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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasbehandlungsgerät
für eine Brennkraftmaschine, das einen Abgaskatalysator
an einem Abgasdurchgang hat, und betrifft insbesondere das Abgasbehandlungsgerät,
das eine Einrichtung zum Zurückgewinnen oder Abgeben von
Abgaswärme hat.
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Im
Allgemeinen ist ein Abgaskatalysator in einem Abgasrohr einer Brennkraftmaschine
installiert, um Abgas mit Hilfe einer Wirkung eines Katalysators
zu reinigen, der in dem Abgaskatalysator aufgenommen ist. Darüber
hinaus, um eine Reinigungsleistung des Abgaskatalysators zu einer
kalten Zeit zu verbessern, ist ein Gerät bekannt, das eine
Einrichtung zum Erwärmen des Abgaskatalysators hat. In
dem Gerät wird eine Temperatur des Abgaskatalysators erhöht,
um eine Aktivierung des Katalysators zu fördern. Beispielsweise
beschreibt
JP 2002-047922
A ein Steuergerät, das bei einem Start einen Abgaskatalysator
in einem Fahrzeug erwärmt, das eine Antriebskraftquelle,
wie eine Brennkraftmaschine, hat. In dem Gerät ist ein
gasreinigender Abgaskatalysator in einem Abgasrohr installiert.
Ein Verbrennungsgasdurchgang, der sich von einer Verbrennungsheizeinrichtung
erstreckt, die zum Aufwärmen der Brennkraftmaschine verwendet
wird, ist mit einer stromaufwärtigen Seite des gasreinigenden
Abgaskatalysators verbunden.
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Jedoch
hat das Steuergerät, das in
JP 2002-047922 A beschrieben
ist, den Nachteil, dass ein Wärmeausnutzungsgrad niedrig
ist, da Wärme, die durch den Abgaskatalysator hindurchgegangen ist,
abgegeben wird. In dieser Hinsicht kann man in Betracht ziehen,
die Wärme des Abgases durch Verwenden eines Wärmerückgewinnungsgeräts
zu nützen, das in
JP 2008-025557 A beschrieben ist.
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JP 2008-025557 A beschreibt
ein Abgaswärmerückgewinnungsgerät. In
dem Gerät sind ein Wärmetauschdurchgang und ein
Wärmemediumdurchgang koaxial an einem Außenumfang
eines Umgehungsdurchgangs angeordnet. Ein Umschaltventil verbindet
einen Abgasdurchgang mit dem Umgehungsdurchgang oder dem Wärmetauschdurchgang. Das
Gerät leitet das Abgas in den Wärmetauschdurchgang
zu einer Zeit ein, wenn das Fahrzeug kalt ist, um die rückgewonnene
Wärme zum Aufwärmen der Brennkraftmaschine etc.
zu verwenden. Nach dem Aufwärmen der Brennkraftmaschine
wird das Abgas in den Umgehungsdurchgang eingeleitet und wird zu
der Außenseite abgegeben.
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In
dem Wärmerückgewinnungsgerät, das in
JP 2008-025557 A beschrieben
wird, sind jedoch ein Durchgangsaufbau zum Ausbilden von zwei oder mehreren
Durchgängen und ein Aufbau zum Umschalten einer Strömung
des Abgases kompliziert.
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Darüber
hinaus, da das Wärmemedium sich in einem heißen
Zustand verschlechtern kann, ist es notwendig, die Strömung
des Abgases zu ändern, um eine Verschlechterung des Wärmemediums
zu verhindern. Aus diesem Grund ist das Umschaltventil installiert.
Jedoch hat das Umschaltventil einen Aufbau, in dem ein Ventilelement,
das sich um eine Ventilachse drehen kann, ein Öffnungsende
eines Umgehungsrohrs öffnet und schließt. Deshalb
ist eine Zuverlässigkeit in einer heißen und korrodierenden
Umgebung niedrig.
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Die
vorliegende Erfindung ist in Anbetracht des vorstehend beschriebenen
Problems gemacht. Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein Abgasbehandlungsgerät vorzusehen, das eine Einrichtung
zum Erwärmen eines Abgaskatalysators an einem Abgasdurchgang
hat und das den Abgaskatalysator durch effizientes Ausnützen
von erzeugter Wärme wirksam erwärmt. Es ist eine
andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Abgasbehandlungsgerät
vorzusehen, das eine Verschlechterung eines Wärmemediums
hemmen kann und eine Haltbarkeit in einer heißen und korrodierenden
Umgebung verbessern kann, um eine Effizienz und Zuverlässigkeit
zu verbessern.
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Um
die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu erreichen, ist ein Abgasbehandlungsgerät
für eine Brennkraftmaschine vorgesehen. Das Abgasbehandlungsgerät
hat einen Abgaskatalysator, eine Erwärmungseinrichtung,
eine stromaufwärtsseitige Wärmetauscheinrichtung,
eine stromabwärtsseitige Wärmetauscheinrichtung,
einen Wärmerückgewinnungsdurchgang, eine Wärmemediumbeförderungseinrichtung
und eine Steuerungseinrichtung. Der Abgaskatalysator ist in einem
Abgasdurchgang der Brennkraftmaschine installiert. Die Erwärmungseinrichtung
erwärmt den Abgaskatalysator. Die stromaufwärtsseitige
Wärmetauscheinrichtung ist an dem Abgasdurchgang an einer
stromaufwärtigen Seite des Abgaskatalysators installiert.
Die stromabwärtsseitige Wärmetauscheinrichtung
ist an dem Abgasdurchgang an einer stromabwärtigen Seite
des Abgaskatalysators installiert. Der Wärmerückgewinnungsdurchgang
verbindet die stromaufwärtsseitige Wärmetauscheinrichtung
mit der stromabwärtsseitigen Wärmetauscheinrichtung,
so dass das Wärmemedium in diesen zirkulieren kann. Die
Wärmemediumbeförderungseinrichtung ist in dem
Wärmerückgewinnungsdurchgang installiert, um eine
Strömung des Wärmemediums in dem Wärmerückgewinnungsdurchgang
zu ermöglichen und zu unterbinden. Die Steuerungseinrichtung
steuert einen Betrieb der Erwärmungseinrichtung und einen
Betrieb der Wärmemediumbeförderungseinrichtung
so, dass das Wärmemedium die Wärme von der stromabwärtsseitigen Wärmetauscheinrichtung
zu der stromaufwärtsseitigen Wärmetauscheinrichtung
oder von der stromaufwärtsseitigen Wärmetauscheinrichtung
zu der stromabwärtsseitigen Wärmetauscheinrichtung
gemäß einer Temperatur des Abgases transportiert,
das von der Brennkraftmaschine in den Abgasdurchgang abgegeben wird.
