch ausgetauscht, wodurch warme Luft in den Fahrzeugraum geblasen wird. Das Kühlwasser, dessen Wärme aufgrund des Wärmeaustausches sinkt, fließt über den Wasserkanal W3 zum Wassermantel zurück. Somit wird das Kühlwasser zwischen dem Motorkörper 3, dem Verbrennungserwärmer 17 und dem Fahrzeugraum-Erwärmer 9 über die Wasserkanäle W1–W3 zirkuliert. Es ist zu bemerken, dass das Kühlwasser über eine nicht dargestellte Wasserpumpe des Motors während des Motorbetriebes zirkuliert wird, und ebenfalls während eines Nichtbetriebes des Motors über eine elektrisch angetriebene Wasserpumpe W1a zirkuliert wird, welche von der motorbezogenen Wasserpumpe getrennt ist. Somit arbeitet der Fahrzeugraum-Erwärmer 9 auch dann, wenn der Motor I nicht arbeitet.
(Weitere Bauteile des Verbrennungserwärmers 17)
Es ist zu bemerken, dass der Verbrennungskammerkörper 43 zusätzlich zum oben genannten einen Luftblasventilator 45 und eine nicht dargestellte CPU enthält, welche dem Verbrennungserwärmer 17 zugeordnet wird, und dass der Verbrennungserwärmer 17 korrekt durch die CPU betrieben wird, wodurch Flammen F in der Verbrennungskammer 17d ausgebildet werden.
(Hybridorientierte Transaktionsachse II)
Als nächstes wird eine hybridorientierte Transaktionsachse II für den Motor I erläutert.
Die hybridorientierte Transaktionsachse II wird grob gesagt aus einem Elektromotor 101, einem Generator 103, einem Leistungsübertragungsmechanismus 105 und einem Verzögerungsmechanismus 107 konstruiert.
Es bedarf einer Hauptzeitperiode, bis sich das Fahrzeug in einem Bereich niedriger Geschwindigkeit bewegt, seitdem das Fahrzeug, welches sich des Elektromotors 101 bedient, mit der Bewegung begonnen hat. Während einer Übergangsperiode, bei der das Fahrzeug vom Bereich niedriger Geschwindigkeit aus beschleunigt wird, bewegt sich das Fahrzeug durch Zusammenarbeit des Motors I mit dem Elektromotor 101, d. h. durch gegenseitige Arbeit zwischen dem Motor I und dem Elektromotor 101. Der Elektromotor kann jedoch in allen Geschwindigkeitsbereichen betrieben werden, wenn die Notwendigkeit dazu aufkommt, und dies kann dem Motor I auferlegt werden.
(Elektromotor 101)
Der Motor I ist die hauptsächliche Leistungsquelle des Hybrid-Fahrzeugs, und im Gegensatz dazu ist der als Subleistungsquelle wirkende Elektromotor 101 über den Verzögerungsmechanismus 107 mit einem Vorderrad 109 des Fahrzeugs verbunden. Somit wird die Leistung des Elektromotors 101 über den Verzögerungsmechanismus 107 an das Vorderrad 109 des Fahrzeugs übertragen. Ferner ist der Verzögerungsmechanismus 107 ebenfalls über den Leistungsübertragungsmechanismus 105 mit dem Motor I verbunden, und daher wird die Leistung des Motors I ebenfalls über den Verzögerungsmechanismus 107 an das Vorderrad 109 des Fahrzeugs übertragen.
(Generator 103)
Der Generator 103 zum Erzeugen der elektrischen Leistung erzeugt die elektrische Leistung zum Aufladen einer Batterie, welche als eine Antriebsquelle des Elektromotors 101 dient.
(Leistungsübertragungsmechanismus 105)
Der Leistungsübertragungsmechanismus 105 ist ein Verbindungsmechanismus zum koaxial entnehmbaren Verbinden einer Antriebswelle des Motors I an einer Antriebswelle des Elektromotors 101. Der Leistungsübertragungsmechanismus 105 verbindet, wenn das Fahrzeug nur durch den Motor I angetrieben wird, und wenn es nur durch den Elektromotor 101 angetrieben wird, mit nur einer betriebenen Leistungsquelle, wodurch die Leistung der betriebenen Leistungsquelle an den Verzögerungsmechanismus 107 übertragen wird. Der Leistungsübertragungsmechanismus 105 überträgt die Leistung dieser zwei Leistungsquellen an den Verzögerungsmechanismus 107, wenn er von beiden Leistungsquellen angetrieben wird. Ferner betreibt der Leistungsübertragungsmechanismus 105 ebenfalls den Generator 103.
(Verzögerungsmechanismus 107)
Wie bereits bekannt, ist der Verzögerungsmechanismus 107 ein Mechanismus zum Verzögern einer Rotationsgeschwindigkeit und wird an der Antriebswelle des Fahrzeugs bereitgestellt.
(Betriebssteuerung zum Starten einer Ausführungsroutine des Verbrennungserwärmers 17)
Als nächstes wird eine Betriebssteuerung zum Starten einer Ausführungsroutine des Verbrennungserwärmers 17 mit Bezug auf 3 erläutert.
Diese Routine wird zum Betreiben des Verbrennungserwärmers 17 programmiert, wenn der Motor I stoppt, und besteht aus Schritten S101–S109, welche hiernach beschrieben werden. Ferner werden alle im Folgenden beschriebenen Programme, welche eine Routine bilden, als auch die oben erwähnte Routine in einem ROM des ECU 46 gespeichert. Darüber hinaus werden die Prozesse in den jeweiligen Schritten alle durch die CPU des ECU 46 ausgeführt.
Es ist zu bemerken, dass das Bezugszeichen "S" den Schritt kennzeichnet, und dass beispielsweise Schritt 101 in einer abgekürzten Form durch S101 ausgedrückt wird.
Gestartet wird damit, dass die CPU in 5101 beurteilt, ob eine Reduzierungsprozess-Anforderungsbedingung des Katalysators 39 festgelegt wird oder nicht.
Die Reduzierungsprozess-Anforderungsbedingung des Katalysators 39 wird festgelegt, wenn der Katalysator 39 Stickstoffoxid absorbiert und einen Sättigungszustand abschätzt. Als ein Verfahren zum Beurteilen, ob die Reduzierungsprozess-Anforderungsbedingung des Katalysators 39 festgelegt wird, kann betrachtet werden kann: Ein Beurteilungsverfahren (1), welches darauf basiert, ob eine Betriebszeit des Motors I über eine vorbestimmte Zeit abgelaufen ist oder nicht, ein Beurteilungsverfahren (2), welches darauf basiert, ob eine Ausgabe eines Ausgabe-NOx-Sensors 39c, welcher hinter dem Katalysator 39 bereitgestellt wird, über einen vorbestimmten Wert ansteigt oder nicht, und ein Beurteilungsverfahren (3), welches darauf basiert, ob ein integrierter Wert von einer Treibstoffmenge, welche dem Motor I zugeführt wird, einen vorbestimmten Wert oder darüber hinaus einnimmt oder nicht. Die vorbestimmte Zeit und vorbestimmten Werte, welche oben angegeben sind, sind Werte, welche Richtwerte werden, um anzuzeigen, dass die Reduzierungsprozess-Anforderungsbedingung des Katalysators 39 festgelegt wird, wenn beispielsweise die Betriebszeit des Motors I den Wert der vorbestimmten Zeit übersteigt, und können in Abhängigkeit von Klassifikationen des Motors und der Fahrzeugtypen unterschiedlich sein.
Wenn in S101 mit Ja beurteilt wird, fährt die CPU mit S102 fort. Wobei, wenn hingegen mit Nein beurteilt wird, kommt diese Routine zum Ende.
In S102 wird der Motor I angehalten. Dies ist so, weil die Reduzierungsprozess-Anforderungsbedingung bereits in S101 festgelegt wurde, und mit dem Katalysator 39, welcher das Stickstoffoxid absorbiert hat und den Sättigungszustand abgeschätzt hat, kann daher kein NOx absorbiert werden, sogar wenn das Abgas des Motors I ferner zum Katalysator 39 geflossen wird.
