ES2256376T3

ES2256376T3 - Aparato para determinar el estado de un purificador de gases de escape.

Info

Publication number: ES2256376T3
Application number: ES02020088T
Authority: ES
Inventors: Masaki Ueno; Yoshihisa Iwaki; Masahiro Sato; Tetsuo Endo; Shiro 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: 2006-07-16
Anticipated expiration: 2022-09-06
Also published as: DE60208613T2; EP1291503A2; CA2401410A1; US6758033B2; CA2401410C; US20030056496A1; EP1291503B1; DE60208613D1; JP3926694B2; JP2003155924A; EP1291503A3

Abstract

Un aparato de determinación de estado para un purificador de gases de escape (6) dispuesto en un sistema de escape de un motor de combustión interna (1) para determinar un estado de dicho purificador de gases de escape (6) incluyendo un adsorbente (7) capaz de adsorber hidrocarbonos y humedad en gases de escape, incluyendo dicho aparato de determinación de estado: un sensor de humedad (22) dispuesto cerca de dicho adsorbente en dicho sistema de escape (2) para detectar una humedad en un tubo de escape (4) de dicho sistema de escape; medios detectores de estado de temperatura (23) para detectar un estado de temperatura (TW) en dicho sistema de escape (2); y medios de determinación de estado de adsorbente (25) para determinar un estado de dicho adsorbente (7) según la humedad en el tubo de escape (4) detectado por dicho sensor de humedad (22) y el estado de temperatura en dicho sistema de escape detectado por dichos medios detectores de estado de temperatura (23).

Description

Aparato para determinar el estado de un purificador de gases de escape.

Antecedentes de la invención Campo de la invención

La presente invención se refiere en general a un aparato de determinación de estado para un purificador de gases de escape que purifica gases de escape expulsados de un motor de combustión interna, y más en concreto, a un aparato de determinación de estado para un purificador de gases de escape que purifica gases de escape adsorbiendo hidrocarbonos contenidos en los gases de escape mediante un adsorbente.

Descripción de la técnica anterior

Un tipo de motor de combustión interna está provisto de un adsorbente dispuesto en su sistema de escape para adsorber hidrocarbonos en gases de escape al arrancar el motor. El adsorbente tiene, por ejemplo, zeolita en su superficie, de tal manera que hidrocarbonos presentes en los gases de escape entren en poros de la zeolita y sean adsorbidos por el adsorbente cuando los hidrocarbonos pasen por el adsorbente. Cuando el adsorbente es calentado a una temperatura predeterminada o superior (por ejemplo, 100-250ºC) por los gases de escape, el adsorbente desorbe hidrocarbonos una vez adsorbidos que se hacen recircular al motor de combustión interna mediante un tubo EGR y análogos. Mientras la adsorción y desorpción de hidrocarbonos se repiten en el adsorbente de la forma anterior, un uso a largo plazo del adsorbente puede conducir a una cantidad gradualmente creciente de hidrocarbonos residuales que no podría ser desorbida, y a la rotura de poros del adsorbente. Como resultado, el adsorbente se deteriora, produciendo capacidades gradualmente degradadas de adsorber hidrocarbonos en el adsorbente. Cuando el motor de combustión interna se pone en marcha en tal estado, los hidrocarbonos no adsorbidos por el adsorbente son emitidos al exterior. Así, hay que determinar el estado del adsorbente, en particular, su deterioro.

El solicitante ha propuesto un aparato de determinación de deterioro para determinar un deterioro de tal adsorbente, por ejemplo, en la Solicitud de Patente japonesa publicada número 2001-323811. Este aparato de determinación de deterioro aprovecha una relación proporcional hallada entre las capacidades del adsorbente de adsorber hidrocarbonos y humedad, y detecta la humedad de gases de escape que han pasado por el adsorbente con un sensor de humedad para determinar las capacidades degradadas del adsorbente de adsorber hidrocarbonos y humedad, es decir, el deterioro del adsorbente. Más específicamente, el aparato de determinación de deterioro establece un tiempo predeterminado requerido para que una humedad detectada del sensor de humedad suba un valor predeterminado asociado con un aumento gradual de la humedad de los gases de escape que pasan por el adsorbente, mientras la humedad en los gases de escape es adsorbida por el adsorbente, después del arranque del motor, según la humedad al arranque y análogos, con referencia a un adsorbente normal que no ha sido deteriorado, y mide el tiempo que la humedad detectada tarda realmente en aumentar el valor predeterminado. Después, cuando el tiempo medido es más corto que el tiempo predeterminado, se determina que el adsorbente está deteriorado a partir del hecho de que la velocidad de aumento de la humedad detectada
es mayor o la humedad detectada comienza a subir en un tiempo anterior a cuando se utiliza un adsorbente normal.

Sin embargo, el aparato de determinación de deterioro antes descrito podría no garantizar una suficiente exactitud de determinación del deterioro del adsorbente, porque la humedad detectada por el sensor de humedad sube a una tasa creciente diferente o en un tiempo diferente dependiendo del estado de temperatura del sistema de escape al arrancar el motor de combustión interna.

Más específicamente, por ejemplo, cuando un motor de combustión interna se arranca en frío, el calor generado por gases de escape es expulsado por un sistema de escape que tiene sustancialmente la misma temperatura que la temperatura en un entorno de arranque (temperatura del aire exterior), de manera que la temperatura de los gases de escape es menor en una posición más hacia abajo del sistema de escape. Después, cuando la temperatura disminuye al punto de condensación (por ejemplo, 50-60ºC), la humedad de los gases de escape comienza a condensarse y se une en la superficie interior de un tubo de escape y análogos, de manera que la humedad en gases de escape disminuye más en una posición más hacia abajo en el sistema de escape. Dicha condensación se produce más, en un tiempo anterior, y en una posición más hacia arriba en el sistema de escape cuando el sistema de escape está a una temperatura inferior al arrancar. Por esta razón, la humedad detectada tiende a presentar una menor tasa de aumento porque el adsorbente se suministra con gases de escape con menos humedad, es decir, con menos humedad cuando la condensación se produce en una posición hacia arriba del adsorbente. Esta tendencia resulta más fuerte cuando el sistema de escape está a temperaturas más bajas cuando se arranca el motor de combustión interna.

Además, como se ha descrito anteriormente, el adsorbente desorbe hidrocarbonos cuando se calienta a una temperatura predeterminada o superior, y tiende a tener un rendimiento más alto de adsorber hidrocarbonos cuando la temperatura es menor que la temperatura a la que comienza la desorpción (por ejemplo, 50ºC) o más baja. Esta tendencia tiene lugar igualmente en el rendimiento de adsorción de humedad así como en el rendimiento de adsorción de hidrocarbonos. Por lo tanto, cuando el motor de combustión se arranca en frío, la humedad detectada aumenta en un tiempo posterior porque una cantidad más grande de humedad en gases de escape es adsorbida en el adsorbente cuando la temperatura del adsorbente que tiene sustancialmente la misma temperatura que la temperatura en el sistema de escape es más baja.

Como se ha descrito anteriormente, mientras la humedad detectada aumenta a una tasa diferente y en un tiempo diferente dependiendo de un estado de temperatura del sistema de escape al arranque del motor de combustión interna, dicho aparato de determinación de deterioro establece simplemente un tiempo transcurrido desde el arranque como un parámetro para determinar un deterioro del adsorbente, de manera que solamente proporciona una exactitud insuficiente para determinar el deterioro, y por lo tanto queda espacio para una mejora a este respec-
to.

EP-A-1132589 como técnica anterior según el Art. 54(3) y (4) EPC describe un sensor de temperatura 24 para detectar una temperatura TTRS del adsorbente HC 16. Sin embargo, la temperatura TTRS del adsorbente HC detectada por el sensor de temperatura 24 se usa solamente para calcular una humedad absoluta saturada DS (paso 2, figura 4), y la humedad absoluta saturada calculada DS se usa solamente para establecer un señalizador de ejecución de detección de deterioro f_MCNDTRS (pasos 5, 6 y 8 de la figura 3), es decir, para determinar si la condición de ejecución para la determinación de deterioro del adsorbente HC 16 se ha establecido o no. Además, este documento describe un sensor de temperatura del aire de admisión 27 para detectar la temperatura del aire de admisión TA. Sin embargo, la temperatura del aire de admisión TA se usa solamente para determinar si la condición de ejecución de la detección de humedad (paso 106 de la figura 11) se ha establecido o no.

Objeto y resumen de la invención

La presente invención se ha hecho para resolver los problemas antes mencionados, y un objeto de la invención es proporcionar un aparato de determinación de estado para un purificador de gases de escape que es capaz de determinar con precisión el estado del purificador de gases de escape, que incluye un adsorbente para adsorber hidrocarbonos, incluyendo un deterioro del adsorbente, según un estado de temperatura de un sistema de escape en un motor de combustión interna.