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Die
Erfindung, zusammen mit zusätzlichen Aufgaben, Merkmalen
und Vorteilen von dieser, wird am Besten von der folgenden Beschreibung,
den angehängten Ansprüchen und den begleitenden
Zeichnungen verstanden.
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1 ist
ein Diagramm, das einen Gesamtaufbau eines Abgasbehandlungsgeräts
für eine Brennkraftmaschine gemäß einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist
ein Diagramm, das einen Betrieb des Abgasbehandlungsgeräts
gemäß der ersten Ausführungsform zeigt,
wenn eine Abgastemperatur niedriger als eine Aktivierungstemperatur
eines Katalysators ist;
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3 ist
ein Diagramm, das einen Betrieb des Abgasbehandlungsgeräts
gemäß der ersten Ausführungsform zeigt,
wenn die Abgastemperatur höher als eine Verschlechterungstemperatur
des Katalysators ist;
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4 ist
ein Diagramm, das einen Betrieb des Abgasbehandlungsgeräts
gemäß der ersten Ausführungsform zeigt,
zu dem ein zweiter Wärmerückgewinnungsdurchgang
hinzugefügt ist, wenn die Abgastemperatur höher
als die Aktivierungstemperatur des Katalysators ist;
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5 ist
ein Graph, der einen Erwärmungseffekt in dem Abgasbehandlungsgerät
gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
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6 ist
ein Graph, der einen Kühleffekt in dem Abgasbehandlungsgerät
gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
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7 ist
eine Querschnittsansicht eines Hauptabschnitts eines Abgasbehandlungsgeräts
für eine Brennkraftmaschine gemäß einer
zweiten Ausführungsform und zeigt dessen Betrieb, wenn
eine Abgastemperatur höher als eine Aktivierungstemperatur
eines Katalysators ist;
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8 ist
eine Querschnittsansicht des Hauptabschnitts des Abgasbehandlungsgeräts
gemäß der zweiten Ausführungsform und
zeigt dessen Betrieb, wenn die Abgastemperatur höher als
eine Verschlechterungstemperatur eines Wärmemediums ist;
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9 ist
eine Querschnittsansicht des Hauptabschnitts des Abgasbehandlungsgeräts
gemäß der zweiten Ausführungsform und
zeigt dessen Betrieb, wenn die Abgastemperatur höher als
eine Verschlechterungstemperatur des Katalysators ist;
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10 ist
ein Diagramm, das einen Gesamtaufbau des Abgasbehandlungsgeräts
gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt;
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11 ist
ein Diagramm, das einen Aufbau einer Wärmemediumbeförderungseinrichtung
zeigt, die ein Hauptbestandteil des Abgasbehandlungsgeräts
gemäß der zweiten Ausführungsform ist;
und
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12 ist
ein Diagramm, das einen Betrieb einer Steuerungseinrichtung in dem
Abgasbehandlungsgerät gemäß der zweiten
Ausführungsform zeigt.
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(Erste Ausführungsform)
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Ein
Abgasbehandlungsgerät gemäß der vorliegenden
Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen
beschrieben. Ein Abgasbehandlungsgerät gemäß einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
nachstehend mit Bezug auf 1 bis 4 beschrieben. 1 zeigt
schematisch einen Gesamtaufbau des Abgasbehandlungsgeräts. 2–4 zeigen
einen Betrieb des Abgasbehandlungsgeräts. 5, 6 zeigen
Effekte des Abgasbehandlungsgeräts. In 1 hat
eine Maschine 1, die eine Brennkraftmaschine ist, einen
allgemeinen Aufbau, in dem eine Antriebsleistung durch Verbrennung
eines Benzinkraftstoffs, Dieselkraftstoffs, etc. erzeugt wird. Die Maschine 1 hat
ein Abgasrohr 11, das mit Brennkammern von jeweiligen Zylindern
verbunden ist, um Abgas, das durch die Verbrennung des Kraftstoffs
erzeugt wird, durch dieses hindurch abzugeben.
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Ein
Abgaskatalysator 2, in dem ein Katalysator aufgenommen
ist, ist in dem Abgasrohr 11 installiert, um schädliche
Bestandteile zu reinigen, die in dem Abgas enthalten sind. Eine
Heizeinrichtung (Erwärmungseinrichtung) 21 ist
an einer stromaufwärtigen Seite des Abgaskatalysators 2 installiert,
um den Abgaskatalysator 2 zu erwärmen. Der Abgaskatalysator 2 kann
irgendeiner von einem bekannten Dreiwege-Abgaskatalysator, der als
ein Abgaskatalysator für eine Benzinmaschine bekannt ist,
einem NOx-Abgaskatalysator, einem katalysierenden DPF (Dieselpartikelfilter)
für eine Dieselmaschine etc. sein. Der Abgaskatalysator 2 hat
einen bekannten allgemeinen Aufbau, in dem ein katalytischer Metallbestandteil
an einem keramischen Wabensubstrat gestützt ist.
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Es
ist bevorzugt, eine Erwärmungsvorrichtung der Kraftstoffverbrennungsbauart,
die eine Kraftstoffverbrennungswärme ausnützt,
als die Heizeinrichtung 21 zu verwenden. In der Erwärmungsvorrichtung
der Kraftstoffverbrennungsbauart wird Kraftstoff, der von einem
Kraftstoffzufuhrdurchgang (nicht gezeigt) zugeführt wird,
in eine Brennkammer der Erwärmungsvorrichtung eingeleitet.
Der Kraftstoff wird in den Brennkammern gezündet und verbrannt,
und das Abgas wird durch die Verbrennungswärme erwärmt.
Dann wird das Abgas in den Abgaskatalysator 2 eingeleitet.
Dieser Aufbau hat den Vorteil, dass das Abgas schnell erwärmt
wird und der Abgaskatalysator effizient erwärmt wird. Darüber
hinaus ist es möglich, eine Temperatur des Abgaskatalysators 2 durch Einstellen
einer Verbrennungsmenge stabil zu steuern. Darüber hinaus
kann auch eine bekannte Fahrzeugheizeinrichtung, wie eine elektrische Heizeinrichtung,
die Wärme erzeugt, wenn sie mit elektrischer Energie beaufschlagt
wird, auch als die Heizeinrichtung 21 verwendet werden.