Darüber hinaus kann diese Beurteilung von S101 zu jedem Zeitpunkt gemacht werden, unabhängig davon, in welchem Geschwindigkeitsbereich das Hybrid-Fahrzeug sein könnte. Der Grund dafür warum dies so ist, ist nämlich der, dass das Fahrzeug gemäß der ersten Ausführungsform das Hybrid-Fahrzeug ist, welches durch die zwei Arten von Antriebsquellen bewegt werden kann, d. h. durch den Motor und den Elektromotor, und daher weiterhin durch den Elektromotor anstelle des Motors I bewegt werden kann, sogar wenn der Motor I stoppt. Daher kommt es niemals vor, dass das Fahrzeug anhält, sogar dann, wenn der Motor I in dem Fall stoppt, bei dem es in einem solchen Geschwindigkeitsbereich ist, bei dem das Hybrid- Fahrzeug normalerweise nur durch den Motor I bewegt wird. Es kann ein Geschwindigkeitsbereich, beispielsweise ein Bereich einer mittleren Geschwindigkeit oder höher, beispielhaft als der Geschwindigkeitsbereich angegeben werden, bei dem das Hybrid-Fahrzeug normalerweise nur durch den Motor I bewegt wird.
Es ist zu bemerken, dass eine Bedeutung "Stoppen des Motors I" einen Fall umfassen kann, mit Ausnahme von einer Bedeutung, bei der der soweit betriebene Motor I, in den Stoppzustand gesetzt wird, bei dem der Motor I noch nicht an einem Stadium vor einem Wechseln dieser Routine arbeitet, beispielsweise ein Fall, bei dem das Hybrid-Fahrzeug eine Bewegung mit Hilfe des Elektromotors 101 beginnt.
Die CPU beurteilt in S103, ob eine Betriebsausführungsbedingung des Verbrennungserwärmers 17 festgelegt wird, wenn der Motor I im Stoppzustand ist oder nicht. Diese Beurteilung ist mit anderen Worten ein Beurteilungsprozess, ob der Katalysator 39 oberhalb einer Aktivierungstemperatur ist, welche hoch genug ist, um den Reduzierungsprozess auszuführen oder nicht. Wenn die Beurteilung in S103 bejaht wird, fährt die CPU mit Schritt S104 fort, wohingegen die CPU bei negativer Beurteilung auf S107 umleitet.
In S104 wird die Ansaugdrosselklappe 70 komplett geschlossen. Dies ist so, weil mit Bezug auf die Verbindungspunkte C1 und C2 zwischen der Hauptstromröhre 29 und dem Luftzufuhrdurchgang 33 und dem Verbrennungsgas-Entladedurchgang 35, durch die der Erwärmer 17 während des Betriebes des Verbrennungserwärmers 17 mit der Hauptstromröhre 29 verbunden wird, das Verbrennungsgas des Verbrennungserwärmers 17 daran gehindert wird, vom Verbindungspunkt C2, welcher sich stromabwärts befindet, in Richtung des Verbindungspunktes C1 zu fließen.
In S105 wird eine Verbindung des EGR-Durchganges ermöglicht, indem das EGR-Ventil 92 vollständig geöffnet wird. Dies ist so, weil das Verbrennungsgas des Verbrennungserwärmers 17 in den Katalysator 39 eingeführt werden kann, sogar wenn nicht dargestellte Ansaug-/Abgasöffnungen des Motors aufgrund des Haltens des Motors I geschlossen werden.
In S106 führt die CPU die Steuerung des Betriebes des Verbrennungserwärmers 17 für den Reduzierungsprozess des Katalysators 39 aus. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Verbrennungszustand des Verbrennungserwärmers 17 so eingestellt, dass das vom Verbrennungserwärmer 17 abgegebene Verbrennungsgas eine große Menge an Reduzierungskomponenten, beispielsweise Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid, usw., enthält. Das bedeutet, dass ein Luft-Treibstoff Verhältnis (A/F) des Verbrennungsgases angereichert wird. Dies neigt dazu, dass das NOx mit hoher Effizienz aus dem Abgas gereinigt wird. Nach einem Prozessende in S106 wird diese Routine danach entsprechend der Notwendigkeit wiederholt.
Um die Diskussion wieder zurück auf S103 zu führen, wird, wenn aufgrund einer negativen Beurteilung in S103 mit S107 fortgefahren wird, die Ansaugdrosselklappe 70 in S107 vollständig geschlossen, wie im Fall von S104, und die CPU fährt mit S108 fort.
In S108 wird der EGR-Durchgang 90 leitend gemacht, indem das EGR-Ventil 92 wie in S105 vollständig geöffnet wird.
In S109 wird der Betrieb des Verbrennungserwärmers 17 gesteuert, um die Temperatur des Katalysators 39 anzuheben. Zu diesem Zeitpunkt wird der Verbrennungszustand des Verbrennungserwärmers 17 so eingestellt, dass das von dem Verbrennungserwärmer 17 abgegebene Verbrennungsgas keine große Menge an Reduktionskomponenten, wie Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid, usw., enthält. Das bedeutet, dass das Luft-Treibstoff Verhältnis (A/F) des Verbrennungsgases mager gemacht wird. Die Reduzierungsprozess-Anforderungsbedingung des Katalysators 39 wurde festgelegt (siehe S101), und nichts desto trotz erreicht der Katalysator 39 nicht die Aktivierungstemperatur (aufgrund der negativen Beurteilung in S103). Daher, um zu beginnen, wird die Temperatur des Katalysators 39 auf die Aktivierungstemperatur angehoben, es wird gefordert, dass der Katalysator 39 dabei in der Lage ist, den Reduzierungsprozess auszuführen. Dann wird diese Routine wiederholt, bis der Katalysator 39 die Aktivierungstemperatur oder höher erreicht, um den Beurteilungsprozess in S103 auszuführen.
(Erholung des Okklusion-Reduktionstyp mageren NOx-Katalysators von einer S-Vergiftung und NOx-Reproduktion-Steuerungsroutine) Als nächstes wird eine Erholung des Okklusion-Reduktionstyp mageren NOx-Katalysators von einer S-Vergiftung und eine NOx-Reproduktion-Steuerungsroutine mit Bezug auf 4 erläutert. Diese Routine besteht aus Schritten in S201–-S212.
Wenn die Verarbeitung auf diese Routine wechselt, integriert die CPU in S201 eine Verbrauchsmenge des dem Motor I zugeführten Treibstoffes und berechnet eine S-Vergiftungsmenge, und zwar basierend auf diesem integrierten Wert. Dies ist so, weil die S-Vergiftungsmenge im Verhältnis zum Treibstoffmengenverbrauch ansteigt. Es wird daher angenommen, dass wenn der Treibstoffmengenverbrauch eine bestimmte spezifizierte Menge annimmt, es eine dazu entsprechende S-Vergiftungsmenge geben muss. Somit wird, wenn eine vorbestimmte Treibstoffmenge verbraucht wird, die Erholung des mageren NOx-Katalysators 39 von der S-Vergiftung aufeinanderfolgend ausgeführt, in der Annahme, eine solche Menge erreicht zu haben, dass die Erholung des mageren NOx-Katalyators 39 von der S-Vergiftung entsprechend ausgeführt werden sollte.
Ein RAM (Random Access Memory) des ECU 46 speichert zeitweise diesen integrierten Wert als einen integrierten Wert der Treibstoffmenge, welche zugeführt wird seitdem der Betrieb der Treibstoffpumpe begonnen wurde. Dann wird dieser integrierte Wert an die CPU des ECU 46 herangeholt, soweit es die Notwendigkeit erfordert. Es ist zu bemerken, dass die S-Vergiftungsmenge nicht nur basierend auf der Integration der Treibstoffverbrauchsmenge berechnet werden kann, sondern ebenfalls basierend auf einer Abgastemperatur, welche durch den Temperatursensor 39b gemessen wird, oder basierend auf beiden berechnet werden kann.
In S202 beurteilt die CPU, ob es erforderlich ist die Erholung des mageren NOx-Katalysators 39 von der S-Vergiftung auszuführen, und zwar basierend auf vier in S201 berechneten S-Vergiftungsmenge, oder nicht. Wenn die Beurteilung in S202 bejaht wird, fährt die Verarbeitung mit S203 fort. Wenn sie jedoch als negativ beurteilt wird, zweigt die Verarbeitung auf S207 ab.
Da die integrierte Menge der S-Vergiftung ansteigt, wenn die Erholung des mageren NOx-Katalysators 39 von der S-Vergiftung benötigt wird, stoppt der Motor I in S203 und das Fahrzeug wird durch den Elektromotor 101 angetrieben, um einem weiteren Anstieg der S-Vergiftung vorzubeugen.
In S204 wird der Verbrennungserwärmer 17 auf EIN gesteuert, und das Abgas davon wird über den EGR-Durchgang 90 an die Abgasröhre 42 geflossen, wodurch eine Motorabgastemperatur ansteigt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Luft-Treibstoff Verhältnis des Verbrennungserwärmers 17 angereichert, wodurch eine Umgebung zum Erholen des mageren NOx-Katalysators 39 von der S-Vergiftung erzeugt wird. Der Grund dafür liegt darin begründet, dass eine Anreicherung und eine Temperaturerhöhung der Atmosphäre des Abgassystems, in welchem der Katalysator 39 bereitgestellt wird, für die Erholung von der S-Vergiftung benötigt werden. Es ist zu bemerken, dass die Entscheidung für die oben beschriebene Umgebung aus Bequemlichkeit: Die Steuerung zum Erhalten einer Bedingung für die Erholung von der S-Vergiftung genannt wird.
