DE60208613T2

DE60208613T2 - Gerät zur Zustandsbestimmung eines Abgasreinigers

Info

Publication number: DE60208613T2
Application number: DE60208613T
Authority: DE
Inventors: Masaki 1-4-1 Chuo Wako-shi Ueno; Yoshihisa 1-4-1 Chuo Wako-shi Iwaki; Masahiro 1-4-1 Chuo Wako-shi Sato; Tetsuo 1-4-1 Chuo Wako-shi Endo; Shiro 1-4-1 Chuo Wako-shi Takakura
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2001-09-07
Filing date: 2002-09-06
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2022-09-07
Also published as: US6758033B2; EP1291503A2; CA2401410A1; EP1291503B1; CA2401410C; JP2003155924A; JP3926694B2; EP1291503A3; DE60208613D1; US20030056496A1; ES2256376T3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung:
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Zustandbestimmungsvorrichtung für einen Abgasreiniger, der von einer Brennkraftmaschine abgegebene Abgase reinigt, und insbesondere eine Zustandbestimmungsvorrichtung für einen Abgasreiniger, der Abgase reinigt, indem er in den Abgasen enthaltene Kohlenwasserstoffe mit einem Adsorbens adsorbiert.
Beschreibung vom Stand der Technik:
Ein Typ von Brennkraftmaschine ist mit einem Adsorbens versehen, das in deren Auspuffsystem angeordnet ist, um beim Starten der Maschine Kohlenwasserstoffe in den Abgasen zu adsorbieren. Das Adsorbens hat auf seiner Oberfläche z.B. Zeolit, sodass in den Abgasen enthaltene Kohlenwasserstoffe in die Poren des Zeolits eindringen und von dem Adsorbens adsorbiert werden, wenn die Kohlenwasserstoffe durch das Adsorbens hindurchtreten. Wenn das Adsorbens durch die Abgase auf eine vorbestimmte Temperatur oder darüber erhitzt wird (z.B. 100–250 °C), desorbiert das Adsorbens die einmal adsorbierten Kohlenwasserstoffe, welche durch eine AGR-Leitung oder dgl. zur Brennkraftmaschine rückgeführt werden. Während in der vorstehenden Weise die Adsorption und Desorption der Kohlenwasserstoffe in dem Adsorbens wiederholt wird, kann ein langfristiger Gebrauch des Adsorbens zu einer allmählich erhöhten Menge von Restkohlenwasserstoffen führen, die nicht desorbiert werden können, sowie zu gebrochenen Poren des Adsorbens. Im Ergebnis altert das Adsorbens, wodurch die Kohlenwasserstoff-Adsorptionsfähigkeiten in dem Adsorbens allmählich schlechter werden. Wenn die Brennkraftmaschine in diesem Zustand startet, werden von dem Adsorbens nicht adsorbierte Kohlenwasserstoffe nach außen abgegeben. Daher gibt es Bedarf nach der Bestimmung des Zustands des Adsorbens, insbesondere von dessen Alterung.
Der Anmelder hat z.B. in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2001-233811 eine Alterungsbestimmungsvorrichtung vorgeschlagen, um die Alterung eines solchen Adsorbens zu bestimmen. Diese Alterungsbestimmungsvorrichtung nutzt den Vorteil einer proportionalen Beziehung, die sich zwischen den Fähigkeiten des Adsorbens, Kohlenwasserstoffe und Feuchtigkeit zu adsorbieren, findet, und erfasst die Feuchtigkeit von Abgasen, die durch das Adsorbens hindurchgetreten sind, mit einem Feuchtigkeitssensor, um die schlechter gewordenen Eigenschaften des Adsorbens, Kohlenwasserstoffe und Feuchtigkeit zu adsorbieren, zu bestimmen, d.h. die Alterung des Adsorbens. Insbesondere setzt die Alterungsbestimmungsvorrichtung eine vorbestimmte Zeit, die erforderlich ist, damit eine erfasste Feuchtigkeit des Feuchtigkeitssensors um einen vorbestimmten Wert ansteigt, der einem allmählichen Anstieg der Feuchtigkeit von Abgasen zugeordnet ist, die durch das Adsorbens hindurchtritt, während Feuchtigkeit in den Abgasen durch das Adsorbens adsorbiert wird, nach dem Start der Maschine, entsprechend der Feuchtigkeit beim Start und dgl., in Bezug auf ein normales Adsorbens, das nicht gealtert ist, und misst eine Zeit, die die erfasste Feuchtigkeit tatsächlich braucht, um den vorbestimmten Wert anzusteigen. Wenn dann die gemessene Zeit kürzer ist als die vorbestimmte Zeit, wird aus der Tatsache, dass die Anstiegsgeschwindigkeit der erfassten Feuchtigkeit höher ist oder die erfasste Feuchtigkeit zu einer früheren Zeit anzusteigen beginnt, als wenn ein normales Adsorbens verwendet wird, wird bestimmt, dass das Adsorbens gealtert ist.
Jedoch könnte die oben beschriebene Alterungsbestimmungsvorrichtung nicht in der Lage sein, eine ausreichende Bestimungsgenauigkeit zur Bestimmung des Adsorbens zu gewährleisten, weil die mit dem Feuchtigkeitssensor erfasste Feuchtigkeit mit einer unterschiedlichen Anstiegsrate oder einer unterschiedlichen Zeitgebung, in Abhängigkeit vom Temperaturzustand des Auspuffsystems beim Start der Brennkraftmaschine, ansteigt.
Insbesondere, wenn z.B. die Brennkraftmaschine kalt gestartet wird, wird die durch die Abgase erzeugte Wärme von einem Auspuffsystem abgeführt, die im Wesentlichen die gleiche Temperatur wie die Startumgebung (Außenlufttemperatur) hat, sodass die Temperatur der Abgase an einer Stelle, der weiter stromab des Auspuffsystems liegt, niedriger ist. Wenn dann die Temperatur auf den Taupunkt (z.B. 50–60 °C) abnimmt, beginnt die Feuchtigkeit in den Abgasen zu kondensieren und haftet an der Innenoberfläche des Auspuffrohrs und dgl. an, sodass die Feuchtigkeit in den Abgasen an einer Stelle, die weiter stromab in dem Auspuffsystem liegt, weiter abnimmt. Diese Kondensation tritt stärker und zu einer früheren Zeit und an einer weiter stromauf liegenden Stelle in dem Auspuffsystem auf, wenn das Auspuffsystem beim Start eine niedrigere Temperatur hat. Aus diesem Grund besteht die Tendenz, dass die erfasste Feuchtigkeit eine geringere Anstiegsrate aufzeigt, weil das Adsorbens mit Abgasen mit weniger Feuchtigkeit versorgt wird, d.h. mit geringerer Feuchtigkeit, wenn an einer Stelle stromauf des Adsorbens die Kondensation auftritt. Diese Tendenz wird stärker, wenn das Auspuffsystem niedrigere Temperaturen hat, wenn die Brennkraftmaschine gestartet wird.
Auch desorbiert das Adsorbens, wie oben beschrieben, Kohlenwasserstoffe, wenn es auf eine vorbestimmte Temperatur oder darüber erhitzt ist, und tendiert zu einer höheren Adsorptionsleistung von Kohlenwasserstoffen, wenn die Temperatur niedriger ist als die Temperatur, bei der die Desorption beginnt (z.B. 50 °C) oder darunter. Diese Tendenz findet sich ähnlich in der Feuchtigkeitsadsorptionsleistung wie auch in der Kohlenwasserstoffadsorptionsleistung. Wenn daher die Brennkraftmaschine kalt gestartet wird, steigt die erfasste Feuchtigkeit mit einer späteren Zeitgebung, weil eine größere Feuchtigkeitsmenge in den Abgasen im Adsorbens adsorbiert wird, wenn die Temperatur des Adsorbens, die im Wesentlichen die gleiche Temperatur wie die Temperatur im Auspuffsystem ist, niedriger ist.
Während wie oben beschrieben die erfasste Feuchtigkeit mit einer unterschiedlichen Rate und unterschiedlicher Zeitgebung in Abhängigkeit vom Temperaturzustand des Auspuffsystems beim Start der Brennkraftmaschine ansteigt, setzt die vorgenannte Alterungsbestimmungsvorrichtung lediglich eine Zeit, die seit dem Start abgelaufen ist, als Parameter zur Bestimmung einer Alterung des Adsorbens, sodass sie nur eine ungenügende Genauigkeit zur Bestimmung der Alterung bietet, und daher in dieser Hinsicht Raum für eine Verbesserung belässt.
Die EP-A-1132589 als Stand der Technik gemäß Art. 54(3) und (4) EPÜ offenbart einen Temperatursensor 24 zum Erfassen einer Temperatur TTRS des KW-Adsorbens 16. Jedoch wird die von dem Temperatursensor 24 erfasste KW-Adsorbenstemperatur TTRS nur zur Berechnung der absoluten Sättigungsfeuchtigkeit DS verwendet (Schritt 2, 4), und die berechnete absolute Sättigungsfeuchtigkeit DS wird nur zum Setzen eines Alterungserfassungsausführungsflag f_MCNDTRS verwendet (Schritte 5, 6 und 8 von 3), d.h. zur Bestimmung, ob die Ausführungsbedingung zur Alterungsbestimmung des KW-Adsorbens 16 erfüllt ist oder nicht. Ferner offenbart dieses Dokument einen Ansauglufttemperatursensor 27 zum Erfassen einer Ansauglufttemperatur TA. Jedoch wird die Ansauglufttemperatur TA nur zur Bestimmung benutzt, ob die Ausführungsbedingung für die Feuchtigkeitserfassung (Schritt 106 von 11) erfüllt ist oder nicht.
AUFGABE UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist durchgeführt worden, um die oben erwähnten Probleme zu lösen, und eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zustandbestimmungsvorrichtung für einen Abgasreiniger bereitzustellen, der in der Lage ist, den Zustand des Abgasreinigers, der ein Adsorbens zum Adsorbieren von Kohlenwasserstoffen enthält, einschließlich einer Alterung des Adsorbens, entsprechend dem Temperaturzustand eines Auspuffsystems in einer Brennkraftmaschine akkurat zu bestimmen.
Zur Lösung der obigen Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung eine Zustandbestimmungsvorrichtung für einen Abgasreiniger vor, der in einem Auspuffsystem einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, um einen Zustand des Abgasreinigers zu bestimmen, der ein Adsorbens enthält, das in der Lage ist, Kohlenwasserstoffe und Feuchtigkeit in Abgasen zu adsorbieren. Die Zustandsbestimmungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Feuchtigkeitssensor umfasst, der nahe dem Adsorbens in dem Auspuffsystem angeordnet ist, um eine Feuchtigkeit in dem Auspuffrohr des Auspuffsystems zu erfassen; ein Temperaturzustanderfassungsmittel zum Erfassen eines Temperaturzustands in dem Auspuffsystem; und ein Adsorptionszustandbestimmungsmittel zum Bestimmen eines Zustands des Adsorbens gemäß der Feuchtigkeit in dem Auspuffrohr, die von dem Feuchtigkeitssensor erfasst wird, und dem Temperaturzustand in dem Auspuffsystem, das von dem Temperaturzustanderfassungsmittel erfasst wird.