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Ein
Temperatursensor 22 zum Erfassen einer Temperatur des Abgases,
das von der Maschine 1 abgegeben wird, ist an einer stromaufwärtigen
Seite der Heizeinrichtung 21 installiert. Eine ECU 3,
die als eine Steuerungseinrichtung dient, steuert einen Betrieb
der Heizeinrichtung 21 auf der Basis eines Erfassungsergebnisses
des Temperatursensors 22. Die ECU 3 steuert auch
einen Betrieb eines Wärmerückgewinnungsgeräts
(Wärmerückgewinnungseinrichtung) 4, das
ein charakteristischer Teil der vorliegenden Erfindung ist, um ein
Erwärmen des Abgaskatalysators 2 bei einem Start
der Maschine 1 durchzuführen und um die Temperatur
des Abgaskatalysators 2 nach einem Start in geeigneter
Weise zu halten. Der charakteristische Teil wird nachstehend im Detail
beschrieben.
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Das
Wärmerückgewinnungsgerät 4 hat
zwei Wärmetauscher 41, 42, einen Wärmerückgewinnungsdurchgang 43 und
eine Wärmemediumbeförderungsvorrichtung (Wärmemediumbeförderungseinrichtung) 44.
Der Wärmetauscher (stromaufwärtsseitige Wärmetauscheinrichtung) 41 ist
zwischen der Heizeinrichtung 21 und dem Temperatursensor 22 in dem
Abgasrohr 11 vorgesehen. Der Wärmetauscher (stromabwärtsseitige
Wärmetauscheinrichtung) 42 ist an einer stromabwärtigen
Seite des Abgaskatalysators 2 in dem Abgasrohr 11 installiert.
Der Wärmerückgewinnungsdurchgang 43 verbindet
diese Wärmetauscher 41, 42 miteinander.
Die Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44 dient
zum Zirkulieren eines Wärmemediums durch den Wärmerückgewinnungsdurchgang 43 hindurch.
Der Wärmerückgewinnungsdurchgang 43 hat
einen ersten Durchgang 431 und einen zweiten Durchgang 432.
Der erste Durchgang 431 dient dazu, dass das Wärmemedium
von dem Wärmetauscher 41 zu dem Wärmetauscher 42 strömen
kann. Der zweite Durchgang 432 dient dazu, dass das Wärmemedium
von dem Wärmetauscher 42 zu dem Wärmetauscher 41 strömen
kann. Auf diese Weise bildet der Wärmerückgewinnungsdurchgang 43 einen
Kreis des Wärmemediums, in dem Wärme zwischen
den Wärmetauschern 41, 42 durch das Wärmemedium übertragen
wird, das in dem ersten Durchgang 431 und dem zweiten Durchgang 432 zirkuliert.
Es ist möglich, beispielsweise Maschinenkühlwasser
(Kühlflüssigkeit), Maschinenöl, etc.,
als das Wärmemedium zu verwenden.
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Jeder
der Wärmetauscher 41, 42 hat einen zylindrischen
Körper, der an einer Außenumfangswand des Abgasrohrs 11 angeordnet
ist. Jeder der Wärmetauscher 41, 42 ist
koaxial mit dem Abgasrohr 11 angeordnet. Beide Längsenden
von jedem der Wärmetauscher 41, 42 sind
geschlossen. Ein ringförmiger Raum, der zwischen einer
zylindrischen Wand des Wärmetauschers 41 und der
Außenumfangswand des Abgasrohrs 11 definiert ist,
dient als eine Wärmetauschkammer 41a. In analoger
Weise dient ein ringförmiger Raum, der zwischen einer zylindrischen
Wand des Wärmetauschers 42 und der Außenumfangswand
des Abgasrohrs 11 definiert ist, als eine Wärmetauschkammer 42a.
Jede der Wärmetauschkammern 41a, 42a der
Wärmetauscher 41, 42 hat einen Wärmemediumeinlass
und einen Wärmemediumauslass, die mit dem ersten Durchgang 431 und
dem zweiten Durchgang 432 verbunden sind. In den Wärmetauschkammern 41a, 42a wird
Wärme zwischen dem Abgas und dem Wärmemedium über die
Außenumfangswand des Abgasrohrs 11 ausgetauscht.
Der erste Durchgang 431 ist mit dem Auslass des Wärmetauschers 41 und
mit dem Einlass des Wärmetauschers 42 verbunden.
Der zweite Durchgang 432 ist mit dem Auslass des Wärmetauschers 42 und
mit dem Einlass des Wärmetauschers 41 verbunden.
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1 zeigt
schematisch den Aufbau des Abgasbehandlungsgeräts gemäß der
ersten Ausführungsform. Durchgangsaufbauten und Anordnungen des
ersten Durchgangs 431 und des zweiten Durchgangs 432,
Verbindungsgestaltungen zwischen diesen Durchgängen 431, 432 und
den Wärmetauschkammern 41a, 42a, Anordnungen
der Einlässe und Auslässe der Wärmetauschkammern 41a, 42a sind so
spezifiziert, wie es geeignet ist. Im Allgemeinen sind ein Einlass
und ein Auslass von jeder der Wärmetauschkammern 41a, 42a an
einer und der anderen Seite des ringförmigen Raums ausgebildet.
Deshalb ist ein ringförmiger Durchgang, der sich von dem Einlass
zu dem Auslass erstreckt, in jeder der Wärmetauschkammern 41a, 42a ausgebildet.
Demzufolge kann das Wärmemedium sanft bzw. gleichmäßig durch
die Wärmetauschkammern 41a, 42a hindurchströmen,
um Wärme mit dem Abgas auszutauschen.
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Die
Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44 hat
eine Pumpe, die an dem Wärmerückgewinnungsdurchgang 43 angeordnet
ist. Die Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44 wird
durch die ECU 3 gesteuert, so dass das Wärmemedium
in eine vorbestimmte Richtung strömt. Es ist nicht immer
notwendig, die Pumpe für jeden von dem ersten Durchgang 431 und
dem zweiten Durchgang 432 vorzusehen. Vorausgesetzt, dass
eine Zirkulation des Wärmemediums und ein Wärmetransport
zwischen den Wärmetauschern 41, 42 gewährleistet
sind, ist es möglich, eine Pumpe nur für entweder
den ersten Durchgang 431 oder den zweiten Durchgang 432 vorzusehen.