In S205 wird der Erholungsprozess von der S-Vergiftung des Katalysators 39 abgeschlossen.
Die Umgebung zur Zulassung, dass der Antrieb des Motors gestartet wird, wird am Ende des Erholungsprozesses von der S-Vergiftung in S205 entschieden, und somit wird der Antrieb des Motors in S206 begonnen.
In S207 werden NOx-Konzentrationen an der stromaufwärts Seite und der stromabwärts Seite des Katalysators 39 jeweils durch den Einlass-NOx-Sensor 39a und den Auslass-NOx-Sensor 39c detektiert.
In S208 beurteilt die CPU ob der Katalysator 39 reduziert werden sollte oder nicht, mit anderen Worten, ob der Katalysator 39 an seinem regenerativen Zeitpunkt ist oder nicht.
Wenn die Beurteilung in S208 bejaht wird, fährt die Verarbeitung mit S209 fort. Wohingegen, wenn sie verneint wird, diese Routine zum Ende kommt. Dies bedeutet, dass diese Routine eine Routine zur Regeneration des Katalysators ist, und deshalb, sogar wenn die Regeneration nicht notwendig ist, macht es keinen Sinn die Ausführung dieser Routine fortzuführen.
In S209 erreicht der Katalysator 39 einen gesättigteren Nox-Zustand, da die Regeneration des Katalysators 39 mehr benötigt wird, und daraus folgend wird der Elektromotor 101 angetrieben, wobei der Motor I angehalten wird, um einem weiteren Nox-Anstieg vorzubeugen.
In S210 wird der Verbrennungserwärmer 17 auf EIN gesteuert, und die Temperatur wird derart gesteuert, so dass eine Temperatur der Atmosphäre der Abgaseinrichtung ansteigt, als dass auch das Luft-Treibstoff Verhältnis des Verbrennungsgases angereichert wird.
In S211 wird die Regeneration des Katalysators beendet.
In S212 wird dann bei in S211 abgeschlossenem Katalysator-Regenerationsprozess der Antrieb des Motors gestartet, und dadurch wird diese Routine gemäß der Notwendigkeit wiederholt.
Soweit wurde die Abgasemissionsregeleinrichtung für ein Hybrid-Fahrzeug in der ersten Ausführungsform beschrieben.
<Betriebe und Wirkungen der ersten Ausführungsform>
Als nächstes werden Betriebe und Wirkungen der ersten Ausführungsform erläutert.
Mit der Festlegung der Reduzierungsprozess-Anforderungsbedingung des Katalysators 39 wird, wenn der Motor I im Stoppzustand ist, der Verbrennungserwärmer 17 betrieben. Danach erreicht die Luft, welche vom Luftreiniger 13 in die Ansaugvorrichtung 5 eintritt, über die folgenden Routen die Abgasvorrichtung 7.
An einem Stadium (1) dieser Route fließt die Luft, welche vom Luftreiniger 13 in die stromaufwärtsseitige Verbindungsröhre 25 der Ansaugröhre 23 eintritt, normalerweise in Richtung der Ansaugdrosselklappe 70 der Hauptstromröhre 29 über den Kompressor 15a des Turboladers 15 und über den Zwischenkühler 19. Die Ansaugdrosselklappe 70 ist jedoch, wie in 5104 des Ablaufdiagramms in 3 beschrieben, geschlossen, und daher wird die Luft am Verbindungspunkt C1 an den Luftzufuhrdurchgang 33 umgelenkt.
An einem Stadium (2) wird die Luft, welche in den Luftzufuhrdurchgang 33 eintritt, in den Verbrennungskammerkörper 43 des Verbrennungserwärmers 17 geflossen.
An einem Stadium (3) wird die Luft, welche in den Verbrennungskammerkörper 43 eintritt, der Verbrennungskammer 17d des Verbrennungskammerkörpers 43 zugeführt, und zwar als Luft zum Verbrennen des über die Treibstoff-Zufuhrröhre 17e zugeführten Verbrennungstreibstoffs. Die Luft produziert nach Verbrennen ein Verbrennungsgas und wird in den Verbrennungsgas-Entladedurchgang 35 entladen.
An einem Stadium (4) wird das Verbrennungsgas, welches in den Verbrennungsgas-Entladedurchgang 35 fließt, danach am Verbindungspunkt C2 der Hauptstromröhre 29 in die Hauptstromröhre 29 umgelenkt. Zu diesem Zeitpunkt verbleibt die Ansaugdrosselklappe 70 geschlossen, und somit fließt das Verbrennungsgas in Richtung des Motorkörpers 3.
An einem Stadium (5) wird das Verbrennungsgas, welches in die Hauptstromröhre 29 fließt, wobei der Motor I im gehaltenen Zustand verbleibt, und daher die Ansaugöffnung und/oder die Abgasöffnung verschlossen bleiben, nicht in die Zylinder des Motorkörpers 3 eintreten, sondern in den EGR-Durchgang 90 eintreten, über den der Ansaugverteiler 21 mit dem Abgasverteiler 37 verbunden ist. Zu diesem Zeitpunkt wird das EGR-Ventil 92 geöffnet, wie in S105 des Ablaufdiagrammes in
3 erläutert, und daher erreicht das Verbrennungsgas über das EGR-Ventil 92 den Abgasverteiler 37, und fließt über die Turbine 15b der Abgasröhre 42 an den Katalysator 39, wobei der Katalysator 39 dadurch ergewärmt wird.
An einem letztem Stadium (6) wird das Verbrennungsgas, welches den Katalysator 39 aufgewärmt hat, danach weg vom Motor über den Schalldämpfer 41 entladen.
Wie oben beschrieben, wird der Motor I mit dem EGR 88 bereitgestellt, welcher als Komponenten den EGR-Durchgang 90 und das EGR-Ventil 92 zum Rezirkulieren des Abgases des Motors I von der Abgasröhre 42 zur Ansaugröhre 23 enthält. Wenn es erfordert wird, den Verbrennungserwärmer 17 zu betreiben, wobei der Motor I im Stoppzustand ist, sendet der EGR 88 das vom Verbrennungserwärmer 17 abgegebene Verbrennungsgas von der Ansaugröhre 23 über den EGR-Durchgang 90 an die Abgasröhre 42. Demgemäß, sogar wenn der Motor I im Stoppzustand ist, fließt das Verbrennungsgas des Verbrennungserwärmers 17 über den EGR-Durchgang 90 an den Katalysator 39 der Abgasröhre 42. Daher kann der Katalysator 39, wenn der Motor I arbeitet, zuvor auf eine Temperatur aufgewärmt werden, welche zur zufriedenstellend wirksamen Funktion ausreicht. Daneben, wenn der Motor I an einem Stadium hält, bei dem eine verstrichene Zeit, seitdem der Motor zuvor gestartet wurde, nicht so lange ist, d. h. wenn der Katalysator nicht heruntergekühlt ist und in einem vergleichsweise hohen Temperaturbereich ist, und zwar aufgrund des Motors I, der, obwohl derzeit im Haltezustand, sich irgendwann vor diesem Halten mit einer vorbestimmten Anzahl an Umdrehungen gedreht hat, oder weil er eine Ladung über einen vorbestimmten Wert empfangen hat, kann eine Katalysator-Ruhetemperatur (catalyst bed temperature) unmittelbar auf die Aktivierungstemperatur oder höher angehoben werden, ohne die Ausgabe des Verbrennungserwärmers 17 zu erhöhen.
Demgemäß wird nach dem Starten des Motors I eine Reinigungsleistung des Katalysators 39 zufriedenstellend verbessert, und daher kann nach Starten des Motors I das vom Motorkörper 3 abgegebene Abgas extrem wirkungsvoll gereinigt werden. Zusätzlich können die Kosten aufgrund eines einfachen Aufbaus reduziert werden, infolge dessen, dass der bestehende EGR-Durchgang verwendet wird.