Gemäß dieser Zustandbestimmungsvorrichtung für einen Abgasreiniger erfasst der Feuchtigkeitssensor, der nahe dem Adsorbens in dem Auspuffsystem angeordnet ist, eine Feuchtigkeit in einem Auspuffrohr des Auspuffsystems, während das Temperaturzustanderfassungsmittel einen Temperaturzustand in dem Auspuffsystem erfasst. Dann bestimmt das Adsorbenszustandbestimmungsmittel den Zustand des Adsorbens gemäß den Ergebnissen der Bestimmungen. Da die Fähigkeiten des Adsorbens, Kohlenwasserstoffe und Feuchtigkeit zu adsorbieren, in einer proportionalen Beziehung stehen, hat die mit dem Feuchtigkeitssensor erfasste Feuchtigkeit eine hohe Korrelation zu den tatsächlich adsorbierten Kohlenwasserstoffen in dem Adsorbens. Auch steigt, wie oben erwähnt, die mit dem Feuchtigkeitssensor erfasste Feuchtigkeit mit einer unterschiedlichen Rate und einer unterschiedlichen Zeitgebung in Abhängigkeit vom Temperaturzustand in dem Auspuffsystem. Wenn daher der Temperaturzustand in dem Auspuffsystem, zusätzlich zur Feuchtigkeit im Auspuffrohr, als Parameter dazu benutzt wird, die Zustandsbestimmung durchzuführen, kann der Adsorbenszustand akkurat bestimmt werden, einschließlich der Adsorption und Desorption von Kohlenwasserstoffen in dem Adsorbens, Alterung des Adsorbens und dgl., während sich die tatsächliche Temperatur der Abgase in dem Bestimmungsergebnis widerspiegelt.
Bevorzugt umfasst die Zustandsbestimmungsvorrichtung für einen Abgasreiniger ferner ein Wärmemengenberechnungsmittel zum Berechnen der von der Brennkraftmaschine dem Auspuffsystem zugeführten Wärmemenge, nachdem die Brennkraftmaschine gestartet ist, worin das Adsorbenszustandbestimmungsmittel ferner den Zustand des Adsorbens ferner entsprechend der von dem Wärmemengenberechnungsmittel berechneten Wärmemenge bestimmt.
Gemäß dieser bevorzugten Ausführung der Zustandsbestimmungsvorrichtung berechnet das Wärmemengenberechnungsmittel die Wärmemenge, die von der Brennkraftmaschine zu dem Auspuffsystem nach dem Start der Brennkraftmaschine zugeführt wird, und das Adsorbenszustandbestimmungsmittel bestimmt ferner den Zustand des Adsorbens gemäß der mit dem Wärmemengenberechnungsmittel berechneten Wärmemenge. Daher ist es möglich, den Zustand des Adsorbens akkurat zu bestimmen, während sich zusätzlich die Zustände des Auspuffsystems und eine Temperaturänderung (Anstieg des Adsorbens nach dem Start) das Bestimmungsergebnis widerspiegeln.
Bevorzugt umfasst die Zustandbestimmungsvorrichtung für einen Abgasreiniger ein Schwellenwertbestimmungsmittel zum Bestimmen eines Schwellenwerts auf der Basis des Temperaturzustands in dem Auspuffsystem, der zu der Zeit erfasst wird, zu der der Verbrennungsmotor gestartet wird, worin das Wärmemengenberechnungsmittel ein Akkumulierte-Kraftstoffeinspritzmenge-Berechnungsmittel enthält, um die der Brennkraftmaschine seit deren Start zugeführte akkumulierte Kraftstoffmenge als die Wärmemenge zu berechnen, und wobei das Adsorbenszustandbestimmungsmittel den Zustand des Adsorbens auf der Basis eines Vergleichsergebnisses zwischen der akkumulierten Kraftstoffmenge seit dem Start der Brennkraftmaschine und dem Schwellenwert bestimmt, wenn ein Änderungsbetrag des Werts, der von dem Feuchtigkeitssensor nach dem Start der Brennkraftmaschine erfasst wird, einen dafür gesetzten vorbestimmten Wert überschreitet.
Gemäß dieser bevorzugten Ausführung der Zustandbestimmungsvorrichtung kann der Zustand des Adsorbens zu einer geeigneten Zeitgebung bestimmt werden, zu der ein Änderungsbetrag des von dem Feuchtigkeitssensor erfassten Werts nach dem Start der Brennkraftmaschine den dafür gesetzten vorbestimmten Wert überschreitet, d.h. bei der die Feuchtigkeit in dem Auspuffrohr ausreichend zunimmt (ansteigt), wenn die Adsorption des Adsorbens allmählich gesättigt wird. Auch wird der Zustand des Adsorbens auf der Basis des Vergleichsergebnisses der akkumulierten Kraftstoffmenge, die der Brennkraftmaschine seit dem Start zugeführt wird, zu der Zeit, zu der die Feuchtigkeit in dem Auspuffrohr ausreichend ansteigt, mit dem vom Schwellenwertbestimmungsmittel bestimmten Schwellenwert bestimmt. Dieser Schwellenwert spiegelt den Temperaturzustand in dem Auspuffsystem bei dem Start der Brennkraftmaschine wider, während die akkumulierte Kraftstoffmenge die Wärmemenge anzeigt, die nach dem Start dem Auspuffsystem zugeführt wurde. Durch Bestimmung des Zustands des Adsorbens auf der Basis des Vergleichsergebnisses der akkumulierten Kraftstoffmenge mit dem Schwellenwert kann daher der Zustand des Adsorbens genauer bestimmt werden, während sich die tatsächlichen Temperaturen des Auspuffsystems und des Adsorbens beim Start der Brennkraftmaschine und nach dem Start auf das Bestimmungsergebnis gut widerspiegelt. Auch weil die Kraftstoffmenge ein bekannter Steuerparameter für die Brennkraftmaschine ist, kann die dem Auspuffsystem zugeführte Wärmemenge leicht berechnet werden, indem lediglich die Kraftstoffmenge seit dem Start der Brennkraftmaschine akkumuliert wird.
Bevorzugt umfasst die Zustandsbestimmungsvorrichtung für einen Abgasreiniger ferner ein Umgebungstemperaturerfassungsmittel zum Erfassen einer Umgebungstemperatur um den Feuchtigkeitssensor herum; und ein Relative-Feuchtigkeit-Berechnungsmittel zum Berechnen einer relativen Feuchtigkeit von Abgasen aus einer Ausgabe des Feuchtigkeitssensors entsprechend der erfassten Umgebungstemperatur.
Da gemäß dieser bevorzugten Ausführung der Zustandbestimmungsvorrichtung die Feuchtigkeit der Abgase aus der Ausgabe des Feuchtigkeitssensors entsprechend der Umgebungstemperatur um den Feuchtigkeitssensor herum berechnet wird, ist es möglich, die temperaturkompensierte relative Feuchtigkeit richtig herauszufinden. Darüber hinaus kann der Zustand des Adsorbens entsprechend der auf diese Weise herausgefundenen relativen Feuchtigkeit richtig bestimmt werden.
Bevorzugt ist in der Zutandsbestimmungsvorrichtung für einen Abgasreiniger der Feuchtigkeitssensor an einer Stelle stromab des Adsorbens in dem Auspuffsystem angeordnet.
Da gemäß dieser bevorzugten Ausführung der Zustandbestimmungsvorrichtung der Feuchtigkeitssensor an einer Stelle stromab des Adsorbens in dem Auspuffsystem angeordnet ist, kann der Feuchtigkeitssensor die Feuchtigkeit der Abgase erfassen, die nach dem Start der Brennkraftmaschine durch das Adsorbens hindurchgetreten sind. Somit kann die Feuchtigkeit, die einen Adsorptionszustand von Kohlenwasserstoffen in dem Adsorbens widerspiegelt, während des Betriebs der Brennkraftmaschine erfasst werden, um hierdurch den Zustand des Adsorbens genau zu bestimmen.
Bevorzugt bestimmt, in der Zutandsbestimmungsvorrichtung für einen Abgasreiniger, das Adsorbenszustandbestimmungsmittel einen Zustand des Adsorbens nach einem Stopp der Brennkraftmaschine.
Da gemäß dieser bevorzugten Ausführung der Zustandsbestimmungsvorrichtung der Zustand des Adsorbens bestimmt wird, nachdem die Brennkraftmaschine gestoppt ist, kann der Zustand des Adsorbens bestimmt werden, ohne die Feuchtigkeit in dem Auspuffrohr immer mit dem Feuchtigkeitssensor erfassen zu müssen, anders als die Zustandbestimmung für das Adsorbens, die während des Betriebs der Brennkraftmaschine durchgeführt wird. Der Zustand des Adsorbens kann auf diese Weise aus den folgenden Gründen bestimmt werden. Wenn die Brennkraftmaschine gestoppt wird, kühlt das erhitzte Adsorbens allmählich ab, und adsorbiert dementsprechend Umgebungsfeuchtigkeit. Wenn dann das Adsorbens stufenweise die Feuchtigkeit bis zur Sättigung adsorbiert hat, bleibt die Feuchtigkeit in der Umgebung des Adsorbens im Wesentlichen konstant, d.h. im Dauerzustand. Die Feuchtigkeit in diesem Dauerzustand reflektiert den Zustand des Adsorbens, insbesondere einen Alterungsgrad. Insbesondere zeigt ein größerer Alterungsgrad des Adsorbens an, dass das Adsorbens eine niedrigere Feuchtigkeitsadsorptionsleistung hat, sodass das Adsorbens um sich herum nicht viel Feuchtigkeit adsorbiert. Im Ergebnis besteht die Tendenz, dass die Feuchtigkeit um das Adsorbens herum höher ist im Vergleich zu jener um ein normales Adsorbens herum. Es ist daher möglich, den Zustand des Adsorbens zu bestimmen, indem man die Feuchtigkeit um das Adsorbens herum erfasst, nachdem die Brennkraftmaschine gestoppt ist. Weil darüber hinaus die Zustandsbestimmung nur erfordert, die Feuchtigkeit in dem Auspuffsystem zu erfassen, das im Dauerzustand verbleibt, braucht der Feuchtigkeitssensor kein hohes Ansprechverhalten zu haben, sodass ein angemessener Feuchtigkeitssensor verwendet werden kann, um hierdurch die Kosten der gesamten Vorrichtung zu reduzieren.
Bevorzugt bestimmt, in der Zustandsbestimmungsvorrichtung für einen Abgasreiniger, das Adsorbenszustandbestimmungsmittel den Zustand des Adsorbens innerhalb einer vorbestimmten Dauer, nachdem die Brennkraftmaschine gestoppt ist.
Gemäß dieser bevorzugten Ausführung der Zustandsbestimmungsvorrichtung kann der Zustand des Adsorbens genau bestimmt werden, indem die Zustandsbestimmung innerhalb der vorbestimmten Dauer ausgeführt wird, nachdem die Brennkraftmaschine gestoppt ist, d.h. innerhalb einer Dauer, in der die Zustandsbestimmung für das Adsorbens richtig ausgeführt werden kann. Wenn, wie oben beschrieben, die Brennkraftmaschine gestoppt wird, adsorbiert das Adsorbens die umgebende Feuchtigkeit, wenn das Auspuffsystem abkühlt, sodass die Feuchtigkeit um das Adsorbens herum in den Dauerzustand gebracht wird. Wenn eine lange Zeit abgelaufen ist, nachdem die Brennkraftmaschine gestoppt ist, konvergiert die Feuchtigkeit in dem Auspuffrohr, die im Dauerzustand gewesen ist, allmählich zu der externen Feuchtigkeit, weil das Auspuffsystem mit der Außenseite in Verbindung steht. Daher kann der Zustand des Adsorbens richtig und genau bestimmt werden, indem die Zustandbestimmung ausgeführt wird, während die Feuchtigkeit im Auspuffrohr im Dauerzustand verbleibt, bis sie beginnt, zu der externen Feuchtigkeit zu konvergieren.