Die ECU 3 schaltet die Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44 gemäß der
Temperatur des Abgases, die durch den Temperatursensor 22 erfasst wird,
ein und aus, um die Wärme des Abgases von dem Wärmetauscher 41 zu
dem Wärmetauscher 42 oder von dem Wärmetauscher 42 zu
dem Wärmetauscher 41 zu transportieren. Wenn es
nicht notwendig ist, die Wärme zu transportieren, stoppt
die ECU 3 die Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44.
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Ein
Betrieb der ECU 3 in dem Abgasbehandlungsgerät
mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau wird nachstehend mit Bezug
auf 2 bis 4 beschrieben. Die ECU 3 führt
eine Erwärmungssteuerung bei einem Start der Maschine 1 durch,
um die Temperatur des Abgaskatalysators 2 schnell auf eine Aktivierungstemperatur
des Katalysators anzuheben. Des Weiteren hält die ECU 3 die
Temperatur des Abgaskatalysators 2 unterhalb einer Verschlechterungstemperatur
des Katalysators, um eine Säuberungsleistung (auch als
eine Reinigungsleistung bezeichnet) stabil aufrechtzuerhalten. Zu
dieser Zeit wird Wärme durch das Wärmerückgewinnungsgerät 4 wiederverwendet,
um eine effektive Temperatursteuerung zu ermöglichen. Darüber
hinaus wird überschüssige Wärme, die
nicht für die Temperatursteuerung des Abgaskatalysators 2 verwendet
wird, zu anderen Abschnitten zugeführt, um die erzeugte
Wärme wirksamer wieder zu verwenden.
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2 zeigt
einen Fall, wenn die Temperatur des Abgases von der Maschine 1 niedriger
als die Aktivierungstemperatur des Katalysators ist. In diesem Fall
aktiviert die ECU 3 die Heizeinrichtung 21, und
das erwärmte Abgas wird zu dem Abgaskatalysator 2 eingeleitet.
Gleichzeitig aktiviert die ECU 3 die Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44 des
Wärmerückgewinnungsgeräts 4,
so dass das Wärmemedium durch den Wärmerückgewinnungsdurchgang 43 zirkuliert.
Zu einer kalten Zeit ist die Temperatur des Abgases der Maschine 1 niedrig,
und die Abgasreinigungsleistung des Abgaskatalysators 2 ist
verringert. Jedoch wird in der ersten Ausführungsform das
Abgas bei der Heizeinrichtung 21 erwärmt, und dann
erwärmt das erwärmte Abgas den Abgaskatalysator 2 an
der stromabwärtigen Seite der Heizeinrichtung 21.
Das Abgas, das durch den Abgaskatalysator 2 hindurchgegangen
ist, geht dann durch den Wärmetauscher 42 hindurch.
Wenn das Abgas durch den Wärmetauscher 42 hindurchgeht,
tauscht das Abgas Wärme aus mit und strahlt Wärme
ab zu dem Wärmemedium, das durch die Wärmetauschkammer 42a hindurchgeht.
Dann wird das Abgas zu der Außenseite abgegeben.
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Das
Wärmemedium, das die Wärme von dem Abgas aufgenommen
hat, wird von dem zweiten Durchgang 432 des Wärmerückgewinnungsdurchgangs 43 in
den Wärmetauscher 41 an der stromaufwärtigen
Seite des Abgaskatalysators 2 eingeleitet. Während
das Wärmemedium durch die Wärmetauschkammer 41a hindurchgeht,
tauscht das Wärmemedium Wärme aus mit und strahlt
Wärme ab zu dem Abgas, das kälter als das Wärmemedium
ist. Dann wird das Wärmemedium durch den ersten Durchgang 431 wieder
zu dem Wärmetauscher 42 eingeleitet. Auf diese
Weise wird das Abgas durch Wärme erwärmt, die
von einer stromabwärtigen Seite transportiert wird, und
wird durch die Heizeinrichtung 21 weiter erwärmt.
Demzufolge wird die Temperatur des Abgaskatalysators 2 schnell
durch die Wärme des erwärmten Abgases erhöht
und erreicht die Aktivierungstemperatur des Katalysators. Als eine
Folge ist es möglich, eine anfängliche Reinigungsleistung stark
zu verbessern.
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3 zeigt
einen Fall, wenn die Maschine 1 unter einer hohen Last
ist und die Temperatur des Abgases höher als die Verschlechterungstemperatur des
Katalysators in dem Abgaskatalysator 2 ist. In diesem Fall
gibt es die Möglichkeit, dass die Temperatur des Abgaskatalysators 2 übermäßig
ansteigt, so dass der Abgaskatalysator 2 verschlechtert
wird. Deshalb stoppt die ECU 3 den Betrieb der Heizeinrichtung 21,
um das Abgas nicht zu erwärmen. Gleichzeitig aktiviert
die ECU 3 die Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44,
so dass das Wärmemedium durch den Wärmerückgewinnungsdurchgang 43 zirkuliert.
Wenn die Temperatur des Abgases der Maschine 1 hoch ist,
tauscht das Abgas, das durch den Wärmetauscher 42 hindurchgeht,
Wärme aus mit und strahlt Wärme ab zu dem Wärmemedium, das
kälter als das Abgas ist. Dann wird das Abgas zu dem Abgaskatalysator 2 zugeführt.
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Deshalb
wird die Temperatur des Abgases, das in den Abgaskatalysator 2 eingeleitet
wird, verringert, um ein übermäßiges
Erwärmen des Abgaskatalysators 2 zu verhindern
und zu verhindern, dass sich die katalytische Leistung durch Verschlechterung verringert.
Demzufolge wird die Temperatur des Abgaskatalysators 2 in
einem geeigneten Bereich gehalten, so dass der Abgaskatalysator 2 eine
Reinigungsleistung stabil bereitstellen kann. Die Wärme, die
von dem Abgas an dem stromaufwärtsseitigen Wärmetauscher 41 aufgenommen
wird, wird durch das Wärmemedium über den ersten
Durchgang 431 des Wärmerückgewinnungsdurchgangs 43 zu
dem Wärmetauscher 42 an der stromabwärtigen
Seite des Abgaskatalysators 2 transportiert. Die Temperatur
des Abgases wird verringert, wenn es durch den Abgaskatalysator 2 hindurchgeht.