Gemäß der ersten Ausführungsform, welche den oben beschriebenen Aufbau hat, kann beispielsweise in einem derartigen Geschwindigkeitsbereich, bei welchem das Hybrid-Fahrzeug nur durch den Elektromotor 101 bewegt wird, während der Motor I noch nicht angetrieben wird, das vom Verbrennungserwärmer 17 abgegebene Verbrennungsgas in den Katalysator 39 geflossen werden. Somit kann in dem Geschwindigkeitsbereich, bei dem sowohl der Elektromotor 101 als auch der Motor I arbeiten, und außerdem in einem Zustand, bei welchem am Anfangsstadium des Motors I, welcher gerade seine Ingangsetzung startet, eine Temperatur des von dem Motor I abgegebenen Abgases noch gering ist, die Katalysatortemperatur zuvor durch die vom Verbrennungserwärmer 17 entwickelte Verbrennungswärme hochgesetzt werden. Daher kann das Abgas unmittelbar nach Starten des Motors I gereinigt werden. Außerdem ist es möglich, wenn der Verbrennungszustand des Verbrennungserwärmers 17 so eingestellt wird, dass das vom Verbrennungserwärmer 17 abgegebene Verbrennungsgas korrekte Mengen an Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid enthält, die Abgabe durch den Katalysator zu reinigen und die Erholung des mageren NOx-Katalysators 39 von der S-Vergiftung durchzuführen, ohne die Sub-Injektion aus dem Stand der Technik zu benötigen. Demgemäß kann eine Belastung auf eine Motortreibstoff-Injektionsvorrichtung reduziert werden. Dann reinigt, im Falle der Verwendung des mageren NOx-Katalysators, dieser Katalysator das Stickstoffoxid aus dem Abgas, wenn die Abgaseinrichtung im mageren Zustand ist. Ferner kann ein Reduktionsmittel, beispielsweise Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid, usw., zugeführt werden, ohne die Sub-Injektion zu benötigen.
Wenn der Verbrennungserwärmer 17 arbeitet und das Verbrennungsgas abgibt, fließt das Verbrennungsgas über den Verbrennungsgas-Entladedurchgang 35 an die Hauptstromröhre 29, wobei zu diesem Zeitpunkt die Hauptstromröhre 29 durch die Ansaugdrosselklappe 70 gedrosselt wird, und daraus folgend die Ansaugdrosselklappe 70 die Hauptstromröhre 29 von der Ansaugröhre 23 abschließt. Daher fließt das Verbrennungsgas des Verbrennungserwärmers 17 nicht vom Verbrennungsgas-Entladedurchgang 35 entlang der Hauptstromröhre 29 in Richtung des Luftzufuhrdurchganges 33. Ein Rückfluss tritt nämlich nicht auf. Dann öffnet sich zu diesem Zeitpunkt das EGR-Ventil 92 des EGR-Durchgangs 90, und infolgedessen fließt das gesamte Verbrennungsgas des Verbrennungserwärmers 17 über den EGR-Durchgang 90 an die Abgasröhre 42. Demgemäß kann der in der Abgasröhre 42 bereitgestellte Katalysator 39 mit einer hohen Wirksamkeit ausreichend aufgewärmt werden.
Als nächstes richtet sich die Diskussion auf den Fall, bei dem der Motor I arbeitet.
Wenn der Motor I noch nicht ausreichend aufgewärmt ist, ist das EGR-Ventil 92 geschlossen. Bei diesem Betrieb tritt das hocherwärmte Verbrennungsgas des Verbrennungserwärmers 17 in die Zylinder des Motorkörpers 3 ein, wodurch die Aufwärmung des Motors I beschleunigt wird.
Ferner wird in dem Fall, bei dem der Motor I ausreichend aufgewärmt wurde, das EGR-Ventil 92 geöffnet. Dies liegt darin begründet, da der EGR 88 eine unerlässliche Funktion zum Rezirkulieren des Abgases durchführt, weil der Motor I ausreichend aufgewärmt wurde.
(Weitere Betriebe und Wirkungen)
Bei der ersten Ausführungsform stehen der Luftzufuhrdurchgang 33 und der Verbrennungsgas-Entladedurchgang 35 des Verbrennungserwärmers 17 über die Hauptstromröhre 29 in Verbindung, und daher kann eine geräuschabnehmende Wirkung angenommen werden.
Ferner wird das Aufwärmen beschleunigt, indem das Verbrennungsgas des Verbrennungserwärmers 17 verwendet wird, welches beinahe keinen Rauch abgibt, mit anderen Worten keinen Kohlenstoff enthält. Der Kohlenstoff wird daher niemals an der inneren Wandoberfläche der Zylinder kleben, und daher kann eine Haltbarkeitsverbesserung des Motors I angenommen werden. Dann wird das Verbrennungsgas des Verbrennungserwärmers 17 verwendet, welches, wie oben erwähnt, beinahe keinen Rauch abgibt, ohne die Atmosphäre der Abgaseinrichtung durch Anlegen die externen Belastung an den Motor I anzureichern, um die Abgastemperatur zum Zwecke der Aktivierung des Katalysators 39 und zum Erholen des mageren NOx-Katalysators 39 von der S-Vergiftung zu erhöhen, und es kommt daher niemals vor, dass eine große Menge an bestimmten Substanzen erzeugt wird.
<Zweite Ausführungsform>
Die Abgasemissionsregeleinrichtung für das Hybrid-Fahrzeug in einer zweiten Ausführungsform wird mit Bezug auf 5 bis 7 beschrieben.
Es folgen Unterschiede der zweiten Ausführungsform von der ersten Ausführungsform. Ein Unterschied (1) ist, dass die Erwärmen-Zweigröhre 31 mit der stromaufwärtsseitigen Verbindungsröhre 35 verbunden ist, anstatt dass sie mit der Hauptstromröhre 29 der stromabwärtsseitigen Verbindungsröhre 27 in der ersten Ausführungsform verbunden ist. Ein Unterschied (2) ist eine Zweigröhre 95, welche mittig des Verbrennungsgas-Entladedurchganges 35 bereitgestellt ist, und sich stromabwärts der Ansaugdrosselklappe 70 erstreckt. Ein Unterschied (3) ist ein Dreiwegeventil 97, welches als eine Ventilvorrichtung die nur öffnet wenn der Verbrennungserwärmer betrieben wird, an einem Umlenkpunkt des Verbrennungsgas-Entladedurchganges 35 zur Zweigröhre 95 bereitgestellt wird. Daher werden dieselben Komponenten mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet, und deren Erläuterungen werden ausgelassen.
Wie in 5 gezeigt, ist die Erwärmer-Zweigröhre 31 mit der stromaufwärtsseitigen Verbindungsröhre 25 verbunden, wobei ein U-förmiger Überbrückungsdurchgang, welcher stromaufwärts des Kompressors 15a positioniert ist, aus der Erwärmer-Zweigröhre 31 ausgebildet ist, inklusive dem Luftzufuhrdurchgang 33 und dem Verbrennungsgas-Entladedurchgang 35, welche sich vom Verbrennungserwärmer 17 erstrecken. Somit wird gemäß der zweiten Ausführungsform, die Röhre, welche der stromabwärtsseitigen Verbindungsröhre 27 entspricht, welche in der ersten Ausführungsform erläutert wurde, nur aus einer L-förmigen stromabwärtigen Verbindungsröhre 27' hergestellt, um den Kompressor 15a mit dem Ansaugverteiler 21 zu verbinden, welches der Hauptstromröhre 29 entspricht, welche in der ersten Ausführungsform beschrieben wurde. Ferner werden Verbindungspunkte, an denen der Luftzufuhrdurchgang 33 und der Verbrennungsgas-Entladedurchgang 35 der Erwärmer-Zweigröhre 31 jeweils mit der stromaufwärtsseitigen Verbindungsröhre 25 verbunden sind, mit Bezugssymbolen C1' und C2' gekennzeichnet.
(Dreiwegeventil 97)
Andererseits nimmt das Dreiwegeventil 97 einen wie in 6 dargestellten Aufbau an.
Das Dreiwegeventil 97 hat eine derartige Form, so dass eine erste Öffnung 97a als eine der drei Öffnungen davon mit der Abgasentladeöffnung 17d2 des Verbrennungserwärmers 17 verbunden ist, eine zweite Öffnung 97b als eine der zwei verbleibenden Öffnungen mit dem Verbrennungsgas-Entladedurchgang 35 verbunden ist und eine dritte Öffnung 97c als die andere der verbleibenden Öffnungen mit der Zweigröhre 95 verbunden ist. Das heißt, dass sich das Dreiwegeventil 97 zwischen dem Verbrennungserwärmer 17, dem Verbrennungsgas-Entladedurchgang 35 und der Zweigröhre 95 befindet. Ein Gehäusekörper 97d des Dreiwegeventils 97 schließt ein Ventilteil 98 ein, welches in Längsrichtung des Gehäusekörpers 97d durch Betrieb einer nicht dargestellten Membran bewegt wird. Dieses Ventilteil 98, welches Bewegungspositionen innerhalb des Gehäusekörpers 97d des Ventilteils 98 entspricht, stellt eine Verbindung zwischen den zwei Öffnungen unter den drei Öffnungen her, d.h. zwischen der ersten Öffnung 97a und der zweiten Öffnung 97b, und eine Verbindung zwischen der ersten Öffnung 97a und der dritten Öffnung 97c untereinander (siehe zweipunktierte Pfeillinie und durchgängige Pfeillinie in 6). Dann, wenn die erste Öffnung 97a mit der zweiten Öffnung 97b in Verbindung steht, wird die dritte Öffnung 97c geschlossen. Wenn die erste Öffnung 97a mit der dritten Öffnung 97c in Verbindung steht, wird die zweite Öffnung 97b geschlossen.