Bevorzugt ist in der Zustandsbestimmungsvorrichtung für einen Abgasreiniger der Feuchtigkeitssensor an einer Stelle stromauf des Adsorbens in dem Auspuffsystem angeordnet.
Gemäß dieser bevorzugten Ausführung der Zustandbestimmungsvorrichtung ist der Feuchtigkeitssensor mit Abstand von dem äußerst stromabwärtigen Ende des Auspuffsystems, das mit der Außenseite in Verbindung steht, um einen längeren Abstand angeordnet als dann, wenn der Feuchtigkeitssensor an einer Stelle stromab des Adsorbens angeordnet ist, sodass verhindert werden kann, dass der Feuchtigkeitssensor durch eine Störung, wie etwa den Einfluss von Außenluft, nachteilig beeinflusst wird, wenn die Brennkraftmaschine gestoppt ist, z.B. durch einen Gasaustausch mit der Atmosphäre innerhalb des Auspuffrohrs nahe dem Feuchtigkeitssensor und der Außenluft. Auf diese Weise kann die Zustandsbestimmung für das Adsorbens richtig und genau ausgeführt werden.
Bevorzugt umfasst die Zustandsbestimmungsvorrichtung für einen Abgasreiniger ein Betriebszustanderfassungsmittel zum Erfassen, ob vor dem Stopp der Brennkraftmaschine die Brennkraftmaschine in einem vorbestimmten Betriebszustand gearbeitet hat oder nicht, worin das Adsorbenszustandbestimmungsmittel den Zustand des Adsorbens bestimmt, wenn das Betriebszustanderfassungsmittel erfasst, dass vor dem Stopp der Brennkraftmaschine die Brennkraftmaschine in dem vorbestimmten Betriebszustand gearbeitet hat.
Gemäß dieser bevorzugten Ausführung der Zustandsbestimmungsvorrichtung wird die Zustandbestimmung für das Adsorbens ausgeführt, wenn die Brennkraftmaschine in dem vorbestimmten Betriebszustand arbeitet, bevor die Brennkraftmaschine gestoppt wird. Allgemein ist die in den Abgasen enthaltene Feuchtigkeitsmenge vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine abhängig. Daher kann der Zustand des Adsorbens genau bestimmt wird, nachdem die Brennkraftmaschine gestoppt ist, indem der vorbestimmte Betriebszustand als ein Betriebszustand definiert wird, indem die Abgase eine Feuchtigkeitsmenge enthalten, die zur Bestimmung des Zustands des Adsorbens geeignet ist.
Bevorzugt ist der vorbestimmte Betriebszustand der Brennkraftmaschine ein Zustand, in dem, während des Betriebs der Brennkraftmaschine, ein der Brennkraftmaschine zugeführtes Luft-Kraftstoff-Gemisch bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Nähe des stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses liegt.
Gemäß dieser bevorzugten Ausführung der Zustandbestimmungsvorrichtung wird die Alterungsbestimmung für das Adsorbens, nachdem die Brennkraftmaschine gestoppt ist, während eines Betriebs nahe dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis durchgeführt. Wenn die Brennkraftmaschine nahe dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis arbeitet, enthalten die Abgase eine relativ große Feuchtigkeitsmenge ohne große Schwankungen, sodass die Umgebungsfeuchtigkeit um den Feuchtigkeitssensor herum, nachdem die Maschine gestoppt ist, auch ohne große Schwankungen relativ hoch ist, was für die Durchführung der Alterungsbestimmung des Adsorbens geeignet ist. Somit kann die unter dieser Bedingung durchgeführte Alterungsbestimmung eine genauere Bestimmung bieten, ob das Adsorbens gealtert ist.
Bevorzugt ist in der Zustandsbestimmungsvorrichtung für einen Abgasreiniger der Temperaturzustand des Auspuffsystems eine Temperatur von Kühlwasser beim Start der Brennkraftmaschine.
Gemäß dieser bevorzugten Ausführung der Zustandbestimmungsvorrichtung kann die Temperatur von Kühlwasser in der Brennkraftmaschine beim Starten geeignet als ein Parameter verwendet werden, der den Temperaturzustand in dem Auspuffsystem angibt. Da auch die Brennkraftmaschine typischerweise mit einem Wassertemperatursensor zum Erfassen der Temperatur von Kühlwasser versehen ist, kann der vorhandene Wassertemperatursensor verwendet werden, um den Betriebszustand zu erfassen, um hierdurch das Temperaturzustanderfassungsmittel mit geringen Kosten zu realisieren.
Bevorzugt enthält in der Zustandsbestimmungsvorrichtung für einen Abgasreiniger das Adsorbenszustandbestimmungsmittel ein Adsorbensalterungsbestimmungsmittel enthält, um, als den Zustand des Adsorbens, eine Alterung des Adsorbens zu bestimmen.
Wie oben beschrieben, leidet ein gealtertes Adsorbens an schlechteren Fähigkeiten, Feuchtigkeit sowie Kohlenwasserstoffe zu adsorbieren, sodass die Alterung des Adsorbens bestimmt werden kann, indem die Feuchtigkeit um das Adsorbens herum erfasst wird. Daher kann gemäß der bevorzugten Ausführung der Zustandbestimmungsvorrichtung eine Alterung des Adsorbens durch die insoweit beschriebene Zustandsbestimmungstechnik der vorliegenden Erfindung genau bestimmt werden, während sich der Temperaturzustand in dem Auspuffsystem der Brennkraftmaschine auf das Bestimmungsergebnis in zufriedenstellender Weise widerspiegelt.
Bevorzugt umfasst, in der Zustandbestimmungsvorrichtung für einen Abgasreiniger, das Adsorbens Zeolit.
Gemäß dieser bevorzugten Ausführung der Zustandbestimmungsvorrichtung adsorbiert das Zeolit Feuchtigkeit sowie auch Kohlenwasserstoffe, und es besteht eine hohe Korrelation zwischen den Fähigkeiten des Zeolits, beide Komponenten zu adsorbieren, sodass die insoweit beschriebenen Vorteile und Wirkungen durch Anwenden der vorliegenden Erfindung gut erreicht werden können. Das Zeolit kann ein Adsorbens implementieren, das eine hohe Wärmebeständigkeit erreicht und auf Alterung weniger empfindlich ist, im Vergleich z.B. mit Silikagel, Aktivkohle oder dgl., wenn sie als das Adsorbens verwendet werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm, das allgemein eine Brennkraftmaschine darstellt, in der eine Zustandsbestimmungsvorrichtung für einen Abgasreiniger gemäß einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung angewendet wird;
2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die eine Kohlenwasserstoffadsorptionsvorrichtung darstellt;
3 ist ein Flussdiagramm, das eine Routine zur Bestimmung darstellt, ob eine Alterungsbestimmung für ein Adsorbens ausgeführt wird oder nicht;
4 zeigt eine Tabelle zur Berechnung einer relativen Feuchtigkeit VHUMD entsprechend einer Umgebungstemperatur THCM und eines Sensorwiderstandswerts VRST;
5 ist eine Alterungsbestimmungsschwellenwerttabelle, die die Beziehung zwischen einer Motorwassertemperatur TW beim Start des Motors und einem Adsorbensalterungsbestimmungsschwellenwert TRSDT zeigt;
6 ist ein Flussdiagramm, das eine Routine zur Bestimmung der Alterung des Adsorbens auf der Basis der relativen Feuchtigkeit VHUMD darstellt;
7 ist ein Zeitdiagramm, das ein Übergangsbeispiel der mit einem stromabwärtigen Feuchtigkeitssensor erfassten relativen Feuchtigkeit VHUMD und der akkumulierten Kraftstoffeinspritzmenge sum_tout seit dem Start des Motors zeigt;
8 ist ein Flussdiagramm, das eine Routine zur Bestimmung zeigt, ob eine Alterungsbestimmung für ein Adsorbens ausgeführt wird oder nicht, in einer zweiten Ausführung;
9 ist eine Alterungsbestimmungsschwellenwerttabelle, die die Beziehung zwischen der Motorwassertemperatur TW beim Start des Motors und einem Adsorptionsalterungsbestimmungsschwellenwert TRSDTV zeigt;
10 ist ein Flussdiagramm, das eine Routine zur Bestimmung der Alterung des Adsorbens auf der Basis eines Sensorwiderstandswerts VRST darstellt;
11 ist ein Zeitdiagramm, das ein Übergangsbeispiel des Sensorwiderstandswerts VRST, der ein Erfassungswert eines stromabwärtigen Feuchtigkeitssensors ist, und die akkumulierten Kraftstoffeinspritzmenge sum_tout seit dem Start des Motors zeigt;
12 ist ein Flussdiagramm, das eine Routine zur Bestimmung der Alterung des Adsorbens zeigt, die ausgeführt wird, nachdem der Motor gestoppt ist; und
13 ist ein Zeitdiagramm, das ein Übergangsbeispiel der vom stromaufwärtigen Feuchtigkeitssensor erfassten Feuchtigkeit zeigt, nachdem dem Motor gestoppt ist (im oberen Abschnitt), sowie ein Zeitdiagramm, das ein Übergangsbeispiel einer Motorwassertemperatur zeigt, nachdem der Motor gestoppt ist (im unteren Abschnitt).
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNG
Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung im Detail in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. 1 stellt eine Brennkraftmaschine dar, in der eine Zustandsbestimmungsvorrichtung für einen Abgasreiniger gemäß einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung angewendet wird. Ein Auspuffsystem 2 des Motors 1 hat ein Auspuffrohr 4, das mit dem Motor 1 durch einen Auspuffkrümmer 3 verbunden ist. Ein Katalysator 6, der zwei Dreiwegekatalysatoren 5 aufweist, und ein Kohlenwasserstoffadsorber 7 zum Adsorbieren von Kohlenwasserstoffen sind auf halbem Wege in dem Auspuffrohr 4 als Abgasreiniger zum Reinigen von Abgasen vorgesehen. Die zwei Dreiwegekatalysatoren 5 des Katalysators 6 sind entlang dem Auspuffrohr 4 einander benachbart angeordnet, und reinigen schädliche Substanzen (Kohlenwasserstoffe (KW), Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxide (NOx)) in durch den Katalysator 6 hindurchtretenden Abgasen durch katalytische Oxidations/Reduktionsvorgänge, wenn sie auf eine vorbestimmte Temperatur (z.B. 300 °C) oder darüber erhitzt und aktiviert sind.