Dann nimmt das Abgas, das durch den Abgaskatalysator 2 hindurchgegangen
ist, Wärme von dem Wärmemedium auf, das durch
die Wärmetauschkammer 42a des Wärmetauschers 42 hindurchgeht,
und wird zu der Außenseite abgegeben. Das Wärmemedium
wird durch Wärmestrahlung zu dem Abgas gekühlt
und wird durch den zweiten Durchgang 432 hindurch wieder
in den Wärmetauscher 41 eingeleitet.
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4 zeigt
einen Fall, wenn die Maschine 1 stabil läuft und
die Temperatur des Abgases höher als die Aktivierungstemperatur
des Katalysators (und niedriger als die Verschlechterungstemperatur
des Katalysators) ist. In diesem Fall kann der Abgaskatalysator 2 durch
Wärme des Abgases ausreichend erwärmt werden.
Deshalb stoppt die ECU 3 den Betrieb der Heizeinrichtung 21.
Darüber hinaus ist es nicht notwendig, die stromabwärtsseitige
Wärme rückzugewinnen und die rückgewonnene
Wärme von der stromabwärtigen Seite zu der stromaufwärtigen
Seite zu transportieren oder die stromaufwärtsseitige Wärme
zu der stromabwärtigen Seite ab- bzw. freizugeben. Deshalb
wird der Betrieb der Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44 des
Wärmerückgewinnungsgeräts 4 auch
gestoppt. Demzufolge wird die Temperatur des Abgaskatalysators 2 stabil
oberhalb der Aktivierungstemperatur gehalten, so dass der Abgaskatalysator 2 eine
hohe Reinigungsleistung bereitstellen kann.
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In
diesem Zustand wird jedoch das Abgas mit einer relativ hohen Temperatur
zu der Außenseite abgegeben. In dieser Hinsicht ist es
möglich, einen zweiten Wärmerückgewinnungsdurchgang 45 und eine
Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 46 hinzuzufügen,
um die Wärme von dem Abgas zu einem anderen Abschnitt eines
Fahrzeugs zu transportieren. Der zweite Wärmerückgewinnungsdurchgang 45 ist
beispielsweise über die Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 46 mit
einer Heizeinrichtung 5 für den Fahrgastinnenraum
verbunden und ist weiter mit der Maschine 1 verbunden.
In analoger Weise zu dem Wärmerückgewinnungsdurchgang 43 ist
der zweite Wärmerückgewinnungsdurchgang 45 mit
dem Wärmetauscher 42 an der stromabwärtigen
Seite des Abgaskatalysators 2 verbunden und hat einen ersten
Durchgang 451 und einen zweiten Durchgang 452.
Der erste Durchgang 451 dient dazu, dass das Wärmemedium
zu der Wärmetauschkammer 42a strömt.
Der zweite Durchgang 452 dient dazu, dass das Wärmemedium
von der Wärmetauschkammer 42a zu der Heizeinrichtung 5 für
den Fahrgastinsassenraum strömt. Zweiwegedurchgänge,
die die Heizeinrichtung 5 für den Fahrgastinsassenraum
und die Maschine 1 verbinden, werden durch allgemein bekannte
Maschinenkühlwasserdurchgänge 51, 52 versorgt.
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In
dem vorstehend beschriebenen Aufbau, wenn die Temperatur des Abgases
höher als die Aktivierungstemperatur des Katalysators ist,
ein Aufwärmen der Maschine 1 noch nicht beendet
ist und es notwendig ist, einen Fahrgastinsassenraum zu erwärmen,
werden die Heizeinrichtung 21 und die Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44 gestoppt, und
nur die Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 46 wird
aktiviert. Deshalb tauscht das relativ heiße Abgas, das
zu dem Wärmetauscher 42 an der stromabwärtigen
Seite des Abgaskatalysators 2 eingeleitet wird, Wärme
aus mit und strahlt Wärme ab zu dem Wärmemedium,
das durch die Wärmetauschkammer 42a hindurchgeht.
Dann wird das Abgas zu der Außenseite abgegeben. Die rückgewonnene
Wärme wird von dem zweiten Durchgang 452 des zweiten Rückgewinnungsdurchgangs 45 durch
die Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 46 hindurch
zu der Heizeinrichtung 5 für den Fahrgastinsassenraum
und zu der Maschine 1 zugeführt, um die Heizeinrichtung 5 für
den Fahrgastinsassenraum und die Maschine 1 zu erwärmen.
Dann wird das Wärmemedium durch den ersten Durchgang 451 hindurch
wieder zu dem Wärmetauscher 42 eingeleitet.
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5 zeigt
einen Erwärmungseffekt des Abgaskatalysators 2 bei
dem Aufbau der ersten Ausführungsform. 5 zeigt Änderungen
der Temperatur des Abgaskatalysators 2, nachdem die Maschine 1 gestartet
worden ist, für jeden Fall von einem Fall, in dem sowohl
die Heizeinrichtung 21 als auch die Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44 aktiviert
sind, einem Fall, in dem nur die Heizeinrichtung 21 aktiviert ist,
und einem Fall, in dem sowohl die Heizeinrichtung 21 als
auch die Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44 gestoppt
sind. Wie in 5 gezeigt ist, beginnt die Temperatur
des Abgaskatalysators 2 zu einem früheren Zeitpunkt
anzusteigen und erreicht die Aktivierungstemperatur des Katalysators
in einer kürzeren Zeit, wenn die Heizeinrichtung 21 aktiviert
ist, als wenn weder die Heizeinrichtung 21 noch die Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44 aktiviert
ist. Durch Aktivieren der Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44 zusätzlich
zu der Heizeinrichtung 21, beginnt die Temperatur des Abgaskatalysators 2 zu
einem noch früheren Zeitpunkt anzusteigen und erreicht
schnell die Aktivierungstemperatur des Katalysators.
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6 zeigt
einen Kühlungseffekt des Abgaskatalysators 2 bei
dem Aufbau der ersten Ausführungsform. Wenn heißes
Abgas von der Maschine 1 unter einer hohen Last etc. abgegeben
wird, kann die Temperatur des Abgaskatalysators 2 die Verschlechterungstemperatur
des Katalysators übersteigen. Selbst in diesem Fall ist
es möglich, die Temperatur des Abgaskatalysators 2 auf
eine Temperatur, die ausreichend niedriger als die Verschlechterungstemperatur
des Katalysators ist, durch Aktivieren der Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44 zu
verringern, um die Wärme von dem Abgas aufzunehmen, bevor
das Abgas in den Abgaskatalysator 2 eingeleitet wird. Der
Effekt des Verringerns der Temperatur des Abgaskatalysators 2 tritt
proportional zu einer Beförderungsgeschwindigkeit des Wärmemediums auf.