Para lograr el objeto anterior, la presente invención proporciona un aparato de determinación de estado para un purificador de gases de escape dispuesto en un sistema de escape de un motor de combustión interna para determinar un estado del purificador de gases de escape incluyendo un adsorbente capaz de adsorber hidrocarbonos y humedad en gases de escape. El aparato de determinación de estado se caracteriza por incluir un sensor de humedad dispuesto cerca del adsorbente en el sistema de escape para detectar una humedad en un tubo de escape del sistema de escape; medios detectores de estado de temperatura para detectar un estado de temperatura en el sistema de escape; y medios de determinación de estado de adsorbente para determinar un estado del adsorbente según la humedad en el tubo de escape detectada por el sensor de humedad y el estado de temperatura en el sistema de escape detectado por los medios detectores de estado de temperatura.

Según este aparato de determinación de estado para un purificador de gases de escape, el sensor de humedad dispuesto cerca del adsorbente en el sistema de escape detecta una humedad en un tubo de escape del sistema de escape, mientras que los medios detectores de estado de temperatura detectan un estado de temperatura en el sistema de escape. Después, los medios de determinación de estado de adsorbente determinan el estado del adsorbente según los resultados de determinaciones. Puesto que la capacidad de que el adsorbente adsorba hidrocarbonos y humedad está en una relación proporcional, la humedad detectada por el sensor de humedad tiene una alta correlación a los hidrocarbonos realmente adsorbidos en el adsorbente. Además, como se ha mencionado anteriormente, la humedad detectada por el sensor de humedad aumenta a una tasa diferente y en un tiempo diferente dependiendo del estado de temperatura en el sistema de escape. Por lo tanto, cuando el estado de temperatura en el sistema de escape se usa como un parámetro además de la humedad dentro del tubo de escape para realizar la determinación de estado, el estado del adsorbente puede ser determinado con exactitud, incluyendo la adsorción y desorpción de hidrocarbonos en el adsorbente, el deterioro del adsorbente, y análogos, reflejando al mismo tiempo la temperatura real de gases de escape en el resultado de la determinación.

Preferiblemente, el aparato de determinación de estado para un purificador de gases de escape incluye además medios de cálculo de calorías para calcular las calorías suministradas desde el motor de combustión interna al sistema de escape después de arrancar el motor de combustión interna, donde los medios de determinación de estado de adsorbente también determinan el estado del adsorbente también según las calorías calculadas por los medios de cálculo de calorías.

Según esta realización preferida del aparato de determinación de estado, los medios de cálculo de calorías calculan las calorías suministradas por el motor de combustión interna al sistema de escape después de arrancar el motor de combustión interna, y los medios de determinación de estado de adsorbente también determinan el estado del adsorbente además según las calorías calculadas por los medios de cálculo de calorías. Por lo tanto es posible determinar más exactamente el estado del adsorbente reflejando también al mismo tiempo los estados del sistema de escape y un cambio de temperatura (subida) del adsorbente después del arranque en el resultado de la determinación. Preferiblemente, el aparato de determinación de estado para un purificador de gases de escape incluye además medios de determinación de umbral para determinar un umbral en base al estado de temperatura en el sistema de escape detectado al tiempo de arrancar el motor de combustión interna, donde los medios de cálculo de calorías incluyen medios de cálculo de cantidad de inyección de combustible acumulado para calcular una cantidad de combustible acumulado suministrado al motor de combustión interna desde su arranque como las calorías, y los medios de determinación de estado de adsorbente determinan el estado del adsorbente en base a un resultado de comparación entre la cantidad de combustible acumulado desde el arranque del motor de combustión interna y el umbral cuando una cantidad de cambio del valor detectado por el sensor de humedad después de arrancar el motor de combustión interna excede de un valor predeterminado establecido.

Según esta realización preferida del aparato de determinación de estado, el estado del adsorbente se puede determinar en un tiempo apropiado en el que una cantidad de cambio del valor detectado por el sensor de humedad después del arranque del motor de combustión interna excede del valor predeterminado establecido, es decir, al que la humedad en el tubo de escape aumenta (sube) suficientemente cuando la adsorción al adsorbente se satura gradualmente. Además, el estado del adsorbente se determina en base al resultado de una comparación de la cantidad de combustible acumulado suministrado al motor de combustión interna desde el arranque al tiempo en que la humedad en el tubo de escape aumenta suficientemente con el umbral determinado por los medios de determinación de umbral. Este umbral refleja el estado de temperatura en el sistema de escape al arranque del motor de combustión interna, mientras la cantidad de combustible acumulado indica las calorías dadas al sistema de escape después del arranque. Por lo tanto, determinando el estado del adsorbente en base al resultado de la comparación de la cantidad de combustible acumulado con el umbral, el estado del adsorbente se puede determinar con más exactitud, reflejando también las temperaturas reales del sistema de escape y adsorbente al tiempo de arrancar el motor de combustión interna, y después del arranque, en el resultado de la determinación. Además, puesto que la cantidad de combustible es un parámetro de control conocido para el motor de combustión interna, las calorías dadas al sistema de escape se pueden calcular fácilmente acumulando simplemente la cantidad de combustible desde el arranque del motor de combustión interna.

Preferiblemente, el aparato de determinación de estado para un purificador de gases de escape incluye además medios detectores de temperatura ambiente para detectar una temperatura ambiente alrededor del sensor de humedad; y medios de cálculo de humedad relativa para calcular una humedad relativa de gases de escape de una salida del sensor de humedad según la temperatura ambiente detectada.

Según esta realización preferida del aparato de determinación de estado, puesto que la humedad de los gases de escape se calcula a partir de la salida del sensor de humedad según la temperatura ambiente alrededor del sensor de humedad, es posible hallar apropiadamente la humedad relativa con compensación de temperatura. Además, el estado del adsorbente se puede determinar apropiadamente según la humedad relativa hallada de esta manera.

Preferiblemente, en el aparato de determinación de estado para un purificador de gases de escape, el sensor de humedad está dispuesto en una posición hacia abajo del adsorbente en el sistema de escape.

Según esta realización preferida del aparato de determinación de estado, puesto que el sensor de humedad está dispuesto en una posición hacia abajo del adsorbente en el sistema de escape, el sensor de humedad puede detectar la humedad de gases de escape que han pasado por el adsorbente después de arrancar el motor de combustión interna. Así, la humedad que refleja un estado adsorbido de hidrocarbonos en el adsorbente puede ser detectada durante la operación del motor de combustión interna, para determinar con precisión el estado del adsorbente.

Preferiblemente, en el aparato de determinación de estado para un purificador de gases de escape, los medios de determinación de estado de adsorbente determinan el estado del adsorbente después de una parada del motor de combustión interna.

Según esta realización preferida del aparato de determinación de estado, puesto que el estado del adsorbente se determina después de parar el motor de combustión interna, el estado del adsorbente se puede determinar sin necesidad de comprobar la humedad en el tubo de escape con el sensor de humedad en todo momento, a diferencia de la determinación de estado del adsorbente realizada durante la operación del motor de combustión interna. El estado del adsorbente se puede determinar de esta manera por las razones siguientes. Cuando se para el motor de combustión interna, el adsorbente calentado se enfría gradualmente, y por consiguiente adsorbe humedad circundante. Después, cuando el adsorbente adsorbe incrementalmente la humedad a saturación, la humedad alrededor del adsorbente permanece sustancialmente constante, es decir, en el estado de régimen. La humedad en el estado de régimen refleja el estado del adsorbente, en particular un grado de deterioro. Específicamente, un mayor grado de deterioro del adsorbente indica que el adsorbente tiene un menor rendimiento de adsorción de humedad, de manera que el adsorbente no adsorbe mucha humedad circundante. Como resultado, la humedad alrededor del adsorbente tiende a ser más alta en comparación con la de alrededor de un adsorbente normal. Por lo tanto, es posible determinar el estado del adsorbente detectando la humedad alrededor del adsorbente después de parar el motor de combustión interna. Además, puesto que la determinación de estado sólo requiere la detección de la humedad en el tubo de escape que permanece en el estado de régimen, un sensor de humedad no tiene que tener alta sensibilidad, de manera que se puede usar un sensor de humedad razonable, reduciendo por ello el costo del aparato general.

Preferiblemente, en el aparato de determinación de estado para un purificador de gases de escape, los medios de determinación de estado de adsorbente determinan el estado del adsorbente dentro de un período predeterminado después de parar el motor de combustión interna.

Según esta realización preferida del aparato de determinación de estado, el estado del adsorbente puede ser determinado con exactitud ejecutando la determinación de estado dentro del período predeterminado después de parar el motor de combustión interna, es decir, dentro de un período en el que la determinación de estado del adsorbente se puede realizar apropiadamente. Como se ha descrito anteriormente, cuando se para el motor de combustión interna, el adsorbente adsorbe humedad circundante cuando se enfría el sistema de escape, poniendo la humedad alrededor del adsorbente en el estado de régimen. Cuando transcurre mucho tiempo después de parar el motor de combustión interna, la humedad dentro del tubo de escape, que ha estado en el estado de régimen, converge gradualmente a la humedad externa porque el sistema de escape está en comunicación con el exterior. Por lo tanto, el estado del adsorbente puede ser determinado apropiadamente y con exactitud ejecutando la determinación de estado mientras la humedad dentro del tubo de escape permanece en el estado de régimen hasta que comienza a converger a la humedad externa.

Preferiblemente, en el aparato de determinación de estado para un purificador de gases de escape, el sensor de humedad está dispuesto en una posición hacia arriba del adsorbente en el sistema de escape.