Der Kohlenwasserstoffadsorber 7 ist wiederum an einer Stelle stromab des Katalysators 6 im Auspuffrohr 4 angeordnet und vorgesehen, um die Menge von in die Atmosphäre abgegebenen Kohlenwasserstoffen zu reduzieren, indem Kohlenwasserstoffe in den Abgasen während einer Startperiode (z.B. angenähert 30 bis 40 Sekunden seit dem Start) des Motors 1 im kalten Zustand, in dem die Dreiwegekatalysatoren 5 noch nicht aktiviert sind, adsorbiert werden. Wie in den 1 und 2 dargestellt, ist der Kohlenwasserstoffadsorber 7 mit einem stromabwärtigen Ende des Katalysators durch einen Auspuffkanalschalter 8 gekoppelt. Der Kohlenwasserstoffadsorber 7 umfasst ein im Wesentlichen zylindrisches Gehäuse 11; ein Bypass-Auspuffrohr 12, das in dem Gehäuse 11 angeordnet ist; sowie ein zylindrisches Adsorbens 16, das auf halbem Weg in dem Bypass-Auspuffrohr 12 angeordnet ist, um Kohlenwasserstoffe in den Abgasen zu adsorbieren, die in das Bypass-Auspuffrohr 12 eingeführt werden.
Wie in 2 dargestellt, ist das stromaufwärtige Ende des Gehäuses 11 zweigeteilt, d.h. in eine obere und eine untere Öffnung 11a, 11b. Die obere Öffnung 11a steht mit einem Hauptkanal 13 in Verbindung, der einen ringförmigen Querschnitt hat und zwischen dem Gehäuse 11 und dem Bypass-Auspuffrohr 12 ausgebildet ist, während die untere Öffnung 11b mit einem Bypass-Kanal 14 in Verbindung steht, der ein Innenraum des Bypass-Auspuffrohrs 12 ist.
Das stromaufwärtige Ende des Auspuffrohrs 12 ist mit einer Innenoberfläche der unteren Öffnung 11b des Gehäuses 11 verbunden, und sein stromabwärtiges Ende ist mit einer Innenoberfläche eines stromabwärtigen Ende des Gehäuses 11, jeweils im luftdichten Zustand, verbunden. Das Bypass-Auspuffrohr 12 ist mit einer Mehrzahl von (z.B. fünf) länglichen Verbindungslöchern 12a in einem stromabwärtigen Endabschnitt in der Umfangsrichtung mit gleichen Abständen ausgebildet, sodass das stromabwärtige Ende des Hauptkanals 13 mit dem stromabwärtigen Ende des Bypass-Kanals 14 durch diese Verbindungslöcher 12a in Verbindung steht.
Das Adsorbens 16 ist aufgebaut aus einem aus Metall hergestellten Bienenwabenkern (nicht gezeigt), der auf seiner Oberfläche Zeolit trägt, und hat die Eigenschaft, Feuchtigkeit sowie auch Kohlenwasserstoffe zu adsorbieren. Wenn Abgase, die in den Bypasskanal 14 eingeführt werden, durch das Adsorbens 16 hindurchtreten, werden Kohlenwasserstoffe und Feuchtigkeit in den Abgasen von dem Zeolit adsorbiert. Das Zeolit, das hohe Wärmebeständigkeitseigenschaften hat, adsorbiert Kohlenwasserstoffe bei niedriger Temperatur (z.B. unterhalb 100 °C), und desorbiert die hierdurch einmal adsorbierten Kohlenwasserstoffe bei einer vorbestimmten Temperatur oder höher (z.B. 100 bis 250 °C). Dann werden die desorbierten Kohlenwasserstoffe von dem Kohlenwasserstoffadsorber 7 durch ein AGR-Rohr 17 und ein Ansaugrohr 1a zu dem Motor 1 rückgeführt und von dem Motor 1 verbrannt.
Der Auspuffkanalschalter 8 ist vorgesehen, um den Durchtritt von Abgasen stromab des Katalysators 6 selektiv zu dem Hauptkanal 13 oder Bypass-Kanal 14 gemäß dem aktivierten Zustand der Dreiwegekatalysatoren 5 umzuschalten. Der Aufpuffkanalschalter 8 umfasst ein im Wesentlichen zylindrisches Kupplungsrohr 18; sowie ein schwenkbares Umschaltventil 15, das in dem Kupplungsrohr 18 angeordnet ist. Das Umschaltventil 15 wird durch einen Umschaltventilantrieb 19 (siehe 1) angetrieben, der von einer später beschriebenen ECU 25 angesteuert wird, um den Abgasdurchtritt zu dem Hauptkanal 13 zu schalten, wenn es sich in der Stellung befindet, die in 2 mit durchgehenden Linien angegeben ist, um den Abgasdurchtritt zu dem Bypass-Kanal 14 zu schalten, wenn es sich in der Stellung befindet, die mit den Doppelpunktkettenlinien angegeben ist.
Wie oben beschrieben, ist das AGR-Rohr 17 zwischen dem Kupplungsrohr 18 und dem Ansaugrohr 1a des Motors 1 angeschlossen, um einen Teil der Abgase zu dem Motor 1 rückzuführen, und ein AGR-Steuerventil 20 ist auf halbem Wege in dem AGR-Rohr 17 angeordnet. Das AGR-Steuerventil 20 wird durch die ECU 25 angesteuert, um das AGR zu aktivieren und zu stoppen und die AGR-Menge zu regeln.
In der vorstehenden Konfiguration wird der Abgasdurchtritt unmittelbar nach dem Kartstart des Motors 1 mit dem Abgasschalter 8 zum Bypass-Kanal 14 geschaltet, um hierdurch die durch den Katalysator 6 durchtretenden Abgase zum Bypass-Kanal 14 zu leiten. Die Abgase werden zur Atmosphäre abgegeben, nachdem Kohlenwasserstoffe in den Abgasen mit dem Adsorbens 16 adsorbiert worden sind. Wenn anschließend bestimmt wird, dass Kohlenwasserstoffe durch das Adsorbens 16 adsorbiert worden sind, wird der Abgaskanal zu dem Hauptkanal 13 umgeschaltet, um die Abgase zu dem Hauptkanal 13 durch das Kupplungsrohr 18 zu leiten, um sie zur Atmosphäre abzugeben. Auch wenn das AGR-Steuerventil 20 geöffnet ist, um die AGR zu betreiben, wird ein Teil der Abgase durch den Bypass-Kanal 14 und das AGR-Rohr 17 als AGR-Gas zum Ansaugrohr 1a rückgeführt. Die aus dem Adsorbens 16 desorbierten Kohlenwasserstoffe werden durch das AGR-Gas zum Ansaugrohr 1a geschickt und vom Motor 1 verbrannt.
Ein stromabwärtiger Feuchtigkeitssensor 22 ist an dem Gehäuse 11 des Kohlenwasserstoffadsorbers 7 an einer Stelle stromab des Adsorbens 16 angebracht, sodass er zu dem Bypass-Kanal 14 weist. Der stromabwärtige Feuchtigkeitssensor 22 wird dazu benutzt, einen Zustand, hauptsächlich Alterung, des Adsorbens 16 während des Betriebs des Motors 1 zu bestimmen. Der stromabwärtige Feuchtigkeitssensor 22 enthält ein Sensorelement 22a (siehe 2), das aus einem porösen Körper aufgebaut ist, z.B. aus Aluminiumoxid, Titanoxid oder dgl. hergestellt ist, und erfasst die Feuchtigkeit, unter Nutzung der Charakteristik, dass dessen Widerstandswert entsprechend der Feuchtigkeitsmenge variiert, die in die Poren des Sensorelements 22a adsorbiert ist. Der stromabwärtige Feuchtigkeitssensor 22 schickt ein Erfassungssignal, das einen Widerstandswert VRST des Sensorelements 22a anzeigt, zu der ECU 25. Ein Umgebungstemperatursensor 21 (Umgebungstemperaturerfassungsmittel), das aus einem Thermistor oder dgl. aufgebaut ist, ist zusätzlich nahe dem Sensorelement 22a angeordnet, um eine Umgebungstemperatur THCM nahe dem Sensorelement 22a zu erfassen und ein Erfassungssignal, das die Umgebungstemperatur THCM anzeigt, zur ECU 25 zu schicken.
An dem Gehäuse 11 des Kohlenwasserstoffadsorbers 7 ist an einer Stelle stromauf des Adsorbens 16 auch ein stromaufwärtiger Feuchtigkeitssensor 30 angebracht, sodass er zu dem Bypass-Kanal 14 weist, um den Zustand des Adsorbens 16 während eines Außerbetriebszustands des Motors 1 zu bestimmen. Der stromaufwärtige Feuchtigkeitssensor 30, der ähnlich dem stromabwärtigen Feuchtigkeitssensor 22 ist, schickt ein Erfassungssignal, das einen Widerstandswert VRST2 eines Sensorelements 30a anzeigt, zu der ECU 25. Ein Umgebungstemperatursensor 31 (Umgebungstemperaturerfassungsmittel) ist auch nahe dem Sensorelement 30a angeordnet, um eine Umgebungstemperatur THCM2 nahe dem Sensorelement 30a zu erfassen und ein Erfassungssignal, das die Umgebungstemperatur THCM2 anzeigt, zu der ECU 25 zu schicken.
Ein proportionaler Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor (nachfolgend "LAF-Sensor" genannt) 32 ist ferner an einer Stelle stromauf des Katalysators 6 in dem Auspuffrohr 4 angeordnet. Der LAF-Sensor 32 erfasst linear die Sauerstoffkonzentration in den Abgasen (das Luft/Kraftstoff-Verhältnis) und gibt das erfasste Luft/Kraftstoff-Verhältnis, d.h. einen Erfassungswert VLAF, zu der ECU 25 aus. Der Erfassungswert VLAF des LAF-Sensors 32 wird niedriger gesetzt, wenn die Sauerstoffkonzentration niedriger wird, d.h. das Luft/Kraftstoff-Verhältnis fetter.
Ein Motorwassertemperatursensor 23 (Temperaturzustanderfassungsmittel), das einen Thermistor oder dgl. aufweist, und ein Kurbelwinkelsensor 24 sind an dem Körper des Motors 1 angebracht. Der Wassertemperatursensor 23 erfasst eine Motorwassertemperatur TW, die die Temperatur von Kühlwasser ist, das im Zylinderblock des Motors 1 zirkuliert, und schickt ein Erfassungssignal, das die Motorwassertemperatur TW anzeigt, zu der ECU 25. Andererseits gibt der Kurbelwinkelsensor 24 ein CRK-Signal und ein OT-Signal, die Pulssignale sind, bei jedem vorbestimmten Kurbelwinkel an die ECU 25 aus, wenn sich eine nicht gezeigte Kurbelwelle des Motors 1 dreht. Ein Ansaugdrucksensor 26 ist an dem Ansaugrohr 1a angebracht, um einen Absolutdruck PB im Ansaugrohr 1a zu erfassen, und ein Erfassungssignal, das den Absolutdruck PB anzeigt, zu der ECU 25 zu schicken. Ferner ist eine Alarmlampe 27 mit der ECU 25 verbunden, um durch Aufleuchten einen Alarm zu erzeugen, wenn bestimmt wird, dass das Adsorbens 16 schlechter geworden ist. Der ECU 25 wird auch ein Erfassungssignal von einem Umgebungstemperatursensor 33 zugeführt, der eine Umgebungstemperatur TA als Temperatur außerhalb des Motors 1 und des Auspuffrohrs 4 angibt.