Deshalb tritt dieser Effekt stärker auf, wenn die Beförderungsgeschwindigkeit
des Wärmemediums schneller wird.
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(Zweite Ausführungsform)
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Ein
Abgasbehandlungsgerät gemäß einer zweiten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend mit
Bezug auf 7 bis 12 beschrieben.
Das Abgasbehandlungsgerät hat einen Aufbau zum Verhindern
einer Verschlechterung eines Wärmemediums. 7–9 zeigen einen
anderen Aufbau der Wärmetauscher 41, 42. 10 zeigt
einen Gesamtaufbau des Abgasbehandlungsgeräts, in dem diese
Wärmetauscher 41, 42 verwendet werden. 11 zeigt
ein Beispiel eines spezifischen Aufbaus der Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44. 12 ist
ein Zeitablaufdiagramm, das einen Betrieb der Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44 zeigt.
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In 7 hat
jeder der Wärmetauscher 41, 42 der zweiten
Ausführungsform einen zweilagigen zylindrischen Körper,
der an einer Außenumfangswand des Abgasrohrs 11 angeordnet
ist. Der zweilagige zylindrische Körper ist koaxial mit
dem Abgasrohr 11 angeordnet und beide Längsenden
des zweilagigen zylindrischen Körpers sind geschlossen.
Ein ringförmiger Raum, der zwischen einer radial inneren
zylindrischen Wand des Wärmetauschers 41 und der
Außenumfangswand des Abgasrohrs 11 definiert ist, dient
als eine innere Kammer 41b. Ein ringförmiger Raum,
der zwischen der radial inneren Wand und einer radial äußeren
zylindrischen Wand des Wärmetauschers 41 definiert
ist, dient als eine äußere Kammer 41c.
In einer analogen Weise dient ein ringförmiger Raum, der
zwischen einer radial inneren zylindrischen Wand des Wärmetauschers 42 und
der Außenumfangswand des Abgasrohrs 11 definiert
ist, als eine innere Kammer 42b. Ein ringförmiger
Raum, der zwischen der radial inneren zylindrischen Wand und einer
radial äußeren zylindrischen Wand des Wärmetauschers 42 definiert
ist, dient als eine äußere Kammer 42c.
Die innere Kammer 41b und die äußere Kammer 41c bilden
eine Wärmetauschkammer 41a. Die innere Kammer 42b und
die äußere Kammer 42c bilden eine Wärmetauschkammer 42a.
Wie in 7 bis 9 gezeigt ist, wird gemäß der
Temperatur des Abgases von der Maschine 1 eine Einleitung
des Wärmemediums von dem ersten und dem zweiten Durchgang 431, 432 des
Wärmerückgewinnungsdurchgangs 43 zu den
innere Kammern 41b, 42b oder den äußeren
Kammern 41c, 42c umgeschaltet.
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Wie
in 10 gezeigt ist, hat in der zweiten Ausführungsform
der erste Durchgang 431 des Wärmerückgewinnungsdurchgangs 43 einen
inneren Durchgang 431a und einen äußeren
Durchgang 431b. Der zweite Durchgang 432 des Wärmerückgewinnungsdurchgangs 43 hat
einen inneren Durchgang 432a und einen äußeren
Durchgang 432b. Wie in 7, 8 gezeigt
ist, sind die inneren Durchgänge 431a, 432a mit
den entsprechenden inneren Kammern 41b, 42b der
Wärmetauschkammern 41a, 42a verbunden.
Die äußeren Durchgänge 431b, 432b sind
mit den entsprechenden äußeren Kammern 41c, 42c der
Wärmetauschkammern 41a, 42a verbunden.
Ein Einlass und ein Auslass von jeder der inneren und äußeren
Kammern 41b, 41c, 42b, 42c, mit
denen der innere Durchgang 431a, 432a oder der äußere
Durchgang 431b, 432b verbunden ist, sind an einer
Seite und der anderen Seite des ringförmigen Raums ausgebildet.
Demzufolge kann das Wärmemedium sanft bzw. gleichmäßig
durch die inneren und äußeren Kammern 41b, 41c, 42b, 42c strömen. Darüber
hinaus ist der Einlass der inneren Kammer 41b an einer
entgegengesetzten Seite zu dem Einlass der äußeren
Kammer 41c angeordnet und umgekehrt. In einer analogen
Weise ist der Einlass der inneren Kammer 42b an einer entgegengesetzten Seite
zu dem Einlass der äußeren Kammer 42c angeordnet
und umgekehrt. Deshalb ist eine Strömungsrichtung des Wärmemediums
in der inneren Kammer 41b, 42b entgegengesetzt
zu der in der äußeren Kammer 41c, 42c.
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In
der zweiten Ausführungsform ist die Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44 an
dem zweiten Durchgang 432 des Wärmerückgewinnungsdurchgangs 43 angeordnet,
durch den das Wärmemedium von dem Wärmetauscher 42 zu
dem Wärmetauscher 41 strömt. 11 zeigt
einen detaillierten Aufbau der Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44.
Wie in 11 gezeigt ist, hat die Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44 einen
Wärmemediumtank 441, ein Öffnungs-/Schließventil 442,
eine Pumpe 444 und ein Durchgangsumschaltventil 445. Der
Wärmemediumtank 441 ist durch den inneren Durchgang 431a und
den äußeren Durchgang 431b mit dem Wärmetauscher 42 verbunden.
Die Pumpe 444 ist durch das Öffnungs-/Schließventil 442 mit dem
Wärmemediumtank 441 verbunden. Das Durchgangsumschaltventil 445 schaltet
einen Durchgang zum Zuführen des Wärmemediums
zu dem inneren Durchgang 432a oder zu dem äußeren
Durchgang 432b des zweiten Durchgangs 432 an der
Seite des Wärmetauschers 41 um.
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Ein
Lufteinlassventil 443 ist mit einem Durchgang zwischen
dem Öffnungs-/Schließventil 442 und der
Pumpe 444 verbunden. Falls ein Betrieb der Pumpe 444 in
einem Zustand aktiviert ist, in dem das Öffnungs-/Schließventil 442 geschlossen
ist, wird deshalb durch den Unterdruck der Pumpe 444 Luft
in den Durchgang eingeleitet. Des Weiteren ist es durch Umschalten
des Durchgangsumschaltventils 445 möglich, entweder
das Wärmemedium oder Luft zu dem inneren Durchgang 431a, 432a oder
zu dem äußeren Durchgang 431b, 432b einzuleiten.