Genauer gesagt, wenn es erforderlich ist den Verbrennungserwärmer 17 zu betreiben, wobei der Motor I im Stoppzustand ist, bewegt sich das Ventilteil 98 wie durch die durchgängige Linie angezeigt, so dass die erste Öffnung 97a mit der dritten Öffnung 97c in Verbindung steht. In diesem Fall fließt das Verbrennungsgas, welches erzeugt wird, wenn die Verbrennung im Verbrennungserwärmer 17 durchgeführt wird, nachdem es über die erste und dritte Öffnung 97a, 97c fließt, über einen Teil der stromabwärtsseitigen Verbindungsröhre 27' und des EGR-Durchgangs 90, und kommt bald am Katalysator 39 der Abgasröhre 42 an. Somit ist es möglich, dass der Katalysator 39 die Aktivierungstemperatur vor Starten des Motors I erreicht, und daher wirkt der Katalysator 39 wirksam, unmittelbar nach Starten des Motors I.
Ferner führt das Dreiwegeventil 97, wenn der Motor I im Stoppzustand ist und wenn der Elektromotor 101 im Betriebszustand ist, das vom Verbrennungserwärmer 17 abgegebene Verbrennungsgas über die Zweigröhre 95 in den EGR-Durchgang 90 ein, oder führt das Verbrennungsgas in den Verbrennungsgas-Entladedurchgang 35 ein, indem der Fluss an die Zweigröhre 95 abgeschlossen wird, wodurch eine direkte Einführung des Verbrennungsgases in den EGR-Durchgang 90 verhindert wird. Somit kann das Dreiwegeventil 97 als ein Mechanismus zum Einführen des Verbrennungsgases in den EGR-Durchgang 90 definiert werden.
(Betriebssteuerung zum Starten einer Ausführungsroutine des Verbrennungserwärmers 17)
Als nächstes wird eine Betriebssteuerung zum Starten einer Ausführungsroutine des Verbrennungserwärmers 17 mit Bezug auf 7 erläutert.
Ein sich von der Betriebssteuerung zum Starten einer Ausführungsroutine des in 3 gezeigten Verbrennungserwärmers 17 unterscheidender Punkt dieser Routine ist, dass Schritt S104a, welcher die erste Öffnung 97a mit der dritten Öffnung 97c verbindet, indem das Ventilteil 98 des Dreiwegeventils 97 bewegt wird, und dadurch einen Fluss des vom Verbrennungserwärmer 17 abgegebenen Verbrennungsgases an die Stromabwärtsseite des Kompressors 15a herübergeschaltet wird, zwischen S104 und S105 in 3 hinzugeführt wird, und dass Schritt 107a zum Ausführen desselben Prozesses wie S104a, zwischen S107 und 5108 in 8 hinzugeführt wird. Somit werden weitere identische Schritte mit denselben Symbolen markiert, und die Erläuterungen derer werden ausgelassen.
<Betriebe und Wirkungen der zweiten Ausführungsform>
Als nächstes werden Betriebe und Wirkungen der zweiten Ausführungsform diskutiert.
Um zu beginnen werden der Betrieb und die Wirkung beschrieben, wenn der Motor I im Stoppzustand ist.
Nach dem Betrieb des Verbrennungserwärmers 17 fließt die Luft, welche vom Luftreiniger 13 in die Ansaugvorrichtung 5 eintritt, entlang der folgenden Route zur Abgasvorrichtung 7.
Bei einem Stadium (1) fließt die Luft, welche vom Luftreiniger 13 in die stromaufwärtsseitige Verbindungsröhre 25 der Ansaugröhre 23 eintritt, normalerweise über den Kompressor 15a des Turboladers 15 und den Zwischenkühler 19 in Richtung der Ansaugdrosselklappe 70 der stromabwärtsseitigen Verbindungsröhre 27', wird aber bei wie in 5104 in 7 geschlossener Ansaugklappe 70, am Verbindungspunkt C1' zum Luftzufuhrdurchgang 33 umgelenkt.
Bei dem Stadium (2) wird die Luft, welche in den Luftzufuhrdurchgang 33 fließt, in den Verbrennungskammerkörper 43 des Verbrennungserwärmers 17 geschickt.
Bei einem Stadium (3) wird die Luft, welche in den Verbrennungskammerkörper 43 eintritt, als die Luft zum Verbrennen des von der Treibstoff-Zufuhrröhre 17e zugeführten Verbrennungstreibstoffes verwendet, und tritt nach Verbrennen als ein Verbrennungsgas aus, und dieses Verbrennungsgas fließt in Richtung des Dreiwegeventils 97, welches an einem Umlenkpunkt des Verbrennungsgas-Entladedurchganges 35 bereitgestellt ist, an die Zweigröhre 95.
Bei einem Stadium (4) ist das Dreiwegeventil 97 in einem Zustand, bei welchem sich das Ventilteil 98 bewegt, um die erste und dritte Öffnung 97a und 97c miteinander zu verbinden, und somit fließt das Verbrennungsgas vorwärts durch die Zweigröhre 95, und während es entlang der Zweigröhre 95 geführt wird, tritt es in einen Abschnitt ein, welcher sich weiter stromabwärts als die Ansaugdrosselklappe 70 der stromabwärtsseitigen Verbindungsröhre 27' befindet.
Bei einem Stadium (5) fließt das Verbrennungsgas, welches in die stromabwärtsseitige Verbindungsröhre 27' eintritt, weil der Motor I im Haltezustand ist und die Ansaugöffnung und/oder die Abgasöffnung geschlossen sind, über den Ansaugverteiler 21 in den EGR-Durchgang 90. Zu diesem Zeitpunkt verbleibt das EGR-Ventil 92 geöffnet, wie in S105 in 7 gezeigt, und daher kommt das Abgas über den EGR-Durchgang 90 am Abgasverteiler 37 an und tritt bald in die Abgasröhre 42 ein. Danach fließt das Abgas herunter zum Katalysator 39 der Abgasröhre 42 und wärmt den Katalysator 39.
Gemäß der zweiten Ausführungsform wird, wie bei der ersten Ausführungsform, das vom Verbrennungserwärmer 17 abgegebene Verbrennungsgas ebenso von der Ansaugröhre 23 an die Abgasröhre 42 geschickt, so dass das Verbrennungsgas vom Verbrennungserwärmer 17, sogar, wenn der Motor I in dem Stoppzustand ist, bei welchem die Ansaugöffnung und/oder die Abgasöffnung des Motors I weiterhin geschlossen sind, über den EGR-Durchgang 90 an die Abgasröhre 42 fliesst. Daher wird, sogar wenn das Verbrennungsgas von dem Verbrennungserwärmer 17 entladen wird, nach Betrieb des Verbrennungserwärmers 17, wenn der Motor I in dem Haltezustand ist, die Ansaugröhre 23 nicht mit dem Verbrennungsgas gefüllt. Demgemäß wird kein thermischer Schaden aufgrund der von dem Verbrennungsgas des Verbrennungserwärmers 17 gehaltenen hohen Wärme auf die Ansaugsystemaufbauten ausgeübt.
Weiterhin wird das Verbrennungsgas des Verbrennungserwärmers 17 durch die Zweigröhre 95 weiter stromabwärts als die Abschnitte geleitet, welche mit dem Kompressor 15a und dem Zwischenkühler 19 der Ansaugröhre 23 bereitgestellt sind, und dies kann daher genauso sein, als wenn im Wesentlichen der Fluss des Verbrennungsgases durch den Verbrennungsgas-Entladedurchgang 35 abgeschnitten wird, und das Verbrennungsgas fließt nicht vom Verbindungspunkt C2' des Verbrennungsgas-Entladedurchganges 35 an die stromaufwärtsseitige Verbindungsröhre 25. Demgemäß fließt das Verbrennungsgas des Verbrennungserwärmers 17 nicht in Richtung des Verbindungspunktes C1' des Luftzufuhrdurchganges 33 an die Ansaugröhre 23 vom Verbindungspunkt C2' des Verbrennungsgas-Entladedurchganges 35 an die Ansaugröhre 23. Der Rückfluss tritt nämlich nicht auf. Dann wird in diesem Fall, wie oben erläutert, das EGR-Ventil 92 des EGR-Durchganges 90 geöffnet gelassen, so dass das gesamte Verbrennungsgas des Verbrennungserwärmers 17 über den EGR-Durchgang 90 an die Abgasröhre 42 fließt. Somit wird der in der Abgasröhre 42 bereitgestellte Katalysator 39 im voraus wirksam auf eine hohe Temperatur erwärmt.