In dieser Ausführung fungiert die ECU 25 als Adsorbenszustandsbestimmungsmittel, Wärmemengenberechnungsmittel, Schwellenwertbestimmungsmittel, Akkumulierte-Kraftstoffmenge-Berechnungsmittel, Relative-Feuchtigkeit-Berechnungsmittel und Adsorbensalterungs-Bestimmungsmittel. Die ECU 25 beruht auf einem Mikrocomputer, der eine I/O-Schnittstelle, eine CPU, ein RAM, ein ROM und dgl. aufweist. Die Erfassungssignale von den vorgenannten Sensoren, wie etwa dem stromabwärtigen Feuchtigkeitssensor 22, werden in die CPU eingegeben, nachdem sie A/D-gewandelt und in der I/O-Schnittstelle umgeformt worden sind. Die CPU steuert die Kraftstoffeinspritzzeit Tout für eine Einspritzdüse 1b entsprechend jedem einer Mehrzahl von Zylindern des Motors 1, den Umschaltventilantrieb 19 und das AGR-Steuerventil 20 entsprechend einem Steuerprogramm, Tabellen und dgl., die in dem RAM gespeichert sind, in Antwort auf die vorstehenden Erfassungssignale, und bestimmt den Zustand, d.h. eine Alterung des Adsorbens 16.
Als Nächstes wird ein Prozess zur Bestimmung einer Alterung des Adsorbens 16 in Bezug auf die 3 bis 7 beschrieben. 3 stellt eine Routine zur Bestimmung dar, ob eine Alterungsbestimmung für das Adsorbens 16 ausgeführt werden soll oder nicht. Diese Routine wird nur einmal unmittelbar nach dem Start des Motors 1 ausgeführt.
Zuerst wird in dieser Routine in Schritt 1 bestimmt (in der 1 als "S1" bezeichnet. Das Gleiche gilt für die folgende Beschreibung), ob ein Desorptionsabschlussflag F_HCPG "1" ist, das angibt, dass während des vorangehenden Betriebs Kohlenwasserstoffe vollständig vom Adsorber 16 desorbiert worden sind. Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt 1 NEIN ist, d.h. wenn während des vorangehenden Betriebs Kohlenwasserstoffe nicht desorbiert worden sind, setzt die ECU 25 ein Alterungsbestimmungsfreigabeflag F_MCNDTRS auf "0" (Schritt 2), unter der Annahme, dass die Bedingungen zur Ausführung einer Routine zur Bestimmung der Alterung des Adsorbens 16 nicht erfüllt sind, weil die in dem Adsorbens 16 verbleibenden Kohlenwasserstoffe eine richtige Bestimmung der Alterung des Adsorbens 16 verhindern, wonach die Routine endet.
Wenn andererseits das Ergebnis der Bestimmung in Schritt 1 JA ist, was angibt, dass während des vorangehenden Betriebs die Kohlenwasserstoffe desorbiert worden sind, geht die Routine zu Schritt 3 weiter, worin bestimmt wird, ob die Motorwassertemperatur TW gleich oder höher als deren Untergrenzwert TWTRSL ist (z.B. 0 °C) und gleich oder niedriger als der Obergrenzwet TWTRSH (z.B. 50 °C). Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt 3 NEIN ist, d.h. wenn die Motorwassertemperatur TW beim Start des Motors 1 außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, der durch die Ober- und Untergrenzwerte TWTRSL/TWTRSH definiert ist, setzt die ECU 25 das Alterungsbestimmungsfreigabeflag F_MCNDTRS auf "0" (Schritt 2) unter der Annahme, dass die Bedingungen zur Ausführung der Routine zur Bestimmung der Alterung des Adsorbens 16 nicht erfüllt sind, wie im Falle der unvollständigen Desorption von Kohlenwasserstoffen, wonach die Routine endet.
Wenn hingegen das Bestimmungsergebnis in Schritt 3 JA ist, was angibt, dass die Motorwassertemperatur TW innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, setzt die ECU 25 das Alterungsbestimmungsfreigabeflag F_MCNDTRS auf "1" (Schritt 4) unter der Annahme, dass die Bedingungen zur Ausführung der Routine zur Bestimmung der Alterung des Adsorbens 16 erfüllt sind. Als Nächstes wird die relative Feuchtigkeit VHUMD, die zu dieser Zeit von dem stromabwärtigen Feuchtigkeitssensor 22 erfasst wird, als Anfangswert für einen Minimalwert VHUMD_MIN (Schritt 5) bzw. einen vorangehenden Wert VHUMD_PRE (Schritt 6) der relativen Feuchtigkeit VHUMD gesetzt. Die relative Feuchtigkeit VHUMD wird aus einer in 4 gezeigten Tabelle entsprechend einem vom stromabwärtigen Feuchtigkeitssensor 22 erfassten Sensorwiderstandswert VRST berechnet.
Die in 4 gezeigte Tabelle ist aus neun Tabellen aufgebaut, entsprechend der Umgebungstemperatur THCM, und jede Tabelle ist derart gesetzt, dass die relative Feuchtigkeit VHUMD niedriger wird, wenn der Sensorwiderstandswert VRST höher wird. Auch ist unter den Tabellen die relative Feuchtigkeit VHUMD höher, wenn die Umgebungstemperatur THCM niedriger wird. Aus diesen Tabellen wird eine Tabelle ausgewählt, die der vom Umgebungstemperatursensor 21 erfassten Umgebungstemperatur THCM entspricht, und es wird eine Tabelle, die dem vom stromabwärtigen Feuchtigkeitssensor 22 erfassten Sensorwiderstandswert VRST entspricht, gesucht, um die relative Feuchtigkeit VHUMD zu errechnen. Wenn die Umgebungstemperatur THCM einen Wert zwischen den Tabellen zeigt, wird die relative Feuchtigkeit VHUMD durch Interpolation berechnet. Indem die relative Feuchtigkeit VHUMD auf diese Weise herausgefunden wird, kann die relative Feuchtigkeit VHUMD für Abgase, die nach der Temperatur kompensiert werden, richtig errechnet werden.
Als Nächstes geht die Routine zu Schritt 7 weiter, wo eine in 5 gezeigte Alterungsbestimmungsschwellenwerttabelle (nachfolgend als "TRSDT-Tabelle" bezeichnet) für das Adsorbens 16 entsprechend der Motorwassertemperatur TW abgesucht wird, um einen Alterungsbestimmungsschwellenwert TRSDT (Schwellenwert) zur Bestimmung der Alterung des Adsorbens 16, später beschrieben, zu errechnen, wonach die Routine endet.
Wie in 5 gezeigt, wird in der TRSDT-Tabelle der Alterungsbestimmungsschwellenwert TRSDT auf einen ersten vorbestimmten Wert trsdt1 gesetzt, wenn die Motorwassertemperatur TW unter einer ersten vorbestimmten Temperatur tw1 liegt (z.B. 0 °C), und auf einen zweiten vorbestimmten Wert trsdt2 (trsdt1 > trsdt2), wenn die Motorwassertemperatur TW eine zweite vorbestimmte Temperatur tw2 überschreitet (z.B. 40 °C), die höher ist als die erste vorbestimmte Temperatur tw1. Auch wenn die Motorwassertemperatur TW zwischen den zwei vorbestimmten Temperaturen tw1, tw2 liegt (tw1 ≤ TW ≤ tw2), wird der Alterungsbestimmungsschwellenwert TRSDT auf einen größeren Wert gesetzt, wenn die Motorwassertemperatur TW niedriger wird.
6 stellt eine Routine zur Bestimmung der Alterung des Adsorbens 16 dar, ausgeführt gemäß dem Ergebnis der Bestimmung, die mit der Routine in der vorgenannten 3 durchgeführt wird. Diese Routine wird zu jeder vorbestimmten Zeit (z.B. alle 100 ms) ausgeführt. Zuerst wird bestimmt, ob das Alterungsbestimmungsfreigabeflag F_MCNDTRS "1" ist oder nicht (Schritt 11). Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt 11 NEIN ist, was zeigt, dass die Bedingungen zur Ausführung einer Routine zur Bestimmung der Alterung des Adsorbens 16 nicht erfüllt sind, wird die Routine ohne weiteren Prozess beendet.
Wenn andererseits das Bestimmungsergebnis in Schritt 1 JA ist, was zeigt, dass die Bedingungen zur Ausführung einer Routine zur Bestimmung der Alterung des Adsorbens 16 erfüllt sind, dann wird bestimmt, ob die relative Feuchtigkeit VHUMD, die aus einem vom stromabwärtigen Feuchtigkeitssensor 22 erzeugten gegenwärtigen Erfassungswert errechnet wird, kleiner ist als der vorangehende Wert VHUMD_PRE (Schritt 12). Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt 12 JA ist, d.h. VHUMD < VHUMD_PRE, setzt die ECU 25 die relative Feuchtigkeit VHUMD zu dieser Zeit als Minimalwert VHUMD_MIN (Schritt 13). Auf diese Weise wird der Minimalwert VHUMD_MIN jedesmal dann aktualisiert, wenn die relative Feuchtigkeit VHUMD niedriger ist als ihr vorangehender Wert, sodass der Minimalwert VHUMD_MIN einen Minimalwert angibt, unmittelbar bevor die relative Feuchtigkeit VHUMD anzusteigen beginnt (siehe Zeit t0 in 7). Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt 12 NEIN ist, oder nach Ausführung von Schritt 13, geht die Routine zu Schritt 14 weiter, wo die ECU 25 die gegenwärtige relative Feuchtigkeit VHUMD auf den vorangehenden Wert VHUMD_PRE verschiebt.
Als Nächstes wird bestimmt, ob die relative Feuchtigkeit VHUMD größer als die Summe des Minimalwerts VHUMD_MIN und eines vorbestimmten Anstiegserfüllungswerts VHUMD_JUD (z.B. 10 %) ist oder nicht (Schritt 15). Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt 15 NEIN ist, setzt die ECU 25 ein Anstiegeinrichtungsflag F_HUML2H auf "0" (Schritt 16) unter der Annahme, dass die relative Feuchtigkeit VHUMD nicht ausreichend angestiegen ist, wonach die Routine endet.
Wenn andererseits das Bestimmungsergebnis in Schritt 15 JA ist, was zeigt, das VHUMD > VHUMD_MIN + VHUMD_JUD vorliegt, d.h. wenn die relative Feuchtigkeit VHUMD von dem Minimalwert VHUMD_MIN über den Anstiegsbestimmungswert VHUMD_JUD angestiegen ist (zur Zeit t1 in 10), setzt die ECU 25 das Anstiegserfüllungsflag F_HUML2H auf "1" (Schritt 17) unter der Annahme, dass die relative Feuchtigkeit VHUMD ausreichend angestiegen ist und nun stabil ansteigt.