Según esta realización preferida del aparato de determinación de estado, el sensor de humedad está espaciado del extremo situado más hacia abajo del sistema de escape en comunicación con el exterior una mayor distancia que cuando el sensor de humedad está dispuesto en una posición hacia abajo del adsorbente, de manera que se puede evitar que el sensor de humedad sea afectado adversamente por una perturbación tal como la influencia de aire exterior cuando se para el motor de combustión interna, por ejemplo, un intercambio de gas entre la atmósfera dentro del tubo de escape cerca del sensor de humedad y el aire exterior. De esta manera, la determinación de estado del adsorbente se puede realizar apropiadamente y con precisión.

Preferiblemente, el aparato de determinación de estado para un purificador de gases de escape incluye además medios detectores de condición operativa para detectar si el motor de combustión interna se pone en funcionamiento o no en una condición operativa predeterminada antes de que se pare el motor de combustión interna, donde los medios de determinación de estado de adsorbente determinan el estado del adsorbente cuando los medios detectores de condición operativa detectan que el motor de combustión interna se pone en funcionamiento en la condición operativa predeterminada antes de que se pare el motor de combustión interna.

Según esta realización preferida del aparato de determinación de estado, la determinación de estado del adsorbente se hace cuando el motor de combustión interna se pone en funcionamiento en la condición operativa predeterminada antes de parar el motor de combustión interna. En general, la cantidad de humedad contenida en los gases de escape depende de la condición operativa del motor de combustión interna. Por lo tanto, el estado del adsorbente se puede determinar con exactitud después de parar el motor de combustión interna definiendo la condición operativa predeterminada como una condición operativa en la que gases de escape contienen una cantidad de humedad adecuada para determinar el estado del adsorbente.

Preferiblemente, en el aparato de determinación de estado para un purificador de gases de escape, la condición operativa predeterminada del motor de combustión interna es una condición en la que una mezcla de aire/combustible suministrada al motor de combustión interna está a una relación de aire/combustible cerca de la relación estequiométrica de aire/combustible durante la operación del motor de combustión interna.

Según esta realización preferida del aparato de determinación de estado, la determinación de deterioro del adsorbente se hace después de parar el motor de combustión interna durante una operación cerca de la relación estequiométrica de aire/combustible. Cuando el motor de combustión interna se pone en funcionamiento cerca de la relación estequiométrica de aire/combustible, los gases de escape contienen una cantidad relativamente grande de humedad sin grandes variaciones, de manera que la humedad ambiente alrededor del sensor de humedad después de parar el motor también es relativamente alta sin grandes variaciones, adecuada para hacer la determinación de deterioro del adsorbente. Así, la determinación de deterioro hecha en tal condición puede proporcionar una determinación más exacta sobre si el adsorbente se ha deteriorado.

Preferiblemente, en el aparato de determinación de estado para un purificador de gases de escape, el estado de temperatura del sistema de escape es la temperatura del agua de refrigeración al arranque del motor de combustión interna.

Según esta realización preferida del aparato de determinación de estado, la temperatura del agua de refrigeración en el motor de combustión interna al arrancar se puede utilizar apropiadamente como un parámetro indicativo del estado de temperatura en el sistema de escape. Además, dado que el motor de combustión interna está provisto típicamente de un sensor de temperatura del agua para detectar la temperatura de agua de refrigeración, el sensor existente de temperatura del agua se puede usar para detectar la condición operativa, realizando por ello los medios detectores de estado de temperatura a un costo bajo.

Preferiblemente, en el aparato de determinación de estado para un purificador de gases de escape, los medios de determinación de estado de adsorbente incluyen medios de determinación de deterioro de adsorbente para determinar un deterioro del adsorbente como el estado del adsorbente.

Como se ha descrito anteriormente, un adsorbente deteriorado tiene menor capacidad de adsorber humedad así como hidrocarbonos, de manera que el deterioro del adsorbente se puede determinar detectando la humedad alrededor del adsorbente. Por lo tanto, según la realización preferida del aparato de determinación de estado, el deterioro del adsorbente se puede determinar con precisión por la técnica de determinación de estado de la presente invención hasta ahora descrita, reflejando al mismo tiempo satisfactoriamente el estado de temperatura en el sistema de escape del motor de combustión interna en el resultado de la determinación.

Preferiblemente, en el aparato de determinación de estado para un purificador de gases de escape, el adsorbente incluye zeolita.

Según esta realización preferida del aparato de determinación de estado, la zeolita adsorbe humedad así como hidrocarbonos, y hay una alta correlación entre las capacidades de la zeolita de adsorber ambos componentes, de manera que las ventajas y efectos hasta ahora descritos se pueden lograr aplicando la presente invención. La zeolita puede implementar un adsorbente de excelente resistencia al calor y que es menos susceptible al deterioro, en comparación, por ejemplo, con gel de sílice, carbonos activos o análogos cuando se utilizan como el adsorbente.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es un diagrama que ilustra en general un motor de combustión interna en el que un aparato de determinación de estado para un purificador de gases de escape se aplica según una primera realización de la presente invención.

La figura 2 es una vista en sección transversal ampliada que ilustra un dispositivo de adsorción de hidrocarbono.

La figura 3 es un diagrama de flujo que ilustra una rutina para determinar si se ejecuta o no una determinación de deterioro de un adsorbente.

La figura 4 muestra una tabla para calcular una humedad relativa VHUMD según una temperatura ambiente THCM y un valor de resistencia de sensor VRST.

La figura 5 es una tabla de umbrales de determinación de deterioro que muestra la relación entre una temperatura del agua del motor TW al arranque del motor y un umbral de determinación de deterioro de adsorbente TRSDT.

La figura 6 es un diagrama de flujo que ilustra una rutina para determinar el deterioro del adsorbente en base a una humedad relativa VHUMD.

La figura 7 es un diagrama de tiempo que muestra una transición ejemplar de una humedad relativa VHUMD detectada por un sensor de humedad situado hacia abajo y la cantidad de inyección de combustible acumulado sum_tout desde el arranque del motor.

La figura 8 es un diagrama de flujo que ilustra una rutina para determinar si se ejecuta o no una determinación de deterioro de un adsorbente en una segunda realización.

La figura 9 es una tabla de umbrales de determinación de deterioro que muestra la relación entre una temperatura del agua del motor TW al arranque del motor y un umbral de determinación de deterioro de adsorbente TRSDTV.

La figura 10 es un diagrama de flujo que ilustra una rutina para determinar el deterioro del adsorbente en base a un valor de resistencia de sensor VRST.

La figura 11 es un diagrama de tiempo que muestra una transición ejemplar del valor de resistencia de sensor VRST que es un valor de detección de un sensor de humedad situado hacia abajo, y la cantidad de inyección de combustible acumulado sum_tout del arranque del motor.

La figura 12 es un diagrama de flujo que ilustra una rutina para determinar el deterioro del adsorbente, que se ejecuta después de parar el motor.

Y la figura 13 es un diagrama de tiempo que muestra una transición ejemplar de una humedad ambiente detectada por un sensor de humedad situado hacia arriba después de parar el motor (en una porción superior), y un diagrama de tiempo que muestra una transición ejemplar de una temperatura del agua del motor después de parar el motor (en una porción inferior).

Descripción detallada de la realización

A continuación se describirá con detalle una realización preferida de la presente invención con referencia a los dibujos anexos. La figura 1 ilustra un motor de combustión interna en el que un aparato de determinación de estado para un purificador de gases de escape se aplica según una primera realización de la presente invención. Un sistema de escape 2 del motor 1 tiene un tubo de escape 4 conectado al motor 1 mediante un colector de escape 3. Un catalizador 6 que tiene dos catalizadores de tres vías 5, y un adsorbedor de hidrocarbonos 7 para adsorber hidrocarbonos se han previsto a mitad de camino en el tubo de escape 4 como un purificador de gases de escape para purificar gases de escape. Los dos catalizadores de tres vías 5 del catalizador 6 están dispuestos uno junto a otro a lo largo del tubo de escape 4, y purifican sustancias nocivas (hidrocarbonos (HC), monóxido de carbono (CO) y óxidos de nitrógeno (NOx)) en gases de escape que pasan a través del catalizador 6 por acciones de catalización por oxidación-reducción, cuando se calientan a una temperatura predeterminada (por ejemplo, 300ºC) o superior y se acti-
van.

El adsorbedor de hidrocarbonos 7 está dispuesto a su vez en una posición hacia abajo del catalizador 6 en el tubo de escape 4, y se ha previsto para reducir la cantidad de hidrocarbonos emitidos a la atmósfera adsorbiendo hidrocarbonos en gases de escape durante un período inicial (por ejemplo, durante aproximadamente 30 a 40 segundos desde el arranque) del motor 1 en un estado en frío en el que los catalizadores de tres vías 5 no se han activado. Como se ilustra en las figuras 1 y 2, el adsorbedor de hidrocarbonos 7 está acoplado a un extremo situado hacia abajo del catalizador 6 mediante un interruptor de paso de escape 8. El adsorbedor de hidrocarbonos 7 incluye una caja sustancialmente cilíndrica 11; un tubo de escape de derivación 12 dispuesto dentro de la caja 11; y un adsorbente cilíndrico 16 dispuesto a mitad de camino en el tubo de escape de derivación 12 para adsorber hidrocarbonos en los gases de escape que se introducen en el tubo de escape de derivación 12.