Als nächstes wird ein Fall beschrieben, bei welchem der Motor I betrieben wird.
Während einer Übergangsperiode, bei welcher der Motor I noch nicht ausreichend aufgewärmt ist, und zwar wenn eine Fahrzeuggeschwindigkeit von einer niedrigen Geschwindigkeit auf eine mittlere Geschwindigkeit wechselt, und überdies wird am Eingangsstadium das EGR-Ventil 92 geschlossen und das Dreiwegeventil 97 geöffnet, um den Fluss des Verbrennungsgases des Verbrennungserwärmers 17 in Richtung der Zweigröhre 95 zuzulassen. Bei diesem Betrieb tritt das hocherwärmte Verbrennungsgas des Verbrennungserwärmers 17 in die Zylinder des Motorkörpers 3 ein, wodurch die Aufwärmung des Motors I beschleunigt wird.
Ferner, wenn der Motor I ausreichend aufgewärmt ist, wird das EGR-Ventil 92 geöffnet, und das Dreiwegeventil 97 wird geöffnet, um den Fluss des Verbrennungsgases des Verbrennungserwärmers 17 in Richtung des Verbrennungsgas-Entladedurchganges 35 (siehe Pfeilkopf der zweipunktierten Linie in 6) zuzulassen. Dies neigt dazu, dass die wesentliche Rezirkulationsfunktion des Abgases durch das EGR 88 ausgeführt wird, wenn die Aufwärmung des Motors I ausreicht, und ist so, da keine Notwendigkeit besteht, dass das durch den Verbrennungserwärmer 17 abgegebene hocherwärmte Verbrennungsgas direkt zum Motorkörper 3 geflossen wird, unabhängig davon, ob der Motor I ausreichend aufgewärmt wurde.
Ferner, nicht, wenn der Motor I von einer niedrigen Temperatur aus gestartet wird, sondern wenn das Aufwärmen des Verbrennungsmotors auf ein bestimmtes Ausmaß fortgeschritten ist, führt der EGR-Durchgang 90, welcher als der Abgasrezirkulationsdurchgang definiert wird, seine wesentliche Funktion durch. Es kommt daher niemals vor, dass die wesentliche Funktion des EGR-Durchgangs 90 beeinträchtigt wird, sogar wenn der EGR-Durchgang 90 zum Anheben der Temperatur des Katalysators 39 verwendet wird, und im Gegensatz kann gesagt werden, dass dies ein extrem vorteilhafter Modus ist, weil das bestehende Equipment verwendet wird.
Dann wird der EGR-Durchgang 90 geschlossen, indem das EGR-Ventil 92 nach Starten des Motors I betrieben wird, und die stromabwärtsseitige Verbindungsröhre 27' wird durch Steuern der Ansaugdrosselklappe 70 gedrosselt, wodurch es möglich ist, das gesamte Verbrennungsgas des Verbrennungserwärmers 17 zum Verbessern der Aufwärmeigenschaft des Motors I zu verwenden.
<Dritte Ausführungsform>
Die Abgasemissionsregeleinrichtung für das Hybrid-Fahrzeug in einer dritten Ausführungsform wird mit Bezug auf 8 bis 10 beschrieben.
Im Folgenden werden Unterschiede der dritten Ausführungsform zur zweiten Ausführungsform angegeben. Ein Unterschied (1) ist, dass ein Verbrennungsgasdurchgang 99 bereitgestellt wird, welcher von der Zweigröhre 95 abzweigt und sich vor dem Katalysator 39 der Abgasröhre 42 erstreckt. Ein Unterschied (2) ist, dass ein Dreiwegeventil 97' an einem Zweigröhren- 95 Verbindungspunkt zwischen dem Verbrennungsgasdurchgang 99 und der Zweigröhre 95 hinzugefügt wird, und es werden zwei Teile von Dreiwegeventilen bereitgestellt, welche jeweils mit 97 und 97' gekennzeichnet sind. Deshalb werden dieselben Bauteile mit den gleichen Nummern gekennzeichnet, wobei ihre Erläuterungen ausgelassen werden.
(Verbrennungsgasdurchgang 99)
Der Verbrennungsgasdurchgang 99 dient dazu, dass das Verbrennungsgas, welches von dem Verbrennungserwärmer 17 kommt und an der Zweigröhre 95 über das Dreiwegeventil 97 ankommt, in Richtung des vorderen Bereichs des Katalysators 39 geschickt wird, wobei dieses Verbrennungsgas nicht über das Dreiwegeventil 97' durch den Motorkörper 3 gelassen wird. Somit, unabhängig davon, ob der Motor I angetrieben wird oder nicht, folgt, dass der Katalysator 39 direkt durch das vom Verbrennungserwärmer 17 abgegebene Verbrennungsgas erwärmt wird. Ferner wird der Verbrennungsgasdurchgang 99 nur zum Erwärmen des Katalysators 39 verwendet, ohne dass dessen Verbrennungswärme irgendwo während einer Zeitperiode entweicht, bei der das Verbrennungsgas durch diesen Durchgang 99 passiert.
(Unterschied zwischen Verbrennungsgasdurchgang 99 und EGR-Durchgang 90)
Ein Unterschied zwischen dem Verbrennungsgasdurchgang 99 und dem EGR-Durchgang 90 ist, ob die Wärme schwerlich entweicht oder nicht, und zwar während der Zeitperiode, bei welcher das Verbrennungsgas, welches die Wärme an den Katalysator gibt, durch jeden dieser Durchgänge fließt.
Diese zwei Durchgänge 99, 90 sind, in Bezug dessen, dass das Verbrennungsgas in Richtung des Katalysators 39 fließt, ohne dass es durch den Motorkörper 3 gelassen wird, die gleichen. Der Verbrennungsgasdurchgang 99 ist jedoch ein Durchgang, über den das Verbrennungsgas direkt in Richtung zum Vorderbereich des Katalysators 39 geschickt wird, wodurch der Katalysator 39 direkt erwärmt werden kann.
Im Gegensatz dazu wärmt der EGR-Durchgang 90 den Katalysator 39 indirekt. Um genau zu sein, muss das Verbrennungsgas, welches durch den EGR-Durchgang 90 fließt, durch den Abgasverteiler 37 und die Turbine 15b passieren, bis das Verbrennungsgas am Katalysator 39 ankommt, und daher wird die durch das Verbrennungsgas gehaltene Wärme durch den Abgasverteiler 37, usw., absorbiert, wenn es dadurch passiert. Aus diesem Grund könnte ein Fall angenommen werden, bei welchem der Katalysator 39 nicht durch das Verbrennungsgas erwärmt wird, welches durch den EGR-Durchgang 90 fließt, verglichen mit dem Verbrennungsgas, welches durch den Verbrennungsgasdurchgang 99 fließt.
Ferner kann, anlässlich des Erwärmens des Katalysators 39, der EGR-Durchgang 90 nur dann verwendet werden, wenn der Motor I nicht arbeitet, und im Gegensatz dazu kann der Verbrennungsgasdurchgang 99, ohne überhaupt in Bezug auf Zeit eingeschränkt zu werden, entweder vor oder nach dem Betreiben des Motors I verwendet werden.
(Dreiwegeventil 97')
Nur ein Unterschied des Dreiwegeventils 97' zum Dreiwegeventil 97 ist bloß eine Position, an der jedes dieser Ventile angebracht wird, und die Aufbauten derer sind dieselben. Somit wird eine Erläuterung des Aufbaus des Dreiwegeventils 97' ausgelassen.
Abhängig von diesem Unterschied in der Anbringungsposition ist jedoch, dass Punkte, an denen die erste, zweite und dritte Öffnung 97a, 97b, 97c verbunden werden, sich von denen im Falle des Dreiwegeventils 97 unterscheiden. Dieses Dreiwegeventil 97' wird jedoch zum Überschalten des Flusses des Verbrennungsgases des Verbrennungserwärmers 17 verwendet, welches vom Dreiwegeventil 97 zum Verbrennungsgasdurchgang 99 oder in Richtung des Motorkörpers 3 floss. Daher wird die Diskussion auf diesen Schaltprozess hervorgehoben, jedoch wird die Erläuterung von jedem der Punkte, an welchen die erste bis dritte Öffnung 97a–97c verbunden werden, ausgelassen.