Als Nächstes geht die Routine zu Schritt 18 weiter, worin bestmmt wird, ob eine akkumulierte Kraftstoffeinspritzmenge sum_tout (akkumulierte Kraftstoffmenge) kleiner ist als der im vorgenannten Schritt 7 in 3 errechnete Alterungsbestimmungsschwellenwert TRSDT. Diese akkumulierte Kraftstoffeinspritzmenge sum_tout gibt eine Aggregation der Kraftstoffeinspritzzeit tout der Einspritzdüse 1b in jedem Zylinder seit dem Start des Motors 1 an, und gibt die Wärmemenge an, die von dem Motor 1 seit dessen Start zu dem Auspuffsystem 2 abgegeben wurde. Daher gibt eine größere akkumulierte Kraftstoffeinspritzmenge sum_tout eine größere Wärmemenge an, die dem Adsorbens 16 gegeben wurde. Andererseits besteht die Tendenz, dass das Adsorbens 16 eine hohe Adsorptionsleistung bei niedrigen Temperaturen hat und eine niedrigere Absorptionsleistung zeigt, wenn die Temperatur ansteigt. Die relative Feuchtigkeit VHUMD steigt an, wenn die Temperatur auf einen gewissen Grad ansteigt. Wenn daher das Bestimmungsergebnis in Schritt 18 JA ist, d.h. wenn sum_tout < TRSDT, bestimmt die ECU 25, dass das Adsorbens 16 gealtert ist, unter der Annahme, dass die relative Feuchtigkeit VHUND früher angestiegen ist, obwohl dem Adsorbens 16 keine ausreichende Wärmemenge zugeführt wurde, um einen Anstieg der relativen Feuchtigkeit VHUMD hervorzurufen, und setzt ein Alterungsflag F_TRSDT auf "1" (Schritt 19), um anzugeben, dass das Adsorbens 16 schlechter geworden ist.
Wenn andererseits das Bestimmungsergebnis in Schritt 18 NEIN ist, d.h. wenn sum_tout ≥ TRSDT, bestimmt die ECU 25, dass das Adsorbens 16 nicht gealtert ist, unter der Annahme, dass die relative Feuchtigkeit VHUMD ansteigt, kurz nachdem dem Adsorbens 16 eine ausreichende Wärmemenge gegeben wurde, und setzt das Alterungsflag F_TRSDT auf "0" (Schritt 20).
In Schritt 21, der sich an Schritt 19 oder 20 anschließt, setzt die ECU 25 ein Alterungsbestimmungsfreigabeflag F_MCNDTRS auf "0", in Antwort auf die Beendigung der Alterungsbestimmung für das Adsorbens 16, wonach die Routine endet.
Wie oben im Detail beschrieben, wird gemäß der vorstehenden Ausführung der Anstiegsbestimmungswert VHUMD-JUD dazu benutzt, zu bestimmen, ob die relative Feuchtigkeit VHUMD stromab des Adsorbens 16 nach dem Start des Motors 1 angestiegen ist oder nicht, und es wird die akkumulierte Kraftstoffeinspritzmenge sum_tout seit dem Start bis zum Anstieg, d.h. die dem Adsorbens 16 gegebene Wärmemenge, mit dem Alterungsbestimmungsschwellenwert TRSDT verglichen, um eine Alterung des Adsorbens 16 zu bestimmen, sodass die Alterungsbestimmung entsprechend einem Temperaturzustand des Auspuffsystems beim Start und nach dem Start des Motors 1 richtig ausgefführt werden kann. Auch wird, wie zuvor in Verbindung mit 5 beschrieben, der Alterungsbestimmungsschwellenwert TRSDT größer gesetzt, wenn die Motorwassertemperatur TW beim Start niedriger ist. In anderen Worten, der Alterungsbestimmungsschwellenwert TRSDT wird größer gesetzt, je größer die Wärmemenge wird, die erforderlich ist, um die Temperatur des Adsorbens 16 anzuheben, sodass die Alterungsbestimmung für das Adsorbens 16 mit der Bestimmung durch den Vergleich in Schritt 18 in 6 richtig durchgeführt werden kann.
Als Nächstes wird eine zweite Ausführung in Bezug auf die 8 bis 11 beschrieben. Anders als in der ersten Ausführung verwendet die zweite Ausführung den Sensorwiderstandswert VRST, der der Erfassungswert des stromabwärtigen Feuchtigkeitssensors 22 ist, ohne ihn in die relative Feuchtigkeit HVUMD umzuwandeln, Der Sensorwiderstandswert VRST bildet einen höheren Wert, wenn die Feuchtigkeit der Abgase niedriger ist. In anderen Worten, der Sensorwiderstandswert VRST zeigt, im Hinblick auf die Größe und Zunahme/Abnahme, zu der relativen Feuchtigkeit VUMDH in der ersten Ausführung vollständig gegensätzliche Verhaltensweisen. Insbesondere steigt die relative Feuchtigkeit VHUMD nach dem Start des Motors 1 an, wie oben beschrieben, wohingegen der Sensorwiderstandswert VRST abfällt, wie später beschrieben (siehe 11). In der folgenden Beschreibung werden jene Prozessteile, die der ersten Ausführung ähnlich sind, kurz beschrieben.
8 stellt eine Routine zur Bestimmung dar, ob die Alterungsbestimmung ausgeführt wird oder nicht, entsprechend der in 3 dargestellten Routine in der ersten Ausführung. Wie in 8 dargestellt, wird in dieser Routine zuerst bestimmt, ob ein Desorptionsabschlussflag F_HCPG "1" ist oder nicht (Schritt 31). Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt 31 NEIN ist, setzt die ECU 25 ein Alterungsbestimmungsfreigabeflag F_MCNDTRS auf "0" (Schritt 32) unter der Annahme, dass während des vorangehenden Betriebs die Kohlenwasserstoffe nicht desorbiert worden sind, sodass die Bedingung zur Ausführung einer Routine zur Bestimmung der Alterung des Adsorbens nicht erfüllt sind, wonach die Routine endet. Wenn andererseits das Bestimmungsergebnis in Schritt 31 JA ist, dann wird bestimmt, ob die Motorwassertemperatur TW gleich oder höher als der Untergrenzwert TWTRSL (z.B. 0 °C) ist und gleich oder niedriger als deren Obergrenzwert TWTRSH (z.B. 50 °C) (Schritt 33). Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt 33 NEIN ist, d.h. wenn die Motorwassertemperatur TW außerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, der durch die Ober- und Untergrenzwerte TWTRSL/TWTRSH definiert ist, setzt die ECU 25 das Alterungsbestimmungsfreigabeflag F_MCNTRS auf "0" (Schritt 32) unter der Annahme, dass die Bedingungen zur Ausführung der Routine zur Bestimmung der Alterung des Adsorbens 16 nicht erfüllt sind, wonach die Routine endet.
Wenn andererseits das Bestimmungsergebnis in Schritt 33 JA ist, was anzeigt, dass die Motortemperatur TW innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, setzt die ECU 25 das Alterungsbestimmungsfreigabeflag F_MCNDTRS auf "1" (Schritt 34), setzt den Widersiandswert VRST, der von dem stromabwärtigen Sensor 22 zu dieser Zeit ausgegeben wird, als jeweilige Anfangswerte für einen Maixmalwert VRST_MAX (Schritt 35) bzw. einen vorangehenden Wert VRST_PRE (Schritt 36). Dann geht die Routine zu Schritt 37 weiter, wo die ECU 25 eine in 9 gezeigte Alterungsbestimmungsschwellenwerttabelle absucht (nachfolgend "TRSDTV-Tabelle" genannt), um die relative Feuchtigkeit TRSDTV zu errechnen, wonach die Routine endet.
Die in 9 gezeigte TRSDTV-Tabelle entspricht der in 5 gezeigten TRSDT-Tabelle in der ersten Ausführung. Daher wird in der TRSDTV-Tabelle der Alterungsbestimmungsschwellenwert TRSDTV für das Adsorbens 16 ähnlich gemäß der Motorwassertemperatur TW folgendermaßen gesetzt. Der Alterungsbestimmungsschwellenwert TRSDTV wird auf einen ersten vorbestimmten Wert trsdtv1 gesetzt, wenn die Motorwassertemperatur TW unter einer ersten vorbestimmten Temperatur TW liegt (z.B. 0 °C), und auf einen zweiten vorbestimmten Wert trsdtv2 (trsdtv1 > trsdtv2), wenn die Motorwassertemperatur TW eine zweite vorbestimmte Temperatur tw2 überschreitet (z.B. 40 °C). Auch wenn die Motorwassertemperatur TW zwischen den zwei vorbestimmten Temperaturen tw1, tw2 liegt (tw1 ≤ TW ≤ tw2), wird der Alterungsbestimmungsschwellenwert TRSDTV auf einen größeren Wert gesetzt, wenn die Motorwassertemperatur TW niedriger wird.
10 stellt eine Routine zur Bestimmung einer Verschlechterung des Adsorbens 16 auf der Basis des Sensorwiderstandswerts VRST des stromabwärtigen Feuchtigkeitssensors 22 dar, die gemäß dem Ergebnis der Bestimmung ausgeführt wird, die durch die in 8 dargestellte Routine bereitgestellt wird. Die Routine in 10 entspricht der in 6 dargestellten Routine der ersten Ausführung. In dieser Routine wird zuerst bestimmt, ob das Alterungsbestimmungsfreigabeflag F_MCNDTRS "1" ist oder nicht (Schritt 41). Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S41 NEIN ist, d.h. wenn die Bedingung zur Ausführung der Alterungsbestimmung nicht erfüllt sind, wird diese Routine ohne weiteren Prozess beendet. Wenn andererseits das Bestimmungsergebnis in Schritt 41 JA ist, d.h. wenn die Bedingungen zur Ausführung der Alterungsbestimmung erfüllt sind, wird bestimmt, ob der Sensorwiderstandswert VRST, der von dem stromabwärtigen Feuchtigkeitssensor 22 zur gegenwärtigen Zeit erfasst wird, größer ist als der vorangehende Wert VERST_PRE oder nicht (Schritt 42).
Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt 42 JA ist, d.h. VRST < VRST_PRE, setzt die ECU 25 den Sensorwiderstandswert VRST zu dieser Zeit als einen Maximalwert VRST_MAX (Schritt 43). Auf diese Weise wird der Maximalwert VRST_MAX immer dann aktualisiert, wenn der Sensorwiderstandswert VRST höher ist als sein vorangehender Wert, sodass der Maximalwert VRST_MAX einen Maximalwert anzeigt, unmittelbar bevor der vom stromabwärtigen Feuchtigkeitssensor 22 erfasste Sensorwiederstandswert VRST anzusteigen beginnt (siehe Zeit t0 in 11). Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt 42 NEIN ist, oder nach der Ausführung von Schritt 43, geht die Routine zu Schritt 44 weiter, wo die ECU 25 den Stromsensorwiderstandswert VRST auf den vorangehenden Wert VRST_PRE verschiebt.
Als Nächstes wird bestimmt, ob der Sensorwiderstandswert VRST kleiner ist als die Summe des Maximalwerts VRST_MAX und eines vorbestimmten Abfallbestimmungswerts VRST_JUD oder nicht (z.B. 30 % von VRST_MAX) (Schritt 45). Wenn das Bestimmungsergebnis von Schritt 45 NEIN ist, setzt die ECU 25 ein Abfallerfüllungsflag F_RSTL2H auf "0" (Schritt 46) unter der Annahme, dass der Sensorwiderstandswert VRST nicht ausreichend abgefallen ist, wonach die Routine endet.
Wenn andererseits das Bestimmungsergebnis von Schritt 45 JA ist, was zeigt, dass VRST > VRST_MAX – VRST_JUD erfüllt, d.h. wenn der Sensorwiderstandswert VRST von dem Maixmalwert VRST_MAX um den Abfallbestimmungswert VRST_JUD oder weiter abfällt (zur Zeit t1 in 11), setzt die ECU 25 das Abfallerfüllungsflag F_RSTL2H auf "1" (Schritt 47) unter der Annahme, dass der Sensorwiderstandswert VRST ausreichend abgefallen ist und nun stabil abfällt.