Como se ilustra en la figura 2, la caja 11 tiene su extremo situado hacia arriba dividido en dos agujeros, es decir, uno superior y otro inferior 11a, 11 b. El agujero superior 11a está en comunicación con un paso principal 13 que tiene una sección transversal anular y está formado entre la caja 11 y el tubo de escape de derivación 12, mientras que el agujero inferior 11b está en comunicación con un paso de derivación 14 que es un espacio interior del tubo de escape de derivación 12.

El tubo de escape de derivación 12 tiene su extremo situado hacia arriba conectado a una superficie interior del agujero inferior 11b de la caja 11, y un extremo situado hacia abajo conectado a una superficie interior de un extremo situado hacia abajo de la caja 11, respectivamente, en un estado estanco al aire. El tubo de escape de derivación 12 se forma con una pluralidad de agujeros de comunicación alargados 12a (por ejemplo, cinco) en una porción de extremo descendente en la dirección circunferencial a intervalos iguales, de tal manera que el extremo situado hacia abajo del paso principal 13 esté en comunicación con el extremo situado hacia abajo del paso de derivación 14 mediante estos agujeros de comunicación 12a.

El adsorbente 16 consta de un núcleo de panal (no representado), hecho de un metal, que lleva zeolita en su superficie, y tiene la propiedad de adsorber humedad así como hidrocarbonos. Cuando los gases de escape introducidos en el paso de derivación 14 pasan por el adsorbente 16, hidrocarbonos y humedad en los gases de escape son adsorbidos por la zeolita. La zeolita, que tiene altas propiedades de resistencia al calor, adsorbe hidrocarbonos a temperaturas bajas (por ejemplo, inferiores a 100ºC), y desorbe hidrocarbonos una vez adsorbidos por lo tanto a una temperatura predeterminada o superior (por ejemplo, 100-250ºC). Después, los hidrocarbonos desorbidos se hacen recircular al motor 1 del adsorbedor de hidrocarbonos 7 a través de un tubo EGR 17 y un tubo de entrada 1a, y son quemados por el motor 1.

El interruptor de paso de escape 8 se ha previsto para conmutar selectivamente el paso de gases de escape hacia abajo del catalizador 6 al paso principal 13 o el paso de derivación 14 según un estado activado de los catalizadores de tres vías 5. El interruptor de paso de escape 8 incluye un tubo de acoplamiento sustancialmente cilindro 18; y una válvula de conmutación pivotable 15 dispuesta en el tubo de acoplamiento 18. La válvula de conmutación 15 es movida por un excitador de válvula de conmutación 19 (véase la figura 1) que es controlado por una UEC 25, descrita más adelante, para conmutar el paso de gases de escape al paso principal 13 cuando está presente en una posición indicada con líneas continuas en la figura 2 y para conmutar el paso de gases de escape al paso de derivación 14 cuando está presente en una posición indicada con líneas de dos puntos y raya.

Como se ha descrito anteriormente, el tubo EGR 17 se acopla entre el tubo de acoplamiento 18 y el tubo de entrada 1a del motor 1 para recircular una porción de gases de escape al motor 1, y una válvula de control EGR 20 está dispuesta a mitad de camino en el tubo EGR 17. La válvula de control EGR 20 es controlada por la UEC 25 para accionar y parar el EGR y controlar una cantidad de EGR.

En la configuración anterior, el paso de gases de escape se conmuta al paso de derivación 14 por el interruptor de paso de escape 8 inmediatamente después de un arranque en frío del motor 1, dando lugar por ello a que los gases de escape pasen por el catalizador 6 al paso de derivación 14. Los gases de escape son emitidos a la atmósfera después de que los hidrocarbonos en los gases de escape han sido adsorbidos por el adsorbente 16. Después, cuando se determina que los hidrocarbonos han sido adsorbidos por adsorbente 16, el paso de gases de escape se conmuta al paso principal 13 para conducir los gases de escape al paso principal 13 a través del tubo de acoplamiento 18 para emisión a la atmósfera. Además, cuando la válvula de control EGR 20 se abre para operar el EGR, se recircula una porción de los gases de escape al tubo de entrada 1a mediante el paso de derivación 14 y el tubo EGR 17 como un gas EGR. Los hidrocar-
bonos desorbidos del adsorbente 16 se envían al tubo de entrada 1a por el gas EGR y son quemados por el motor 1.

Un sensor de humedad situado hacia abajo 22 está unido a la caja 11 del adsorbedor de hidrocarbonos 7 en una posición hacia abajo del adsorbente 16 mirando al paso de derivación 14. El sensor de humedad situado hacia abajo 22 se utiliza para determinar el estado, principalmente el deterioro, del adsorbente 16 durante la operación del motor 1. El sensor de humedad situado hacia abajo 22 incluye un elemento sensor 22a (véase la figura 2) compuesto de un cuerpo poroso, por ejemplo, hecho de alúmina, titania o análogos, y detecta la humedad, aprovechando la característica de que su valor de resistencia varía según la cantidad de humedad adsorbida en los poros del elemento sensor 22a. El sensor de humedad situado hacia abajo 22 envía una señal de detección indicativa de un valor de resistencia VRST del elemento sensor 22a a la UEC 25. Un sensor de temperatura ambiente 21 (medios detectores de temperatura ambiente) compuesto de un termistor o análogos también está dispuesto cerca del elemento sensor 22a para detectar una temperatura ambiente THCM cerca del elemento sensor 22a y enviar una señal de detección indicativa de la temperatura ambiente THCM a la UEC 25.

Un sensor de humedad situado hacia arriba 30 también está unido a la caja 11 del adsorbedor de hidrocarbonos 7 en una posición hacia arriba del adsorbente 16 mirando al paso de derivación 14 para determinar el estado del adsorbente 16 durante un estado inoperativo del motor 1. El sensor de humedad situado hacia arriba 30, que es similar al sensor de humedad situado hacia abajo 22, envía una señal de detección indicativa de un valor de resistencia VRST2 de un elemento sensor 30a a la UEC 25. Un sensor de temperatura ambiente 31 (medios detectores de temperatura ambiente) también está dispuesto cerca de elemento sensor 30a para detectar la temperatura ambiente THCM2 cerca del elemento sensor 30a y enviar una señal de detección indicativa de la temperatura ambiente THCM2 a la UEC 25.

Un sensor de relación proporcional de aire/combustible (denominado a continuación el "sensor LAF") 32 está dispuesto además en una posición hacia arriba del catalizador 6 en el tubo de escape 4. El sensor LAF 32 detecta linealmente la concentración de oxígeno en los gases de escape (relación aire/combustible) y envía la relación aire/combustible detectada, es decir, un valor de detección VLAF, a la UEC 25. El valor de detección VLAF del sensor LAF 32 se establece más bajo cuando la concentración de oxígeno es menor, es decir, la relación aire/combustible es más rica.

Un sensor de temperatura del agua del motor 23 (medios detectores de estado de temperatura) incluyendo un termistor o análogos, y un sensor de ángulo de calado 24 están unidos al cuerpo del motor 1. El sensor de temperatura del agua del motor 23 detecta la temperatura del agua del motor TW, que es la temperatura de agua de refrigeración que circula dentro de un bloque de cilindros del motor 1, y envía una señal de detección indicativa de la temperatura del agua del motor TW a la UEC 25. El sensor de ángulo de calado 24, por otra parte, envía una señal CRK y una señal TDC, que son señales de impulsos, a la UEC 25 cada ángulo de calado predeterminado cuando se gira el cigüeñal, no representado, del motor 1. Un sensor de presión de admisión 26 está unido al tubo de entrada 1a para detectar una presión absoluta PB dentro del tubo de entrada 1a y enviar una señal de detección indicativa de la presión absoluta PB a la UEC 25. Una lámpara de alarma 27 está conectada además a la ECU 25 para generar una alarma por iluminación cuando se determina que el absorbente 16 está deteriorado. La UEC 25 también recibe una señal de detección procedente de un sensor de temperatura ambiente 33 indicativa de una temperatura ambiente TA como una temperatura externa al motor 1 y el tubo de escape 4.

En esta realización, la UEC 25 funciona como unos medios de determinación de estado de adsorbente, unos medios de cálculo de calorías, unos medios de determinación de umbral, unos medios de cálculo de cantidad de combustible acumulado, unos medios de cálculo de humedad relativa, y unos medios de determinación de deterioro de adsorbente. La UEC 25 se basa en un microordenador que incluye una interface de E/S, una CPU, una RAM, una ROM y análogos. Las señales de detección de dichos sensores tal como el sensor de humedad situado hacia abajo 22 se introducen en la CPU después de ser convertidas A/D y reconformadas en la interface de E/S. La CPU controla un tiempo de inyección de combustible Tout para un inyector 1b correspondiente a cada uno de una pluralidad de cilindros del motor 1, el excitador de válvula de conmutación 19, y la válvula de control EGR 20 según un programa de control, tablas y análogos almacenados en la ROM en respuesta a las señales de detección anteriores, y determina el estado, es decir, el deterioro del adsorbente 16.