Darüber hinaus ist der innere Durchgang 432a des
zweiten Durchgangs 432 an der Seite des Wärmetauschers 42 über
ein Rückstromverhinderungsventil 446 mit dem Wärmemediumtank 441 verbunden.
In analoger Weise ist der äußere Durchgang 432b des
zweiten Durchgangs 432 an der Seite des Wärmetauschers 42 über
ein Rückstromverhinderungsventil 447 mit dem Wärmemediumtank 441 verbunden.
Der Wärmemediumtank 441 ist mit einem Entlüftungsventil 448 versehen.
Deshalb wird die Luft, die von dem inneren Durchgang 432a und
dem äußeren Durchgang 432b in den Wärmemediumtank 441 geströmt
ist, von dem Entlüftungsventil 448 abgegeben,
und nur das Wärmemedium wird in dem Wärmemediumtank 441 aufbewahrt
bzw. zurückgehalten.
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Wie
in der ersten Ausführungsform steuert die ECU 3 die
Heizeinrichtung 21 und die Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44 des
Wärmerückgewinnungsgeräts 4 auf
der Basis des Erfassungsergebnisses des Temperatursensors 22,
um eine Temperatursteuerung des Abgaskatalysators 2 durchzuführen.
In der zweiten Ausführungsform wird eine Einleitung des
Wärmemediums in die inneren Kammern 41b, 42b und
die äußeren Kammern 41c, 42c der
Wärmetauscher 41, 42 durch ein Einschalten/Ausschalten
des Öffnungs-/Schließventils 442, ein
Einschalten/Ausschalten der Pumpe 444 und ein Umschalten
des Durchgangsumschaltventils 445 in der Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44 gesteuert.
Demzufolge wird eine Wärme wirksam zurückgewonnen,
während eine Verschlechterung des Wärmemediums
verhindert wird.
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Ein
Betrieb der ECU 3 in dem Abgasbehandlungsgerät,
das den vorstehenden Aufbau hat, wird nachstehend mit Bezug auf 7–9, 12 beschrieben.
Die folgende Beschreibung basiert auf der Annahme, dass die Verschlechterungstemperatur des
Wärmemediums beispielsweise 180°C in den inneren
Kammern 41b, 42b und 500°C in den äußeren Kammern 41c, 42c ist,
die Aktivierungstemperatur des Katalysators in dem Abgaskatalysator 2 beispielsweise
250°C ist und die Verschlechterungstemperatur des Katalysators
beispielsweise 500°C ist. 7 zeigt
den Fall, in dem die Temperatur des Abgases von der Maschine 1 niedriger
als die Aktivierungstemperatur des Katalysators ist. In diesem Fall aktiviert
die ECU 3 die Heizeinrichtung 21 in 10, und
das erwärmte Abgas wird zu dem Abgaskatalysator 2 eingeleitet.
Gleichzeitig öffnet die ECU 3 das Öffnungs-/Schließventil 442 und
aktiviert die Pumpe 444 der Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44, so
dass das Wärmemedium durch den Wärmerückgewinnungsdurchgang 43 hindurchgeht.
Das Durchgangsumschaltventil 445 wird zu einer Seite des
inneren Durchgangs 432a des zweiten Durchgangs 432 umgeschaltet.
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Demzufolge
wird, wie in 7 gezeigt ist, das Wärmemedium
in die inneren Kammern 41b, 42b in den Wärmetauschkammern 41a, 42a der
Wärmetauscher 41, 42 eingeleitet. Zu
dieser Zeit sind Luftschichten in den äußeren
Kammern 41c, 42c ausgebildet. Die Luftschichten
wirken als Wärmehalteschichten zum Hemmen einer Wärmestrahlung
von den inneren Kammern 41b, 42b, in denen das
Wärmemedium strömt, zu der Außenseite.
Das heißt in der inneren Kammer 42b des Wärmetauschers 42 nimmt
das Wärmemedium eine Wärme von dem Abgas wirksam
auf, und dann wird das Wärmemedium durch den zweiten Durchgang 432 hindurch
zu der inneren Kammer 41b des Wärmetauschers 41 eingeleitet.
In der inneren Kammer 41b des Wärmetauschers 41 wird
die rückgewonnene Wärme zu dem Abgas übertragen,
ohne zu der Außenseite freigesetzt zu werden. Demzufolge
wird die Wärme des Abgases wirksam genützt, und
es ist möglich, die Temperaturerhöhung des Abgaskatalysators 2 zu
fördern.
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8 zeigt
den Fall, in dem die Temperatur des Abgases von der Maschine 1 höher
als die Verschlechterungstemperatur (beispielsweise 180°C) des
Wärmemediums ist. Vor diesem Zustand aktiviert die ECU 3 die
Heizeinrichtung 21, aktiviert die Pumpe 444 der
Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44, schaltet
das Durchgangsumschaltventil 445 zu einer Seite des inneren
Durchgangs 432a des zweiten Durchgangs 432 und
schließt das Öffnungs-/Schließventil 442 (siehe 12).
Dann wird eine Zufuhr des Wärmemediums von dem Wärmemediumtank 441 gestoppt,
und das Lufteinlassventil 443 wird durch den Unterdruck
der Pumpe 444 geöffnet. Deshalb wird Luft von
dem Durchgangsumschaltventil 445 in den inneren Durchgang 432a des
zweiten Durchgangs 432 eingeleitet.
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Demzufolge
wird, wie in 8 gezeigt ist, die Luft in die
inneren Kammern 41b, 42b in den Wärmetauschkammern 41a, 42a der
Wärmetauscher 41, 42 eingeleitet. Anschließend
wird das Durchgangsumschaltventil 445 zu einer Seite des äußeren
Durchgangs 432b des zweiten Durchgangs 432 umgeschaltet,
und das Öffnungs-/Schließventil 442 ist
in diesem Zustand geöffnet. Dann wird das Wärmemedium
von dem Wärmemediumtank 441 zu dem äußeren
Durchgang 432b des zweiten Durchgangs 432 zugeführt
und wird in die äußeren Kammern 41c, 42c der
Wärmetauschkammern 41a, 42a eingeleitet.