Als Nächstes geht die Routine zu Schritt 48 weiter, wo bestimmt wird, ob eine akkumulierte Kraftstoffeinspritzmenge sum_tout seit dem Start des Motors 1 kleiner als der Alterungsbestimmungsschwellenwert TRSDTV, der im vorgenannten Schritt 37 in 8 berechnet ist, ist oder nicht. Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt 48 JA ist, d.h. wenn sum_tout < TRSDTV, dann bestimmt die ECU 25, dass das Adsorbens 16 schlechter geworden ist unter der Annahme, dass der Sensorwiderstandswert VRST früher abgefallen ist, obwohl dem Adsorbens 16 keine ausreichende Wärmemenge gegeben wurde, um zu bewirken, dass der Sensorwiderstandswert VRST abfällt, und setzt das Alterungsflag F_TRSDT auf "1" (Schritt 49).
Wenn andererseits das Bestimmungsergebnis in Schritt 48 NEIN ist, d.h. wenn sum_tout ≥ TRSDT, dann bestimmt die ECU 25, dass das Adsorbens 16 nicht schlechter geworden ist, unter der Annahme, dass der Sensorwiederstandswert VRST abfällt, kurz nachdem dem Adsorbens 16 eine ausreichende Wärmemenge gegeben wurde, und setzt das Alterungsflag F_TRSDT auf "0" (Schritt 50). Dann setzt die ECU 25 im nachfolgenden Schritt 51 ein Alterungsbestimmungsfreigabeflag F_MCNDTRS auf "0", in Antwort auf die Beendigung der Alterungsbestimmung für das Adsorbens 16, wonach die Routine endet.
Wie oben im Detail beschrieben wurde, kann gemäß der zweiten Ausführung die Alterungsbestimmung für das Adsorbens 16 entsprechend einem Temperaturzustand des Auspuffsystems beim Start und nach dem Start des Motors 1 genau durchgeführt werden, wie bei der ersten Ausführung.
Als Nächstes wird eine dritte Ausführung der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die 12 und 13 beschrieben. In der dritten Ausführung wird die Alterungsbestimmung für das Adsorbens 16 unter Verwendung des stromaufwärtigen Feuchtigkeitssensors 30 durchgeführt, nachdem der Motor 1 gestoppt ist. Angemerkt werden sollte, dass die relative Feuchtigkeit VHUMD, die vom stromaufwärtigen Feuchtigkeitssensor 30 erfasst wird, auf der Basis der vom Umgebungstemperatursensor 31 erfassten Umgebungstemperatur THCM2 temperaturkompensiert wird, in einer ähnlichen Weise wie in den vorstehenden Ausführungen.
12 ist ein Flussdiagramm, dass eine Routine zur Alterungsbestimmung des Adsorbens 16 darstellt, die ausgeführt wird, nachdem der Motor 1 gestoppt ist. Die Alterungsbestimmung erfolgt auf der Basis der vorstehenden Verfahrensweisen. Insbesondere adsorbiert das Adsorbens 16 stufenweise Feuchtigkeit, wenn das erhitzte Adsorbens 16 allmählich abkühlt, nachdem der Motor 1 gestoppt ist. Das Adsorbens 16 wird hinsichtlich einer Alterung bzw. Verschlechterung auf der Basis der Feuchtigkeit um das Adsorbens 16 (nachfolgend einfach "Umgebungsfeuchtigkeit" genannt) innerhalb des Bypass-Kanals 14 bestimmt, die im Wesentlichen auf einem konstanten Wert bleibt, wenn das Adsorbens 16 gesättigt ist.
Die Alterungsbestimmung erfolgt insbesondere dann, wenn die ECU 25 durch einen Aus-Timer wieder gestartet wird, der auf eine vorbestimmte Zeit (z.B. zwei Stunden) gesetzt ist, nach dem Ablauf der vorbestimmten Zeit, nachdem der Motor 1 gestoppt ist (Zeit t2 in 13). Das Adsorbens 16 wird hinsichtlich der Alterung auf der Basis der Umgebungsfeuchtigkeit VHUMD bestimmt, die die vom stromaufwärtigen Feuchtigkeitssensor 30 erfasste relative Feuchtigkeit ist. Wie in 12 dargestellt, wird in Schritt S61 zuerst bestimmt, ob das Desorptionsabschlussflag F_HCPG "1" ist oder nicht. Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt 61 NEIN ist, d.h. wenn während des vorangehenden Betriebs die Desorption nicht abgeschlossen wurde, wird diese Routine ohne weiteren Prozess beendet, weil die in dem Adsorbens 16 verbleibenden Kohlenwasserstoffe eine richtige Bestimmung der Alterung des Adsorbens 16 verhindern könnten.
Wenn andererseits das Bestimmungsergebnis in Schritt 61 JA ist, was anzeigt, dass während des vorangehenden Betriebs die Kohlenwasserstoffe desorbiert worden sind, dann wird bestimmt, ob das Alterungsbestimmungsfreigabeflag F_MCN "1" ist oder nicht (Schritt 62). Das Alterungsbestimmungsfreigabeflag F_MCND wird auf "1" gesetzt unter der Annahme, dass das Adsorbens 16 hinsichtlich der Alterung richtig bestimmt werden kann, wenn die Motorwassertemperatur TW höher ist als ein vorbestimmter Wert (z.B. 85 °C), d.h. das Adsorbens 16 auf eine Temperatur erhitzt worden ist, bei der adsorbierte Kohlenwasserstoffe daraus desorbiert werden können, und ein dem Motor 1 zugeführtes Luft/Kraftstoff-Gemisch innerhalb eines vorbestimmten Bereichs in der Nähe des stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses für eine vorbestimmte Zeit oder länger während des Betriebs des Motors 1 geblieben ist. Wenn daher das Bestimmungsergebnis in Schritt 62 NEIN ist, d.h. wenn F_MCND = 0, wird diese Routine ohne weiteren Prozess beendet, weil für das Adsorbens 16 keine richtige Alterungsbestimmung durchgeführt werden kann.
Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt 62 JA ist, d.h. wenn F_MCND = 1, wird bestimmt, ob die Differenz zwischen der Motorwassertemperatur TW und der Umgebungstemperatur TA größer als ein vorbestimmter Wert DT ist (Schritt 63). Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt 63 JA ist, d.h. wenn TW – TA < DT (zur Zeit t2 in 13), berechnet die ECU 25 einen Bestimmungswert VHUMD_JUD2 zur Bestimmung einer Alterung des Adsorbens 16 durch Absuchen einer nicht gezeigten Tabelle entsprechend der Motorwassertemperatur TW unter der Annahme, dass die Motorwassertemperatur TW auf eine Temperatur abgekühlt worden ist, die im Wesentlichen gleich der Umgebungstemperatur TA ist, d.h. das Adsorbens 16 auf eine Temperatur abgekühlt worden ist, die im Wesentlichen gleich der Umgebungstemperatur TA ist, und die Umgebungsfeuchtigkeit VHUMD im Wesentlichen konstant bleibt, d.h. im Dauerzustand (Schritt 64). Der Bestimmungswert VHUMD_JUD2 wird auf einen kleineren Wert gesetzt, wenn die Motorwassertemperatur TW niedriger ist.
Im nächsten Schritt 65 wird bestimmt, ob die Umgebungsfeuchtigkeit VHUMD gleich oder niedriger als der Bestimmungswert VHUMD_JUD2 ist oder nicht. Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt 65 JA ist, d.h. wenn VHUMD ≤ VHUMD_JUD2 (z.B. Kurven a, b in 13), bestimmt die ECU 25, dass das Adsorbens 16 noch eine hohe Feuchtigkeitsadsorptionsleistung hat, und daher nicht schlechter geworden ist, und setzt das Alterungsflag F TRSDT auf "0", um diese Wirkung anzugeben (Schritt 66), wonach die Routine endet.
Wenn andererseits das Bestimmungsergebnis in Schritt 65 NEIN ist, d.h. wenn VHUMD > VHUMD_JUD2 (z.B. Kurve c in 13), bestimmt die ECU 25, dass das Adsorbens 16 eine niedrige Feuchtigkeitsadsorptionsleistung hat und daher gealtert ist, und setzt das Alterungsflag F_TRSDT auf "1" (Schritt 67), wonach die Routine endet.
Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt 63 NEIN ist, was anzeigt, dass TW – TA ≥ DT, d.h. wenn das Adsorbens 16 nicht auf eine Temperatur im Wesentlichen gleich der Umgebungstemperatur TA abgekühlt worden ist, inkrementiert die ECU 25 einen Zähler C_DONE, der die Anzahl von Malen angibt, mit der die Alterungsbestimmung durchgeführt worden ist (Schritt 68) unter der Annahme, dass die Umgebungsfeuchtigkeit VHUMD nicht im Dauerzustand ist und es wird bestimmt, ob der mit dem Zähler C_DONE angegebene Wert gleich oder niedriger als ein oberer Grenzwert N ist (Schritt 69). Der Zähler C_DONE wird auf "0" initialisiert, wenn der Betrieb des Motors 1 gestoppt wird.
Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt 69 JA ist, d.h. wenn C_DONE ≤ N, setzt die ECU 25 die Zeit am Aus-Timer, der zum Neustart der ECU 25 nach der vorbestimmten Zeit seit dem Stopp des Motors 1 verwendet wird, auf eine Zusatzzeit Δt (z.B. 30 Minuten), die kürzer ist als die vorbestimmte Zeit (Schritt 70), wonach die Routine endet. Wenn auf diese Weise die Alterungsbestimmung einmal unterbrochen ist und nach Ablauf der Zusatzzeit Δt wieder aufgenommen ist, wird die ECU 25 neu gestartet. Während der Unterbrechung wird der Wert an dem Zähler C_DONE beibehalten. Wenn dann bei der wieder aufgenommenen Alterungsbestimmung das Bestimmungsergebnis in Schritt 63 zu JA wechselt, werden die Schritte 64 und die weiteren dementsprechend ausgeführt.
Wenn andererseits in Schritt 63 das Bestimmungsergebnis, selbst nach der wieder aufgenommenen Alterungsbestimmung, noch immer NEIN ist, und wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt 69 auch NEIN ist, d.h. wenn die Motorwassertemperatur TW nicht zu der Umgebungstemperatur TA konvergiert, selbst nach Ablauf der Summe (vorbestimmte Zeit) der vorbestimmten Zeit, die ursprünglich an dem Aus-Timer gesetzt ist, und einer Zeit, die dem oberen Grenzwert N (= NxΔt) nach dem Stopp des Motors 1 entspricht (zur Zeit t3 in 13), wie in 13 mit der unterbrochenen Linie d angegeben, wird diese Routine beendet unter der Annahme, dass für das Adsorbens 16 keine richtige Bestimmung durchgeführt werden kann. Der obere Grenzwert N und die Zeit t3 werden auf der Basis vorbestimmter Experimente und dgl. gesetzt, und die Zeit t3 wird z.B. auf 24 bis 72 Stunden gesetzt.