Im Falle des Dreiwegeventils 97', welches den Fluss des Verbrennungsgases des Verbrennungserwärmers 17 in Richtung des Verbrennungsgasdurchgangs 99 richtet, deutet, ob der Motor I arbeitet oder nicht, den Fall an, bei welchem der Katalysator 39 bis jetzt noch nicht die Aktivierungstemperatur erreicht hat. Vor Betreiben des Motors kann jedoch der EGR 88 verwendet werden, und somit könnte in diesem Fall, ob der EGR 88 oder der Verbrennungsgasdurchgang 99 verwendet wird, unterschiedlich sein, in Abhängigkeit davon, wie hoch die Temperatur des Katalysators 39 ist. Wenn nämlich die Katalysatortemperatur nicht so gering ist, kann die Temperatur dessen so eingestellt werden, dass sie durch Verwendung des EGR 88 sanft die Aktivierungstemperatur erreicht. Wenn die Katalysatortemperatur extrem gering ist, kann sie prompt auf die Aktivierungstemperatur erhöht werden, indem der Verbrennungsgasdurchgang 99 verwendet wird. Die CPU beurteilt, welcher Durchgang zur Erhöhung der Katalysatortemperatur verwendet wird, und zwar basierend auf detektierten Werten, welche von den jeweiligen Sensoren ausgegeben werden.
Das Dreiwegeventil 97' wirkt zum Einführen des durch den Verbrennungserwärmers 17 abgegebenen Verbrennungsgases in den Verbrennungsgasdurchgang 99, oder zum Hindern des Einflusses des Verbrennungsgases in den Verbrennungsgasdurchgang 99, zumindest wenn der Motor I im Haltezustand ist. Somit kann das Dreiwegeventil 97' ein Einführungsmechanismus zum Einführen des Verbrennungsgases in den Verbrennungsgasdurchgang 99 genannt werden.
(Betriebssteuerung zum Starten einer Ausführungsroutine des Verbrennungserwärmers 17)
Als nächstes wird eine Betriebssteuerung zum Starten einer Ausführungsroutine des Verbrennungserwärmers 17 mit Bezug auf 9 erläutert.
Ein von der in 7 gezeigten Betriebssteuerung zum Starten einer Ausführungsroutine des Verbrennungserwärmers 17 unterschiedlicher Punkt dieser Routine ist, dass S104, S104a und S105 in 7 durch S103a ersetzt werden, und dass S107, S107a und S108 in 7 durch S103a' ersetzt werden, welcher den gleichen Inhalt wie S103a hat. Andere identische Schritte werden mit den gleichen Symbolen gekennzeichnet, und deren Erläuterungen werden ausgelassen.
Beim Umwechseln auf S103a wird, nach Ausführen der Prozesse in S101 bis S103, das von dem Verbrennungserwärmer 17 abgegebene Verbrennungsgas vor dem in der Motorabgaseinrichtung bereitgestellten Katalysator entladen, indem das Dreiwegeventil 97 und das Dreiwegeventil 97' betrieben werden, und die Verarbeitung fährt als nächstes mit 5106 fort.
Um mit der Diskussion auf S103 zurückzukehren, fährt die Verarbeitung, wenn in S103 negativ beurteilt wird, mit S103a' fort. In S103a' wird ebenfalls das vom Verbrennungserwärmer 17 abgegebene Verbrennungsgas vor dem in der Motorabgaseinrichtung bereitgestellten Katalysator entladen, indem das Dreiwegeventil 97 und das Dreiwegeventil 97' betrieben werden, und die Verarbeitung fährt als nächstes mit S109 fort.
Es ist zu bemerken, dass 9 die Betriebssteuerung zum Starten einer Ausführungsroutine des Verbrennungserwärmers 17 zeigt, wenn der Motor I stoppt, wenn jedoch der Motor I arbeitet, kann der Prozess in 5102 durch einen Prozess ersetzt werden, wenn der Motor I arbeitet. Ferner kann dazu entsprechend der Prozess in S103 auf einen solchen Inhalt gesetzt werden: "Beurteilen, ob die Ausführungsbedingung des Verbrennungserwärmers 17 festgelegt ist, wenn der Motor I arbeitet".
(Erholung eines Okklusion-Reduktionstyp mageren NOx-Katalysators von einer S-Vergiftung und eine Reproduktion-Steuerungsroutine dazu)
Als nächstes wird eine Reproduktion-Steuerungsroutine des Okklusion-Reduktionstyp mageren NOx-Katalysators mit Bezug auf 10 erläutert. Diese Routine umfasst Schritte S301–-S308.
Wenn die Verarbeitung auf diese Routine wechselt, berechnet die CPU in S301 eine S-Vergiftungsmenge des NOx-Katalysators, und zwar basierend auf einen integrierten Wert einer Verbrauchsmenge des dem Motor I zugeführten Treibstoffes. Dies ist so, weil die S-Vergiftungsmenge proportional zu der Verbrauchsmenge des Treibstoffes ansteigt. Es wird daher angenommen, dass, wenn die Verbrauchsmenge des Treibstoffs eine bestimmte spezifizierte Menge annimmt, es eine dazu entsprechende S-Vergiftungsmenge geben muss. Somit wird, wenn eine vorbestimmte Treibstoffmenge verbraucht wird, die Erholung des mageren NOx-Katalysators 39 von der S-Vergiftung sequentiell auf der Annahme ausgeführt, eine solche Menge erreicht zu haben, dass die Erholung des mageren NOx-Katalysators 39 von der S-Vergiftung entsprechend ausgeführt werden sollte.
In dem RAM (Random Access Memory) des ECU 46 wird zeitweise dieser integrierte Wert als ein integrierter Wert von der Menge des Treibstoffes, welcher seit Starten des Betriebes der Treibstoffpumpe zugeführt wurde, gespeichert. Dann wird dieser integrierte Wert an die CPU des ECU 46 herangeholt, wenn dazu eine Notwendigkeit aufkommt. Es ist zu bemerken, dass die S-Vergiftungsmenge nicht nur basierend auf der Integration der Treibstoffverbrauchsmenge berechnet werden kann, sondern ebenfalls auf einer Abgastemperatur, oder dass sie basierend auf beidem berechnet werden kann.
In S302 beurteilt die CPU ob die Erholung des mageren NOx-Katalysators 39 von der S-Vergiftung auszuführen benötigt wird oder nicht, und zwar basierend auf der in S301 berechneten S-Vergiftungsmenge. Wenn die Beurteilung in S302 bejaht wird, fährt die Verarbeitung mit S303 fort. Bei negativer Beurteilung wird die Verarbeitung auf S305 umgelenkt.
In S303 wird der Verbrennungserwärmer 17 auf EIN gesteuert, um die Motorabgastemperatur zu erhöhen, und das Luft-Treibstoff Verhältnis des Verbrennungserwärmers 17 wird angereichert, wodurch eine Umgebung zum Erholen des NOx-Katalysators 39 von der S-Vergiftung erzeugt wird (es wird bemerkt, dass die oben beschriebene Regelung der Umgebung aus Annehmlichkeit die Steuerung zur Erhaltung einer Bedingung für die Erholung von der S-Vergiftung genannt wird). Dies ist so, da die Erholung von der S-Vergiftung eine hohe Anreicherung und einen Anstieg in der Temperatur der Atmosphäre der Abgaseinrichtung, in welcher der Katalysator 39 bereitgestellt ist, benötigt. Ferner wird der Verbrennungserwärmer 17 auf EIN gesteuert, und das Dreiwegeventil 97' wird betrieben, wodurch zugelassen wird, dass das Verbrennungsgas des Verbrennungserwärmers 17 durch den Verbrennungsgasdurchgang 99 fließt.
In S304 wird der Erholungsprozess des Katalysators 39 von der S-Vergiftung abgeschlossen.
In S305 detektieren der Einlass-NOx-Sensor 39a und der Auslass-NOx-Sensor 39c NOx-Konzentrationen, sowohl auf der Stromaufwärts- als auch auf der Stromabwärtsseite des Katalysators 39.
In S306 beurteilt die CPU, ob der Katalysator 39 reduziert werden sollte oder nicht, mit anderen Worten, ob der Katalysator 39 an seinem regenerativen Zeitpunkt ist oder nicht. Wenn die Beurteilung in S306 bejaht wird, fährt die Verarbeitung mit S307 fort. Wohingegen, wenn sie verneint wird, diese Routine zum Ende kommt.