El procesado para determinar el deterioro del adsorbente 16 se describirá a continuación con referencia a las figuras 3 a 7. La figura 3 ilustra una rutina para determinar si se ejecuta o no una determinación de deterioro del adsorbente 16. Esta rutina se ejecuta solamente una vez inmediatamente después de arrancar el motor 1.

En primer lugar, en esta rutina, en el paso 1 (denominado "S1" en la figura. Lo mismo se aplica a la descripción siguiente) se determina si un señalizador de terminación de desorpción F_HCPG es o no "1", lo que indica que los hidrocarbonos han sido completamente desorbidos del adsorbente 16 durante la operación precedente. Si el resultado de la determinación en el paso 1 es NO, es decir, cuando hidrocarbonos no han sido desorbidos durante la operación precedente, la UEC 25 pone a "0" un señalizador de habilitación de determinación de deterioro F_MCNDTRS (paso 2), en el supuesto de que no se establezcan condiciones para ejecutar una rutina para determinar el deterioro del adsorbente 16 porque los hidrocarbonos restantes en el adsorbente 16 evitan una determinación correcta del deterioro del adsorbente 16, seguido de la terminación de la rutina.

Por otra parte, si el resultado de la determinación en el paso 1 es SÍ, indicando que los hidrocarbonos han sido desorbidos durante la operación precedente, la rutina pasa al paso 3, donde se determina si la temperatura del agua del motor TW es o no igual o superior a su valor límite inferior TWTRSL (por ejemplo, 0ºC) e igual o inferior a su valor límite superior TWTRSH (por ejemplo, 50ºC). Si el resultado de la determinación en el paso 3 es NO, es decir, cuando la temperatura del agua del motor TW al arranque del motor 1 está fuera de un rango predeterminado definido por los valores límite superior e inferior TWTRSL/TWTRSH, la UEC 25 pone a "0" el señalizador de habilitación de determinación de deterioro F_MCNDTRS (paso 2) en el supuesto de que no se hayan establecido condiciones para ejecutar la rutina para determinar el deterioro del adsorbente 16, como es el caso con la desorpción incompleta de hidrocarbonos, seguido de la terminación de la rutina.

Por otra parte, si el resultado de la determinación en el paso 3 es SÍ, indicando que la temperatura del agua del motor TW está dentro del rango predeterminado, la UEC 25 pone el señalizador de habilitación de determinación de deterioro F_MCNDTRS a "1" (paso 4), en el supuesto de que se establezcan condiciones para ejecutar la rutina para determinar el deterioro del adsorbente 16. A continuación, la humedad relativa VHUMD detectada por el sensor de humedad situado hacia abajo 22 en dicho tiempo se establece como un valor inicial para un valor mínimo VHUMD_MIN (paso 5) y un valor precedente VHUMD_PRE (paso 6), respectivamente, de la humedad relativa VHUMD. La humedad relativa VHUMD se calcula a partir de una tabla representada en la figura 4 según un valor de resistencia de sensor VRST detectado por el sensor de humedad situado hacia abajo 22.

La tabla representada en la figura 4 está formada por nueve tablas correspondientes a la temperatura ambiente THCM, y cada tabla se establece de tal manera que la humedad relativa VHUMD sea menor cuando el valor de resistencia de sensor VRST sea mayor. Además, entre las tablas, la humedad relativa VHUMD es mayor cuando la temperatura ambiente THCM es menor. Una tabla correspondiente a la temperatura ambiente THCM detectada por el sensor de temperatura ambiente 21 se selecciona de entre estas tablas, y se realiza una búsqueda en una tabla correspondiente al valor de resistencia de sensor VRST detectado por el sensor de humedad situado hacia abajo 22 para calcular la humedad relativa VHUMD. Cuando la temperatura ambiente THCM presenta un valor entre tablas, la humedad relativa VHUMD se calcula por una interpolación. Hallando la humedad relativa VHUMD de esta manera, la humedad relativa VHUMD se puede calcular apropiadamente para gases de escape de temperatura compensada.

A continuación, la rutina pasa al paso 7, donde se busca una tabla de umbrales de determinación de deterioro (denominada más adelante la "tabla TRSDT") para el adsorbente 16 representado en la figura 5 según la temperatura del agua del motor TW para calcular un umbral de determinación de deterioro TRSDT (umbral) para determinar el deterioro del adsorbente 16, descrito más adelante, seguido de la terminación de la rutina.

Como se representa en la figura 5, en la tabla TRSDT, el umbral de determinación de deterioro TRSDT se establece a un primer valor predeterminado trsdt1 cuando la temperatura del agua del motor TW es inferior a una primera temperatura predeterminada tw1 (por ejemplo, 0ºC), y a un segundo valor predeterminado trsdt2 (trsdt1>trsdt2) cuando la temperatura del agua del motor TW excede de una segunda temperatura predeterminada tw2 (por ejemplo 40ºC) más alta que la primera temperatura predeterminada tw1. Además, cuando la temperatura del agua del motor TW está entre las dos temperaturas predeterminadas tw1, tw2 (tw1 \leq TW \leq tw2), el umbral de determinación de deterioro TRSDT se establece a un valor más grande cuando la temperatura del agua del motor TW es menor.

La figura 6 ilustra una rutina para determinar el deterioro del adsorbente 16, ejecutada según el resultado de la determinación realizada por la rutina en dicha figura 3. Esta rutina se ejecuta cada tiempo predeterminado (por ejemplo, cada 100 ms). En primer lugar, se determina si el señalizador de habilitación de determinación de deterioro F_MCNDTRS es o no "1" (paso 11). Si el resultado de la determinación en el paso 11 es NO, mostrando que no se han establecido las condiciones para ejecutar una rutina para determinar el deterioro del adsorbente 16, la rutina se termina sin procesado adicional.

Por otra parte, si el resultado de la determinación en el paso 11 es SÍ, mostrando que se han establecido las condiciones para ejecutar una rutina para determinar el deterioro del adsorbente 16, se determina si la humedad relativa VHUMD calculada a partir de un valor de detección corriente proporcionado por el sensor de humedad situado hacia abajo 22 es o no menor que el valor precedente VHUMD_PRE (paso 12). Si el resultado de la determinación en el paso 12 es SÍ, es decir, VHUMD<VHUMD_PRE, la UEC 25 pone la humedad relativa VHUMD en dicho tiempo como un valor mínimo VHUMD_MIN (paso 13). De esta manera, el valor mínimo VHUMD_MIN es actualizado en todo momento cuando la humedad relativa VHUMD es menor que su valor precedente, de manera que el valor mínimo VHUMD_MIN indica un valor mínimo inmediatamente antes de que la humedad relativa VHUMD comience a aumentar (véase el tiempo t0 en la figura 7). Si el resultado de la determinación en el paso 12 es NO, o después de ejecutar el paso 13, la rutina pasa al paso 14, donde la UEC 25 desplaza la humedad relativa corriente VHUMD al valor precedente VHUMD_PRE.

A continuación, se determina si la humedad relativa VHUMD es o no mayor que la suma del valor mínimo VHUMD_MIN y un valor de determinación creciente predeterminado VHUMD_JUD (por ejemplo, 10%) (paso 15). Si el resultado de la determinación en el paso 15 es NO, la UEC 25 pone un señalizador de establecimiento creciente FHUML2H a "0" (paso 16), en el supuesto de que la humedad relativa VHUMD no haya subido suficientemente, seguido de la terminación de la rutina.

Por otra parte, si el resultado de la determinación en el paso 15 es SÍ, mostrando que está puesto VHUMD\text{>}
VHUMD_MIN+VHUMD_JUD, es decir, cuando la humedad relativa VHUMD sube del valor mínimo VHUMD_MIN más allá del valor de determinación creciente VHUMD_JUD (en el tiempo t1 en la figura 10), la UEC 25 pone el señalizador de establecimiento creciente FHUML2H a "1" (paso 17), en el supuesto de que la humedad relativa VHUMD haya subido suficientemente y ahora esté subiendo establemente.

A continuación, la rutina pasa al paso 18, donde se determina si una cantidad de inyección de combustible acumulado sum_tout (cantidad de combustible acumulado) es o no menor que el umbral de determinación de deterioro TRSDT calculado en dicho paso 7 en la figura 3. Esta cantidad de inyección de combustible acumulado sum_tout indica un agregado del tiempo de inyección de combustible Tout del inyector 1b en cada cilindro del arranque del motor 1, e indica las calorías dadas por el motor 1 al sistema de escape 2 desde su arranque. Por lo tanto, una mayor cantidad de inyección de combustible acumulado sum_tout indica más calorías dadas al adsorbente 16. Por otra parte, el adsorbente 16 tiende a tener un alto rendimiento de adsorción a temperaturas bajas y presentar un rendimiento de adsorción inferior cuando aumenta la temperatura. La humedad relativa VHUMD aumenta cuando la temperatura aumenta en cierto grado. Por lo tanto, si el resultado de la determinación en el paso 18 es SÍ, es decir, cuando sum_tout<TRSDT, la UEC 25 determina que el adsorbente 16 está deteriorado en el supuesto de que la humedad relativa VHUND haya subido antes aunque el adsorbente 16 no reciba suficientes calorías para hacer que suba la humedad relativa VHUMD, y pone un señalizador de deterioro FTRSDT a "1" (paso 19) a indicar que el adsorbente 16 está deteriorado.