Wie oben beschrieben, erfolgt die Alterungsbestimmung für das Adsorbens 16 in der dritten Ausführung während einer Dauer, in der die vom stromaufwärtigen Feuchtigkeitssensor 30 erfasste Umgebungsfeuchtigkeit VHUMD im Dauerzustand ist, nachdem der Motor 1 gestoppt ist (zwischen den Zeiten t2 bis t3 in 13). Daher kann die Alterungsbestimmung für das Adsorbens 16 richtig und genau ausgeführt werden, wie oben beschrieben. Weil darüber hinaus die Alterungsbestimmung lediglich die Erfassung der Umgebungsfeuchtigkeit im Dauerzustand erfordert, ist es nicht erforderlich, dass der Feuchtigkeitssensor zur Erfassung der Umgebungsfeuchtigkeit ein hohes Ansprechverhalten hat, sondern ein angemessener Feuchtigkeitssensor verwendet werden kann, um hierdurch die Kosten der gesamten Vorrichtung zu senken.
Auch erfolgt die Alterungsbestimmung unter der Bedingung, dass der Motor 1 nahe dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis betrieben worden ist, bevor er gestoppt wurde. Wenn der Motor 1 nahe dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis arbeitet, enthalten Abgase allgemein eine relativ große Feuchtigkeitsmenge ohne große Schwankungen, sodass die Umgebungsfeuchtigkeit VHUMD unmittelbar nach dem Stopp des Motors 1 ebenfalls relativ hoch ohne große Schwankungen ist, geeignet zur Durchführung der Alterungsbestimmung für das Adsorbens 16. Somit kann die unter diesen Bedingungen durchgeführte Alterungsbestimmung eine noch genauere Bestimmung dazu ergeben, ob das Adsorbens 16 schlechter geworden ist.
Es sollte sich verstehen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehenden Ausführungen beschränkt ist, sondern in einer Vielzahl von Formen praktiziert werden kann. Während z.B. die Ausführungen die relative Feuchtigkeit VHUMD und den Sensorwiderstandswert VRST als Parameter verwenden, die die Feuchtigkeit der Abgase angeben, können stattdessen auch beliebige andere geeignete Parameter verwendet werden. Auch wird in den vorgenannten Ausführungen der Temperaturzustand in dem Auspuffsystem 2 durch die vom Motorwassertemperatursensor 23 erfasste Motorwassertemperatur TW repräsentiert, und die Umgebungstemperatur THCM um den stromabwärtigen Feuchtigkeitssensor 22 herum wird direkt durch den Umgebungstemperatursensor 21 erfasst. Alternativ können sie auf der Basis eines erfassten Werts des stromabwärtigen Feuchtigkeitssensors 22 geschätzt werden.
Ferner wird in der dritten Ausführung der stromaufwärtige Feuchtigkeitssensor 30 dazu benutzt, eine Störung, wie etwa einen Gasaustausch zwischen der Umgebung des Bypass-Kanals 14 und der Außenluft zu verhindern, wenn die Umgebungsfeuchtigkeit VHUMD erfasst wird, nachdem der Motor 1 gestoppt ist. Alternativ kann der stromabwärtige Feuchtigkeitssensor 22 dazu verwendet werden, die Umgebungsfeuchtigkeit zu erfassen. Die Konfigurationsdetails können anderweitig nach Bedarf modifiziert werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, der in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
Wie oben im Detail beschrieben ist, kann die Zustandsbestimmungsvorrichtung für einen Abgasreiniger den Zustand des Abgasreinigers, der ein Adsorbens zum Adsorbieren von Kohlenwasserstoffen enthält, einschließlich einer Verschlechterung bzw. Alterung des Adsorbens, entsprechend einem Temperaturzustand eines Auspuffsystems in einer Brennkraftmaschine, vorteilhaft mit hoher Genauigkeit bestimmen.
Eine Zustandsbestimmungsvorrichtung für einen Abgasreiniger ist vorgesehen, um den Zustand des Abgasreinigers, der ein Adsorbens zum Adsorbieren von Kohlenwasserstoffen enthält, einschließlich einer Alterung des Adsorbens, entsprechend einem Temperaturzustand in einem Auspuffsystem einer Brennkraftmaschine genau zu bestimmen. Die Zustandsbestimmungsvorrichtung für einen Abgasreiniger ist in einem Auspuffsystem der Brennkraftmaschine angeordnet, um den Zustand des Abgasreinigers zu bestimmen, der das Adsorbens enthält, das in der Lage ist, Kohlenwasserstoffe und Feuchtigkeit im Abgas zu adsorbieren. Die Zustandsbestimmungsvorrichtung umfasst einen Feuchtigkeitssensor, der nahe dem Adsorbens in dem Auspuffsystem angeordnet ist, um die Feuchtigkeit innerhalb eines Bypass-Auspuffrohrs zu erfassen, sowie eine ECU zur Bestimmung eines Temperaturzustands des Auspuffsystems sowie zur Bestimmung des Zustands des Adsorbens entsprechend der mit dem Feuchtigkeitssensor erfassten Feuchtigkeit in dem Bypass-Auspuffrohr und dem von der ECU erfassten Temperaturzustand in dem Auspuffsystem.

Claims

Zustandbestimmungsvorrichtung für einen Abgasreiniger (6), der in einem Auspuffsystem einer Brennkraftmaschine (1) angeordnet ist, um einen Zustand des Abgasreinigers (6) zu bestimmen, der ein Adsorbens enthält, das in der Lage ist, Kohlenwasserstoffe und Feuchtigkeit in Abgasen zu adsorbieren, wobei die Zustandbestimmungsvorrichtung umfasst: einen Feuchtigkeitssensor (22), der nahe dem Adsorbens in dem Auspuffsystem (2) angeordnet ist, um Feuchtigkeit in einem Auspuffrohr (4) des Auspuffsystems zu erfassen; ein Temperaturzustanderfassungsmittel (23) zum Erfassen eines Temperaturzustands (TW) in dem Auspuffsystem (2); und ein Adsorbenszustandbestimmungsmittel (25) zum Bestimmen eines Zustands des Adsorbens (7) entsprechend der von dem Feuchtigkeitssensor (22) erfassten Feuchtigkeit in dem Auspuffrohr und dem von dem Temperaturzustanderfassungsmittel (23) erfassten Temperaturzustand in dem Auspuffsystem.
Zustandbestimmungsvorrichtung für einen Abgasreiniger nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein Wärmemengenberechnungsmittel (25) zum Berechnen der von der Brennkraftmaschine (1) dem Auspuffsystem (2) zugeführten Wärmemenge, nachdem die Brennkraftmaschine (1) gestartet ist, worin das Adsorbenszustandbestimmungsmittel (25) ferner den Zustand des Adsorbens (7) ferner entsprechend der von dem Wärmemengenberechnungsmittel (25) berechneten Wärmemenge bestimmt.
Zustandbestimmungsvorrichtung für einen Abgasreiniger nach Anspruch 2, ferner umfassend: ein Schwellenwertbestimmungsmittel (25) zum Bestimmen eines Schwellenwerts (TRSDT) auf der Basis des Temperaturzustands in dem Auspuffsystem (2), der zu der Zeit erfasst wird, zu der der Verbrennungsmotor (1) gestartet wird, worin das Wärmemengenberechnungsmittel (25) ein Akkumulierte-Kraftstoffeinspritzmenge-Berechnungsmittel enthält, um die der Brennkraftmaschine (1) seit deren Start zugeführte akkumulierte Kraftstoffmenge (sum_tout) als die Wärmemenge zu berechnen, und wobei das Adsorbenszustandbestimmungsmittel (25) den Zustand des Adsorbens (7) auf der Basis eines Vergleichsergebnisses zwischen der akkumulierten Kraftstoffmenge (sum_tout) seit dem Start der Brennkraftmaschine (1) und dem Schwellenwert (TRSDT) bestimmt, wenn ein Änderungsbetrag des Werts, der von dem Feuchtigkeitssensor (22) nach dem Start der Brennkraftmaschine (1) erfasst wird, einen dafür gesetzten vorbestimmten Wert überschreitet.
Zustandbestimmungsvorrichtung für einen Abgasreiniger nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein Umgebungstemperaturerfassungsmittel (21) zum Erfassen einer Umgebungstemperatur um den Feuchtigkeitssensor (22) herum; und ein Relative-Feuchtigkeit-Berechnungsmittel (25) zum Berechnen einer relativen Feuchtigkeit (HVUMD) von Abgasen aus einer Ausgabe des Feuchtigkeitssensors (22) entsprechend der erfassten Umgebungstemperatur.
Zustandbestimmungsvorrichtung für einen Abgasreiniger nach Anspruch 1, worin der Feuchtigkeitssensor (22) an einer Stelle stromab des Adsorbens (7) in dem Auspuffsystem (2) angeordnet ist.
Zustandbestimmungsvorrichtung für einen Abgasreiniger nach Anspruch 1, worin das Adsorbenszustandbestimmungsmittel (25) den Zustand des Adsorbens (7) nach dem Stopp der Brennkraftmaschine (1) bestimmt.
Zustandbestimmungsvorrichtung für einen Abgasreiniger nach Anspruch 6, worin das Adsorbenszustandbestimmungsmittel (25) den Zustand des Adsorbens (7) innerhalb einer vorbestimmten Dauer, nachdem die Brennkraftmaschine (1) gestoppt ist, bestimmt.
Zustandbestimmungsvorrichtung für einen Abgasreiniger nach Anspruch 6, worin der Feuchtigkeitssensor (22) an einer Stelle stromauf des Adsorbens (7) in dem Auspuffsystem (2) angeordnet ist.
Zustandbestimmungsvorrichtung für einen Abgasreiniger nach Anspruch 6, ferner umfassend: ein Betriebszustanderfassungsmittel zum Erfassen, ob vor dem Stopp der Brennkraftmaschine (1) die Brennkraftmaschine (1) in einem vorbestimmten Betriebszustand gearbeitet hat oder nicht, worin das Adsorbenszustandbestimmungsmittel (25) den Zustand des Adsorbens (7) bestimmt, wenn das Betriebszustanderfassungsmittel (25) erfasst, dass vor dem Stopp der Brennkraftmaschine (1) die Brennkraftmaschine (1) in dem vorbestimmten Betriebszustand gearbeitet hat.
Zustandbestimmungsvorrichtung für einen Abgasreiniger nach Anspruch 9, worin der vorbestimmte Betriebszustand der Brennkraftmaschine (1) ein Zustand ist, in dem, während des Betriebs der Brennkraftmaschine (1), ein der Brennkraftmaschine (1) zugeführtes Luft-Kraftstoff-Gemisch bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Nähe des stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses liegt.
Zustandbestimmungsvorrichtung für einen Abgasreiniger nach Anspruch 1, worin der Temperaturzustand des Auspuffsystems (2) eine Temperatur (TW) von Kühlwasser beim Start der Brennkraftmaschine (1) ist.
Zustandbestimmungsvorrichtung für einen Abgasreiniger nach Anspruch 1, worin das Adsorbenszustandbestimmungsmittel (25) ein Adsorbensalterungsbestimmungsmittel enthält, um, als den Zustand des Adsorbens, eine Alterung des Adsorbens (7) zu bestimmen.
Zustandbestimmungsvorrichtung für einen Abgasreiniger nach Anspruch 1, worin das Adsorbens (7) Zeolit aufweist.