Zu dieser Zeit sind Luftschichten in den inneren Kammern 41b, 42b ausgebildet
und arbeiten als Wärmeisolationsschichten, die zwischen
den äußeren Kammern 41c, 42c und
dem Abgasrohr 11 angeordnet sind. Das heißt durch
Vermeiden eines direkten Kontakts des Wärmemediums in den äußeren
Kammern 41c, 42c mit dem Abgasrohr 11,
in dem heißes Abgas strömt, wird die Wärme
effektiv ausgetauscht, wird die rückgewonnene Wärme
wiederverwendet und die Temperatur des Abgaskatalysators 2 wird schnell
auf die Aktivierungstemperatur des Katalysators angehoben, während
eine Verschlechterung des Wärmemediums verhindert wird.
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Wie
in 12 gezeigt ist, wenn die Temperatur des Abgases
von der Maschine 1 die Aktivierungstemperatur (beispielsweise
250°C) des Katalysators erreicht, wird die Heizeinrichtung 21 zum
Erwärmen des Abgaskatalysators 2 gestoppt. Wenn
die Temperatur des Abgases von der Maschine 1 weiter erhöht
wird und annähernd die Verschlechterungstemperatur (beispielsweise
500°C) des Wärmemediums erreicht, das durch die äußeren
Kammern 41c, 42c hindurchströmt, schließt
die ECU 3 das Öffnungs-/Schließventil 442 der
Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44.
Dann wird das Lufteinlassventil 443 durch den Unterdruck
der Pumpe 444 geöffnet. Deshalb wird die Luft
von dem Durchgangsumschaltventil 445 zu dem äußeren
Durchgang 432b des zweiten Durchgangs 432 angesaugt
und wird in die äußeren Kammern 41c, 42c eingeleitet.
Dann wird die Pumpe 444 gestoppt. Demzufolge bilden sich
sowohl in den inneren Kammern 41b, 42b und den äußeren
Kammern 41c, 42c der Wärmetauschkammern 41a, 42a stagnierende
Luftschichten.
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9 zeigt
den Fall, in dem die Temperatur des Abgases von der Maschine 1 höher
wird als die Verschlechterungstemperatur (beispielsweise 900°C)
des Katalysators in dem Abgaskatalysator 2. In diesem Fall,
während die Luftschichten in den inneren Kammern 41b, 42b und
den äußeren Kammern 41c, 42c der
Wärmetauschkammern 41a, 42a ausgebildet
sind, wie in 9 gezeigt ist, schaltet die ECU 3 das
Durchgangsumschaltventil 445 der Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44 in 10 zu einer
Seite des inneren Durchgangs 432a des zweiten Durchgangs 432 und
aktiviert in diesem Zustand die Pumpe 444.
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Demzufolge
strömt Luft zwischen den Wärmetauschern 41, 42 als
Wärmeübertragungseinrichtung. Das heißt,
da das Öffnungs-/Schließventil 442 geschlossen
ist, wird die Luft von dem Lufteinlassventil 443 durch
den Unterdruck der Pumpe 444 angesaugt. Dann wird die Luft
von dem Durchgangsumschaltventil 445 durch den inneren
Durchgang 432a des zweiten Durchgangs 432 hindurch
zu dem Wärmetauscher 41 an der stromaufwärtigen
Seite des Abgaskatalysators 2 zugeführt. In dem
Wärmetauscher 41 wird Wärme des heißen
Abgases zu der Luft abgestrahlt, die durch die innere Kammer 41b der Wärmetauschkammer 41a strömt.
Dann wird die Luft durch den inneren Durchgang 431a des
ersten Durchgangs 431 zu dem Wärmetauscher 42 an
der stromabwärtigen Seite des Abgaskatalysators 2 zugeführt.
In dem Wärmetauscher 42 wird die Wärme, die
durch die Luft transportiert wird, die durch die innere Kammer 42b der
Wärmetauschkammer 42a strömt, zu dem
relativ kalten Abgas abgestrahlt. Deshalb wird verhindert, dass
heißes Abgas, das eine Temperatur hat, die höher
als die Verschlechterungstemperatur des Katalysators ist, in den
Abgaskatalysator 2 strömt. Deshalb ist es möglich,
eine Verschlechterung des Abgaskatalysators 2 zu hemmen, und
zu ermöglichen, dass der Abgaskatalysator 2 eine
sehr gute Reinigungsleistung bereitstellt.
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Wie
vorstehend beschrieben ist, ist es gemäß der vorliegenden
Erfindung möglich, die Abgaswärme effizient wiederzuverwenden,
um eine Verschlechterung eines Wärmemediums und eines Abgaskatalysators
durch heißes Abgas zu hemmen, und um eine effiziente Temperatursteuerung
des Abgaskatalysators zu realisieren. Deshalb kann das Abgasbehandlungsgerät,
das einen relativ einfachen Aufbau hat, eine hohe Leistung und eine
hohe Zuverlässigkeit bereitstellen.
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Zusätzliche
Vorteile und Modifikationen kommen dem Fachmann leicht in den Sinn.
Die Erfindung in ihrer breiteren Hinsicht ist deshalb nicht auf
die spezifischen Details, das repräsentative Gerät
und die veranschaulichenden Beispiele beschränkt, die gezeigt
und beschrieben sind.
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Ein
Abgaskatalysator (2) und eine Heizeinrichtung (21)
sind in einem Abgasdurchgang (11) der Brennkraftmaschine
installiert. Ein stromaufwärtsseitiger Wärmetauscher
(41) und ein stromabwärtsseitiger Wärmetauscher
(42), die durch einen Wärmerückgewinnungsdurchgang
(43) verbunden sind, sind an beiden Seiten des Abgaskatalysators
(2) installiert. Eine Wärmemediumbeförderungsvorrichtung (44)
ist in dem Wärmerückgewinnungsdurchgang (43)
installiert, um eine Strömung des Wärmemediums
in dem Wärmerückgewinnungsdurchgang (43) zu
ermöglichen und zu unterbinden. Ein Steuergerät (3)
steuert die Heizeinrichtung (21) und die Wärmemediumbeförderungsvorrichtung
(44), so dass das Wärmemedium die Wärme
von dem stromabwärtsseitigen Wärmetauscher (42)
zu dem stromaufwärtsseitigen Wärmetauscher (41)
oder von dem stromaufwärtsseitigen Wärmetauscher
(41) zu dem stromabwärtsseitigen Wärmetauscher
(42) gemäß einer Temperatur des Abgases
transportiert, das von der Brennkraftmaschine in den Abgasdurchgang
(11) abgegeben wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2002-047922
A [0002, 0003]
- - JP 2008-025557 A [0003, 0004, 0005]