Por otra parte, si el resultado de la determinación en el paso 18 es NO, es decir, cuando sum_toutTRSDT, la UEC 25 determina que el adsorbente 16 no está deteriorado en el supuesto de que la humedad relativa VHUMD aumente justo después del adsorbente 16 recibe suficientes calorías, y pone el señalizador de deterioro F_TRSDT a "0" (paso 20).

En el paso 21 posterior al paso 19 o 20, la UEC 25 pone un señalizador de habilitación de determinación de deterioro F_MCNDTRS a "0" en respuesta a la terminación de la determinación de deterioro para el adsorbente 16, seguido de la terminación de la rutina.

Como se ha descrito anteriormente con detalle, según la realización anterior, el valor de determinación creciente VHUMD_JUD se utiliza para determinar si la humedad relativa VHUMD hacia abajo del adsorbente 16 ha subido o no después del arranque del motor 1, y la cantidad de inyección de combustible acumulado sum_tout del comienzo al aumento, es decir, las calorías dadas al adsorbente 16 se comparan con el valor umbral de determinación de deterioro TRSDT para determinar un deterioro del adsorbente 16, de manera que la determinación de deterioro se pueda hacer con precisión según un estado de temperatura del sistema de escape al arranque y después del arranque del motor 1. Además, como se describe antes en conexión con la figura 5, el valor umbral de determinación de deterioro TRSDT se hace más grande cuando la temperatura del agua del motor TW al arranque es menor. En otros términos, el valor umbral de determinación de deterioro TRSDT se hace más grande cuanto más calorías se requieren para incrementar la temperatura del adsorbente 16, de manera que la determinación de deterioro para el adsorbente 16 se puede hacer más apropiadamente por la determinación mediante la comparación en el paso 18 en la figura 6.

A continuación se describirá una segunda realización con referencia a las figuras 8 a 11. A diferencia de la primera realización, la segunda realización usa el valor de resistencia de sensor VRST, que es el valor de detección del sensor de humedad situado hacia abajo 22, sin convertirlo a la humedad relativa HVUMD. El valor de resistencia de sensor VRST presenta un valor más alto cuando la humedad de los gases de escape es menor. En otros términos, el valor de resistencia de sensor VRST presenta comportamientos completamente inversos a la humedad relativa VHUMD en la primera realización en términos de la magnitud y aumento/disminución. Específicamente, la humedad relativa VHUMD sube después del arranque del motor 1 como se ha descrito anteriormente, mientras que el valor de resistencia de sensor VRST cae como se describe más adelante (véase la figura 11). En la descripción siguiente, las partes de procesado parecidas a la primera realización se describirán brevemente.

La figura 8 ilustra una rutina para determinar si se ejecuta o no la determinación de deterioro, correspondiente a la rutina ilustrada en la figura 3 en la primera realización. Como se ilustra en la figura 8, en esta rutina, primero se determina si un señalizador de terminación de desorpción F_HCPG es o no "1" (paso 31). Si el resultado de la determinación en el paso 31 es NO, la UEC 25 pone un señalizador de habilitación de determinación de deterioro F_MCNDTRS a "0" (paso 32), en el supuesto de que los hidrocarbonos no hayan sido desorbidos durante la operación precedente, de manera que no se han establecido las condiciones para ejecutar una rutina para determinar el deterioro del adsorbente 16, seguido de la terminación de la rutina. Por otra parte, si el resultado de la determinación en el paso 31 es SÍ, se determina si la temperatura del agua del motor TW es o no igual o superior a su valor límite inferior TWTRSL (por ejemplo, 0ºC) e igual o menor que su valor límite superior TWTRSH (por ejemplo, 50ºC) (paso 33). Si el resultado de la determinación en el paso 33 es NO, es decir, cuando la temperatura del agua del motor TW está fuera de un rango predeterminado definido por los valores límite superior e inferior TWTRSL/TWTRSH, la UEC 25 pone el señalizador de habilitación de determinación de deterioro F_MCNDTRS a "0" (paso 32) en el supuesto de que no se hayan establecido las condiciones para ejecutar la rutina para determinar el deterioro del adsorbente 16, seguido de la terminación de la rutina.

Por otra parte, si el resultado de la determinación en el paso 33 es SÍ, indicando que la temperatura del agua del motor TW está dentro del rango predeterminado, la UEC 25 pone el señalizador de habilitación de determinación de deterioro F_MCNDTRS a "1" (paso 34), y pone el valor de resistencia de sensor VRST salido del sensor de humedad situado hacia abajo 22 en dicho tiempo como respectivos valores iniciales para un valor máximo VRST_MAX (paso 35) y un valor precedente VRST_PRE (paso 36), respectivamente. Después, la rutina pasa al paso 37, donde la UEC 25 busca una tabla de umbrales de determinación de deterioro (denominada a continuación la "tabla TRSDTV") representada en la figura 9 para calcular la humedad relativa TRSDTV, seguido de la terminación de la rutina.

La tabla TRSDTV representada en la figura 9 corresponde a la tabla TRSDT representada en la figura 5 en la primera realización. Por lo tanto, en la tabla TRSDTV, el valor umbral de determinación de deterioro TRSDTV del adsorbente 16 se establece igualmente según la temperatura del agua del motor TW de la siguiente manera. El umbral de determinación de deterioro TRSDTV se establece a un primer valor predeterminado trsdtv1 cuando la temperatura del agua del motor TW es inferior a una primera temperatura predeterminada tw1 (por ejemplo, 0ºC), y a un segundo valor predeterminado trsdtv2 (trsdtv1>trsdtv2) cuando la temperatura del agua del motor TW excede de una segunda temperatura predeterminada tw2 (por ejemplo 40ºC). Además, cuando la temperatura del agua del motor TW está entre las dos temperaturas predeterminadas tw1, tw2 (tw1 \leq TW \leq tw2), el umbral de determinación de deterioro TRSDTV se establece a un valor más grande cuando la temperatura del agua del motor TW es menor.

La figura 10 ilustra una rutina para determinar un deterioro del adsorbente 16 en base al valor de resistencia de sensor VRST del sensor de humedad situado hacia abajo 22, que se ejecuta según el resultado de la determinación realizada por la rutina ilustrada en la figura 8. La rutina en la figura 10 corresponde a la rutina ilustrada en la figura 6 en la primera realización. En esta rutina, primero se determina si el señalizador de habilitación de determinación de deterioro F_MCNDTRS es o no "1" (paso 41). Si el resultado de la determinación en el paso 41 es NO, es decir, cuando no se han establecido las condiciones para ejecutar la determinación de deterioro, esta rutina se termina sin procesado adicional. Por otra parte, si el resultado de la determinación en el paso 41 es SÍ, es decir, cuando se han establecido las condiciones para ejecutar la determinación de deterioro, se determina si el valor de resistencia de sensor VRST detectado por el sensor de humedad situado hacia abajo 22 en el tiempo real es o no mayor que el valor precedente VRST_PRE (paso 42).

Si el resultado de la determinación en el paso 42 es SÍ, es decir, VRST<VRST_PRE, la UEC 25 pone el valor de resistencia de sensor VRST en dicho tiempo como un valor máximo VRST_MAX (paso 43). De esta manera, el valor máximo VRST_MAX es actualizado en todo momento cuando el valor de resistencia de sensor VRST es mayor que su valor precedente, de manera que el valor máximo VRST_MAX indica un valor máximo inmediatamente antes de que el valor de resistencia de sensor VRST detectado por el sensor de humedad situado hacia abajo 22 comience a subir (véase el tiempo t0 en la figura 11). Si el resultado de la determinación en el paso 42 es NO, o después de ejecutar el paso 43, la rutina pasa al paso 44, donde la UEC 25 desplaza el sensor del valor de resistencia corriente VRST al valor precedente VRST_PRE.

A continuación, se determina si el valor de resistencia de sensor VRST es o no menor que la suma del valor máximo VRST_MAX y un valor de determinación de caída predeterminado VRST_JUD (por ejemplo, 30% de VRST_MAX) (paso 45). Si el resultado de la determinación en el paso 45 es NO, la UEC 25 pone un señalizador de establecimiento de caída F_RSTL2H a "0" (paso 46), en el supuesto de que el valor de resistencia de sensor VRST no haya caído suficientemente, seguido de la terminación de la rutina.

Por otra parte, si el resultado de la determinación en el paso 45 es SÍ, mostrando que VRST>VRST_MAX-VRST_JUD está establecido, es decir, cuando el valor de resistencia de sensor VRST cae del valor máximo VRST_
MAX el valor de determinación de caída VRST_JUD o más (en el tiempo t1 en la figura 11), la UEC 25 pone el señalizador de establecimiento de caída F_RSTL2H a "1" (paso 47), en el supuesto de que el valor de resistencia de sensor VRST haya caído suficientemente y ahora esté cayendo establemente.