In S307 wird der Verbrennungserwärmer 17 auf EIN gesteuert, und die Temperatur wird so gesteuert, dass eine Temperatur von der Atmosphäre der Abgaseinrichtung ansteigt, als dass auch das Luft-Treibstoff Verhältnis des Verbrennungsgases angereichert wird. Ferner wird der Verbrennungserwärmer 17 auf EIN gesteuert, und das Dreiwegeventil 97' wird betrieben, wodurch es ermöglicht wird, dass das Verbrennungsgas des Verbrennungserwärmers 17 an den Verbrennungsgasdurchgang 99 fließt.
Der Katalysatorregenerierungsprozess wird in S308 abgeschlossen, jedoch wird diese Routine danach gemäß der Notwendigkeit wiederholt.
<Betriebe und Wirkungen der dritten Ausführungsform>
Als nächstes werden Betriebe und Wirkungen der dritten Ausführungsform erläutert.
Gemäß der dritten Ausführungsform ist in einem Geschwindigkeitsbereich, bei welchem sowohl der Elektromotor 101 als auch der Motor I betrieben werden, und daneben in einem Zustand, bei dessen Eingangsstadium, wo der Motor I gerade seine Ingangsetzung beginnt, eine Temperatur des von dem Motor I abgegebenen Abgases immer noch gering, das Verbrennungsgas des Verbrennungserwärmers 17 über den Verbrennungsgasdurchgang 99 direkt an den Katalysator 39 geflossen, und somit kann, wenn der Motor I arbeitet, die Katalysatortemperatur zuvor durch die vom Verbrennungserwärmer 17 entwickelte Verbrennungswärme hochgesetzt werden. Daher kann nach Starten des Motors 2 die Abgastemperatur hierzu entsprechend gereinigt werden. Außerdem, wenn der Verbrennungszustand des Verbrennungserwärmers 17 so eingestellt wird, dass das vom Verbrennungserwärmer 17 abgegebene Abgas eine hohe Menge an Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid enthält, ist es möglich, die Erholung des mageren NOx-Katalysators 39 von der S-Vergiftung durchzuführen, ohne dass die beim Stand der Technik verwendete Sub-Injektion benötigt wird. Da der Okklusion-Reduktionstyp magere NOx-Katalysator 39 verwendet wird, reinigt dieser Katalysator dann das Stickstoffoxid aus dem Abgas, wenn die Abgaseinrichtung in dem mageren Zustand ist.
<Vierte Ausführungsform>
Die Abgasemissionsregeleinrichtung für das Hybrid-Fahrzeug in einer vierten Ausführungsform wird mit Bezug auf 11 beschrieben.
Es folgen Unterschiede der vierten Ausführungsform von der ersten Ausführungsform. Ein Unterschied (1) ist, dass der Verbrennungsgas-Entladedurchgang 35 mit dem Dreiwegeventil 97 bereitgestellt wird. Ein Unterschied (2) ist eine Bereitstellung des Verbrennungsgasdurchgangs 99, welcher sich vom Dreiwegeventil 97 aus vor dem Katalysator 39 der Abgasröhre 42 erstreckt. Somit werden weitere identische Bauteile mit denselben Symbolen gekennzeichnet, und die Erläuterungen derer werden ausgelassen.
<Betriebe und Wirkungen der vierten Ausführungsform>
Gemäß der vierten Ausführungsform wird ebenfalls das von dem Verbrennungserwärmer 17 abgegebene hocherwärmte Verbrennungsgas über das Dreiwegeventil 97 an den Verbrennungsgasdurchgang 99 geflossen, wobei dieses hocherwärmte Verbrennungsgas direkt zum Katalysator 39 fließt. Daher werden dieselben Betriebe und Wirkungen wie die in der dritten Ausführungsform dargelegt.
Eine Abgasemissionsregeleinrichtung für ein Hybrid-Fahrzeug ist in der Lage, eine Belastung auf eine Motortreibstoff- Injektionsvorrichtung zu entlasten, indem eine Verwendung einer Sub-Injektion beseitigt wird, und ist in der Lage sich von einer S-Vergiftung zu erholen, als auch ein Abgas zu reinigen, sogar bei beseitigter Verwendung der Sub-Injektion. Die Abgasemissionsregeleinrichtung eines Verbrennungsmotors, welche für das Hybrid-Fahrzeug verwendet wird, welches durch zwei Arten von Leistungsquellen bewegt wird, nämlich von einem Dieselmotor und einem Elektromotor, enthält einen Verbrennungserwärmer, als einen vom Motor getrennten Körper, einen in einem Abgasdurchgang bereitgestellten Katalysator zum Reinigen eines Motorabgases, einen Verbrennungsgasdurchgang, durch welchen ein vom Verbrennungserwärmer abgegebenes Verbrennungsgas in Richtung des Katalysators fließt, und ein Dreiwegeventil zum Einführen des Verbrennungsgases über den Verbrennungsgasdurchgang oder einen EGR-Durchgang in den Katalysator, wenn der Dieselmotor in einem Stoppzustand ist, und wenn der Elektromotor in einem Betriebszustand ist.

Claims

Abgasemissionsregeleinrichtung für ein Hybrid-Fahrzeug, welches mit einem Verbrennungsmotor (I), welcher ein Ansaugsystem (23) und Zylinder hat, als eine erste Leistungsquelle bereitgestellt ist, wobei das Hybrid-Fahrzeug ferner mit einer zweiten Leistungsquelle (101) bereitgestellt ist, und durch die Antriebskräfte, welche durch die zwei Leistungsquellen erzeugt werden, bewegt wird, wobei die Abgasemissionsregeleinrichtung umfasst: einen Katalysator (39), welcher in einem Abgasdurchgang (42) des Verbrennungsmotors (I) zum Reinigen eines von dem Verbrennungsmotor (I) abgegebenen Abgases bereitgestellt ist; einen Verbrennungserwärmer (17), welcher als eine vom Verbrennungsmotor (I) getrennte Vorrichtung arbeitet, wobei der Verbrennungserwärmer (17) ein Verbrennungsgas abgibt, welches durch Verbrennen von Treibstoff im Verbrennungserwärmer (17) erzeugt wird; einen Verbrennungsgasdurchgang (90, 99), über den das vom Verbrennungserwärmer (17) abgegebene Verbrennungsgas in Richtung zum Katalysator (39) passieren kann, wobei der Verbrennungsgasdurchgang (90, 99) die Zylinder des Verbrennungsmotors (I) überbrückt und das Verbrennungsgas stromaufwärts des Katalysators (39) passiert wird; und einen Einführungsmechanismus (92, 97, 97') zum Einführen des Verbrennungsgases über den Verbrennungsgasdurchgang (90, 99) an den Katalysator (39), wenn der Verbrennungsmotor (I) in einem vorbestimmten Betriebszustand ist, so dass das vom Verbrennungserwärmer (17) abgegebene Verbrennungsgas zum Aufwärmen des Katalysators (39) verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Leistungsquelle ein Elektromotor (101) ist, dass das vom Verbrennungserwärmer (17) abgegebene Verbrennungsgas ebenfalls zum Aufwärmen des Kühlwassers des Verbrennungsmotors (I) verwendet wird, dass der Verbrennungserwärmer (17) einen Verbrennungsgas-Entladedurchgang (35) zum Entladen des Verbrennungsgases an das Ansaugsystem (23) des Verbrennungsmotors (I) hat, und dass der Einführungsmechanismus ein Verteilventil (92, 97, 97') zum Verteilen des vom Verbrennungserwärmer (17) abgegebenen Verbrennungsgasflusses an die Seite des Verbrennungsmotors (I) und an die Seite des Verbrennungsgasdurchgangs (90, 99) ist.
Abgasemissionsregeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeit, an der der Verbrennungsmotor (I) im vorbestimmten Betriebszustand ist, dann ist, wenn der Verbrennungsmotor (I) in einem Stoppzustand ist.
Abgasemissionsregeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator (39) ein magerer NOx-Katalysator ist.
Abgasemissionsregeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsgasdurchgang einen Abgas-Rezirkulation EGR Durchgang (90) umfasst, und dass das Verteilventil ein EGR-Ventil (92) umfasst.
Abgasemissionsregeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Verbrennungsgasdurchgang (99) vor dem Katalysator (39) erstreckt.
Abgasemissionsregeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet dass der Einführungsmechanismus (92, 97, 97') das Verbrennungsgas über den Verbrennungsgasdurchgang (90, 99) zum Katalysator (39) einführt, wenn der Verbrennungsmotor (I) im Stoppzustand ist, und wenn der Elektromotor (101) in einem Antriebszustand ist.
Abgasemissionsregeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeit, an der der Verbrennungsmotor (I) im vorbestimmten Betriebszustand ist, dann ist, wenn der Verbrennungsmotor im Antriebszustand ist.