A continuación, la rutina pasa al paso 48, donde se determina si una cantidad de inyección de combustible acumulado sum_tout del arranque del motor 1 es o no menor que el umbral de determinación de deterioro TRSDTV calculado en dicho paso 37 en la figura 8. Si el resultado de la determinación en el paso 48 es SÍ, es decir, cuando sum_tout<TRSDTV, la UEC 25 determina que el adsorbente 16 está deteriorado en el supuesto de que el valor de resistencia de sensor VRST haya caído antes aunque el adsorbente 16 no reciba suficientes calorías para hacer que el valor de resistencia de sensor VRST caiga, y pone el señalizador de deterioro FTRSDT a "1" (paso 49).

Por otra parte, si el resultado de la determinación en el paso 48 es NO, es decir, cuando sum_tout\geqTRSDT, la UEC 25 determina que el adsorbente 16 no está deteriorado en el supuesto de que el valor de resistencia de sensor VRST caiga justamente después de que el adsorbente 16 reciba suficientes calorías, y pone el señalizador de deterioro FTRSDT a "0" (paso 50). Después, en el paso siguiente 51, la UEC 25 pone un señalizador de habilitación de determinación de deterioro F_MCNDTRS a "0" en respuesta a la terminación de la determinación de deterioro del adsorbente 16, seguido de la terminación de la rutina.

Como se ha descrito anteriormente con detalle, según la segunda realización, la determinación de deterioro se puede hacer con precisión con respecto al adsorbente 16 según un estado de temperatura del sistema de escape al arranque y después del arranque del motor 1, como es el caso de la primera realización.

A continuación se describirá una tercera realización de la presente invención con referencia a las figuras 12 y 13. En la tercera realización, la determinación de deterioro se hace con respecto al adsorbente 16 usando el sensor de humedad situado hacia arriba 30 después de parar el motor 1. Se deberá observar que la humedad relativa VHUMD detectada por el sensor de humedad situado hacia arriba 30 se compensa con respecto a la temperatura en base a la temperatura ambiente THCM2 detectada por el sensor de temperatura ambiente 31 de manera similar a las realizaciones anteriores.

La figura 12 es un diagrama de flujo que ilustra una rutina para determinar un deterioro del adsorbente 16, que se ejecuta después de parar el motor 1. La determinación de deterioro se hace en base a dichas políticas. Específicamente, el adsorbente 16 adsorbe incrementalmente humedad cuando el adsorbente calentado 16 se enfría gradualmente después de parar el motor 1. El adsorbente 16 se determina con respecto al deterioro en base a la humedad alrededor del adsorbente 16 (a continuación se denomina simplemente la "humedad ambiente") dentro del paso de derivación 14 que permanece sustancialmente a un valor constante cuando el adsorbente 16 está saturado.

La determinación de deterioro se hace específicamente cuando la UEC 25 vuelve a ser arrancada por un temporizador de inactividad que se ha establecido un tiempo predeterminado (por ejemplo, dos horas) después del transcurso del tiempo predeterminado después de parar el motor 1 (tiempo t2 en la figura 13). El adsorbente 16 se determina con respecto a deterioro en base a la humedad ambiente VHUMD que es la humedad relativa detectada por el sensor de humedad situado hacia arriba 30. Como se ilustra en la figura 12, primero se determina en el paso 61 si el señalizador de terminación de desorpción F_HCPG es o no "1". Si el resultado de la determinación en el paso 61 es NO, es decir, cuando la desorpción no ha terminado durante la operación precedente, esta rutina se termina sin procesado adicional porque los hidrocarbonos restantes en el adsorbente 16 podrían evitar una determinación adecuada del deterioro del adsorbente 16.

Por otra parte, si el resultado de la determinación en el paso 61 es SÍ, indicando que los hidrocarbonos han sido desorbidos durante la operación precedente, se determina si el señalizador de habilitación de determinación de deterioro F_MCND es o no "1" (paso 62). El señalizador de habilitación de determinación de deterioro F_MCND se establece a "1" en el supuesto de que el adsorbente 16 se puede determinar correctamente con respecto a deterioro cuando la temperatura del agua del motor TW sea superior a un valor predeterminado (por ejemplo, 85ºC), es decir, el adsorbente 16 ha sido calentado a una temperatura a la que los hidrocarbonos adsorbidos pueden ser desorbidos, y una mezcla de aire/combustible suministrada al motor 1 ha permanecido dentro de un rango predeterminado cerca de la relación estequiométrica de aire/combustible durante un tiempo predeterminado o más durante una operación del motor 1. Por lo tanto, si el resultado de la determinación en el paso 62 es NO, es decir, cuando F_MCND=0, esta rutina se termina sin procesado adicional porque no se puede realizar una determinación apropiada del deterioro del adsorbente 16.

Si el resultado de la determinación en el paso 62 es SÍ, es decir, cuando F_MCND=1, se determina si la diferencia entre la temperatura del agua del motor TW y la temperatura ambiente TA es mayor que un valor predeterminado DT (paso 63). Si el resultado de la determinación en el paso 63 es SÍ, es decir, cuando TW-TA<DT (en el tiempo t2 en la figura 13), la UEC 25 calcula un valor de determinación VHUMD_JUD2 para determinar un deterioro del adsorbente 16 buscando una tabla, no representada, según la temperatura del agua del motor TW en el supuesto de que la temperatura del agua del motor TW se haya enfriado a una temperatura sustancialmente igual a la temperatura ambiente TA, es decir, el adsorbente 16 se ha enfriado a una temperatura sustancialmente igual a la temperatura ambiente TA, y la humedad ambiente VHUMD permanece sustancialmente constante, es decir, en el estado de régimen (paso 64). El valor de determinación VHUMD_JUD2 se establece a un valor menor cuando la temperatura del motor TW es más baja.

En el paso siguiente 65, se determina si la humedad ambiente VHUMD es o no igual o menor que el valor de determinación VHUMD_JUD2. Si el resultado de la determinación en el paso 65 es SÍ, es decir, cuando VHUMD \leq
HUMD_JUD2 (por ejemplo, curvas a, b en la figura 13), la UEC 25 determina que el adsorbente 16 todavía tiene un alto rendimiento de adsorción de humedad y por lo tanto no está deteriorado, y pone el señalizador de deterioro FTRSDT a "0" para indicarlo (paso 66), seguido de la terminación de la rutina.

Por otra parte, si el resultado de la determinación en el paso 65 es NO, es decir, cuando VHUMD>VHUMD_JUD2 (por ejemplo, una curva c en la figura 13), la UEC 25 determina que el adsorbente 16 tiene un bajo rendimiento de adsorción de humedad y por lo tanto está deteriorado, y pone el señalizador de deterioro FTRSDT a "1" (paso 67), seguido de la terminación de la rutina.

Si el resultado de la determinación en el paso 63 es NO, indicando que TW \geq TADT, es decir, cuando el adsorbente 16 no se ha enfriado a una temperatura sustancialmente igual a la temperatura ambiente TA, la UEC 25 incrementa un contador C_DONE indicativo del número de veces que se ha hecho la determinación de deterioro (paso 68), en el supuesto de que la humedad ambiente VHUMD no esté en el estado de régimen, y se determina si el valor indicado por el contador C_DONE es o no igual o inferior a un valor límite superior N (paso 69). El contador C_DONE se inicializa a "0" cuando se para la operación del motor 1.

Si el resultado de la determinación en el paso 69 es SÍ, es decir, cuando C_DONE\leqN, la UEC 25 establece de nuevo el tiempo en el temporizador de inactividad usado para volver a arrancar la UEC 25 después del tiempo predeterminado de la parada del motor 1 en un tiempo adicional \Deltat (por ejemplo, 30 minutos) más corto que el tiempo predeterminado (paso 70), seguido de la terminación de la rutina. De esta manera, la determinación de deterioro se interrumpe una vez, y reanuda después del transcurso del tiempo adicional \Deltat cuando se reinicia la UEC 25. El valor en el contador C_DONE se mantiene durante la interrupción. Después, si el resultado de la determinación en el paso 63 cambia a SÍ en la determinación de deterioro reanudada, se ejecutan consiguientemente los pasos 64 en adelante.

Por otra parte, si el resultado de la determinación en el paso 63 todavía es NO incluso después de la determinación de deterioro reanudada, y si el resultado de la determinación en el paso 69 también es NO, es decir, cuando la temperatura del agua del motor TW no converge a la temperatura ambiente TA incluso después del transcurso de la suma (tiempo predeterminado) del tiempo predeterminado originalmente establecido en el temporizador de inactividad y un tiempo correspondiente al valor límite superior N (=Nx\Deltat) después de la parada del motor 1 (en el tiempo t3 en la figura 13), como se indica con una línea discontinua d en la figura 13, esta rutina se termina en el supuesto de que no se puede hacer una determinación de deterioro del adsorbente 16. El valor límite superior N y el tiempo t3 se establecen en base a experimentos predeterminados y análogos, y el tiempo t3 se establece, por ejemplo, a 24-72 horas.

Como se ha descrito anteriormente, la determinación de deterioro para el adsorbente 16 en la tercera realización se hace durante un período en el que la humedad ambiente VHUMD detectada por el sensor de humedad situado hacia arriba 30 está en el estado de régimen después de parar el motor 1 (entre los tiempos t2-t3 en la figura 13). Por lo tanto, la determinación de deterioro se puede hacer apropiadamente y con precisión con respecto al adsorbente 16, como se ha descrito anteriormente. Además, dado que la determinación de deterioro sólo requiere la detección de la humedad ambiente en el estado de régimen, un sensor de humedad para detectar la humedad ambiente no tiene que tener una alta sensibilidad, de manera que se puede usar un sensor de humedad razonable, reduciendo por ello el costo del aparato general.

Además, la determinación de deterioro se hace en la condición de que el motor 1 ha estado funcionando cerca de la relación estequiométrica de aire/combustible antes de pararse. En general, cuando el motor 1 se pone en funcionamiento cerca de la relación estequiométrica de aire/combustible, los gases de escape contienen una cantidad relativamente grande de humedad sin grandes variaciones, de manera que la humedad ambiente VHUMD inmediatamente después de parar el motor 1 también es relativamente alta sin grandes variaciones, adecuada para llevar a cabo la determinación de deterioro del adsorbente 16. Así, la determinación de deterioro hecha en tal condición puede proporcionar una determinación más exacta sobre si el adsorbente 16 está deteriorado.

Se deberá entender que la presente invención no se limita a las realizaciones antes indicadas, sino que se puede llevar a la práctica de varias formas. Por ejemplo, aunque las realizaciones emplean la humedad relativa VHUMD y el valor de resistencia de sensor VRST como parámetros indicativos de la humedad de gases de escape, se puede emplear en su lugar cualquier otro parámetro apropiado. Además, en las realizaciones antes indicadas, el estado de temperatura en el sistema de escape 2 está representado por la temperatura del agua del motor TW detectada por la temperatura del agua del motor 23, y la temperatura ambiente THCM alrededor del sensor de humedad situado hacia abajo 22 es detectada directamente por el sensor de temperatura ambiente 21. Alternativamente, se pueden estimar en base a un valor de detección del sensor de humedad situado hacia abajo 22.

Además, en la tercera realización, el sensor de humedad situado hacia arriba 30 se utiliza para evitar la perturbación tal como un intercambio de gas entre el entorno del paso de derivación 14 y el aire externo cuando la humedad ambiente VHUMD se detecta después de parar el motor 1. Alternativamente, el sensor de humedad situado hacia abajo 22 se puede usar para detectar la humedad ambiente. De otro modo, los detalles de la configuración se pueden modificar según sea apropiado sin apartarse del alcance de la invención definida en las reivindicaciones anexas.

Como se ha descrito anteriormente con detalle, el aparato de determinar de estado para un purificador de gases de escape puede determinar ventajosamente, con gran exactitud, el estado del purificador de gases de escape incluyendo un adsorbente para adsorber hidrocarbonos, incluyendo un deterioro del adsorbente, según un estado de temperatura de un sistema de escape en un motor de combustión interna.

Se ha previsto un aparato de determinación de estado para un purificador de gases de escape para determinar con precisión el estado del purificador de gases de escape incluyendo un adsorbente para adsorber hidrocarbonos, incluyendo un deterioro del adsorbente, según un estado de temperatura en un sistema de escape de un motor de combustión interna. El aparato de determinación de estado para un purificador de gases de escape está dispuesto en un sistema de escape del motor de combustión interna para determinar el estado del purificador de gases de escape incluyendo el adsorbente capaz de adsorber hidrocarbonos y humedad en gases de escape. El aparato de determinación de estado incluye un sensor de humedad dispuesto cerca del adsorbente en el sistema de escape para detectar la humedad dentro de un tubo de escape de derivación, y una UEC para determinar un estado de temperatura del sistema de escape y determinar el estado de adsorbente según la humedad dentro del tubo de escape de derivación detectado por el sensor de humedad y el estado de temperatura en el sistema de escape detectado por la UEC.

Claims

1. Un aparato de determinación de estado para un purificador de gases de escape (6) dispuesto en un sistema de escape de un motor de combustión interna (1) para determinar un estado de dicho purificador de gases de escape (6) incluyendo un adsorbente (7) capaz de adsorber hidrocarbonos y humedad en gases de escape, incluyendo dicho aparato de determinación de estado:

un sensor de humedad (22) dispuesto cerca de dicho adsorbente en dicho sistema de escape (2) para detectar una humedad en un tubo de escape (4) de dicho sistema de escape;

medios detectores de estado de temperatura (23) para detectar un estado de temperatura (TW) en dicho sistema de escape (2); y

medios de determinación de estado de adsorbente (25) para determinar un estado de dicho adsorbente (7) según la humedad en el tubo de escape (4) detectado por dicho sensor de humedad (22) y el estado de temperatura en dicho sistema de escape detectado por dichos medios detectores de estado de temperatura (23).

2. Un aparato de determinación de estado para un purificador de gases de escape según la reivindicación 1, incluyendo además medios de cálculo de calorías (25) para calcular las calorías suministradas desde dicho motor de combustión interna (1) a dicho sistema de escape (2) después de arrancar dicho motor de combustión interna (1),

donde dichos medios de determinación de estado de adsorbente (25) determinan además el estado de dicho adsorbente (7) además según la calorías calculada por dichos medios de cálculo de calorías (25).

3. Un aparato de determinación de estado para un purificador de gases de escape según la reivindicación 2, incluyendo además:

medios de determinación de umbral (25) para determinar un umbral (TRSDT) en base al estado de temperatura en dicho sistema de escape (2) detectado al tiempo de arrancar dicho motor de combustión interna (1), donde dichos medios de cálculo de calorías (25) incluyen medios de cálculo de cantidad de inyección de combustible acumulado para calcular una cantidad de combustible acumulado (sum_tout) suministrado a dicho motor de combustión interna (1) desde su arranque como dicho caloría, y

dichos medios de determinación de estado de adsorbente (25) determinan el estado de dicho adsorbente (7) en base a un resultado de comparación entre la cantidad de combustible acumulado (sum_tout) desde el arranque de dicho motor de combustión interna (1) y el umbral (TRSDT) cuando una cantidad de cambio del valor detectado por dicho sensor de humedad (22) después del arranque de dicho motor de combustión interna (1), excede de un valor predeterminado establecido.

4. Un aparato de determinación de estado para un purificador de gases de escape según la reivindicación 1, incluyendo además:

medios detectores de temperatura ambiente (21) para detectar una temperatura ambiente alrededor de dicho sensor de humedad (22); y

medios de cálculo de humedad relativa (25) para calcular una humedad relativa (HVUMD) de gases de escape a partir de una salida de dicho sensor de humedad (22) según la temperatura ambiente detectada.

5. Un aparato de determinación de estado para un purificador de gases de escape según la reivindicación 1, donde dicho sensor de humedad (22) está dispuesto en una posición hacia abajo de dicho adsorbente (7) en dicho sistema de escape (2).

6. Un aparato de determinación de estado para un purificador de gases de escape según la reivindicación 1, donde dichos medios de determinación de estado de adsorbente (25) determinan el estado de dicho adsorbente (7) después de una parada de dicho motor de combustión interna (1).

7. Un aparato de determinación de estado para un purificador de gases de escape según la reivindicación 6, donde dichos medios de determinación de estado de adsorbente (25) determinan el estado de dicho adsorbente (7) dentro de un período predeterminado después de la parada de dicho motor de combustión interna (1).

8. Un aparato de determinación de estado para un purificador de gases de escape según la reivindicación 6, donde dicho sensor de humedad (22) está dispuesto en una posición hacia arriba de dicho adsorbente (7) en dicho sistema de escape (2).

9. Un aparato de determinación de estado para un purificador de gases de escape según la reivindicación 6, incluyendo además:

medios detectores de condición operativa para detectar si dicho motor de combustión interna (1) se pone en funcionamiento o no en una condición operativa predeterminada antes de parar dicho motor de combustión interna (1),

donde dichos medios de determinación de estado de adsorbente (25) determinan el estado de dicho adsorbente (7) cuando dichos medios detectores de condición operativa (25) detectan que dicho motor de combustión interna (1) se pone en funcionamiento en dicha condición operativa predeterminada antes de la parada de dicho motor de combustión interna (1).

10. Un aparato de determinación de estado para un purificador de gases de escape según la reivindicación 9, donde dicha condición operativa predeterminada de dicho motor de combustión interna (1) es una condición en la que una mezcla de aire/combustible suministrada a dicho motor de combustión interna (1) está a una relación aire/combustible cerca de la relación estequiométrica de aire/combustible durante la operación de dicho motor de combustión interna (1).

11. Un aparato de determinación de estado para un purificador de gases de escape según la reivindicación 1, donde dicho estado de temperatura de dicho sistema de escape (2) es una temperatura (TW) del agua de refrigeración al arranque de dicho motor de combustión interna (1).

12. Un aparato de determinación de estado para un purificador de gases de escape según la reivindicación 1, donde dichos medios de determinación de estado de adsorbente (25) incluyen medios de determinación de deterioro de adsorbente para determinar un deterioro de dicho adsorbente (7) como el estado de dicho adsorbente.

13. Un aparato de determinación de estado para un purificador de gases de escape según la reivindicación 1, donde dicho adsorbente (7) incluye zeolita.