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Gebiet
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Die vorliegende Beschreibung betrifft allgemein ein Abgasbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor sowie Verfahren und Systeme zum Steuern von Emissionen während Kaltstarts mit einem Gaskomponenten-Rückhaltesystem in einem Abgasrückführungs(AGR)-Kreislauf, bei dem die Konzentration rückgeführter Gase beruhend auf Betriebsbedingungen gesteuert wird.
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Hintergrund/Zusammenfassung
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Verbrennungsmotoren können während Kaltstarts vermehrte Emissionen erfahren. Da das katalytisch aktive Element nicht anspringt, können die Rohemissionen des Motors von dem Katalysator nicht ausreichend umgewandelt werden. Manche Versuche, die Menge des Rohemissionsausstoßes an die Atmosphäre während Kaltstarts zu verringern, umfassen das Beladen von Katalysatoren mit relativ großen Mengen von Edelmetallen oder das Vorsehen von alternativen Kaltstartstrategien, die in das Motorsteuergerät (ECU) integriert werden können.
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Eine solche Kaltstartstrategie wird in
US 5,497,619 offenbart, wobei ein Auslasskanal, der einen Abgaskrümmer mit einer Abgasleitung verbindet, sich um 90 Grad biegt. Eine Katalysatorvorrichtung befindet sich an dem Auslasskanal stromabwärts der Biegung angeordnet. Ein HC-Adsorptionsmittel ist in einem ausgestreckten Abschnitt nahe der Biegung, in einer geraden Fortbewegungsrichtung von dem Abgaskrümmer, vorgesehen. Das HC-Adsorptionsmittel ist angeordnet, um aus dem Abgaskrümmer bei Starten ausgestoßene Kohlenwasserstoffe zurückzuhalten, indem sie durch Trägheit mit dem HC-Absorptionsmittel zur Kollision gebracht werden. Ein AGR-Rohr ist stromabwärts des HC-Absorptionsmittels angeschlossen. Das AGR-Rohr ist mittels eines AGR-Steuerventils mit einem Ansaugkrümmer verbunden. Wenn die Betriebsbedingung des Motors eine AGR-Bedingung erfüllt, die einem herkömmlichen Fall ähnelt, wird das AGR-Steuerventil geöffnet und der Ansaugkrümmer und das HC-Adsorptionsmittel stehen miteinander in Verbindung. Dadurch beginnt ein Teil des Abgases durch das HC-Adsorptionsmittel zu strömen, was durch die Wärme des Abgases ein Erwärmen des HC-Adsorptionsmittels bewirkt, und die Desorption des in dem Adsorptionsmittel zurückgehaltenen HC beginnt.
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Die vorliegenden Erfinder haben bei diesem Vorgehen mehrere Probleme erkannt. Zum Beispiel strömt das Abgas erst durch den HC-Filter, wenn der Motor die ein AGR-Strömen zulassende Bedingung erfüllt. Davor wird der Abgasstrom durch das katalytisch aktive Element an die Atmosphäre geleitet, während das katalytisch aktive Element noch zu kalt ist, um wirksam zu sein. Das Maß der Absorption der Kohlenwasserstoffe durch das HC-Absorptionsmittel ist durch das Maß der Wechselwirkung beschränkt, die Abgas mit dem Absorptionsmittel hat, wenn es auf seinem Weg zu dem katalytisch aktiven Element um die Biegung strömt, das insbesondere bei anfänglichen Verbrennungsvorgängen relativ gering sein kann.
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Um diese Nachteile zumindest teilweise anzugehen, werden Verfahren und Systeme zum Steuern von Abgasen von einem Verbrennungsmotor vorgesehen. Eine beispielhafte Abgasanlagekann kann eine AGR-Leitung umfassen, die konfiguriert ist, um eine ausgewählte Menge von Abgasen von einem Auslasskanal des Motors hin zu einem Einlasskanal des Motors zu leiten. In der AGR-Leitung kann sich ein Gaskomponenten-Reduzierungselement befinden und kann konfiguriert sein, um eine Menge einer oder mehrerer ausgewählter Komponenten aus der ausgewählten Menge an Abgasen zu verringern. Eine Leitung für behandeltes Abgas kann mit der AGR-Leitung verbunden sein und kann konfiguriert sein, um einen ersten Teil der ausgewählten Menge der Abgase von dem Gaskomponenten-Reduzierungselement so zu leiten, dass sie in den Einlasskanal des Motors einströmt, und um einen zweiten Teil der ausgewählten Menge der Abgase an die Atmosphäre austreten zu lassen.
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Auf diese Weise können vermehrte Abgase durch das Gaskomponenten-Reduzierungselement strömen, bevor sie zur Atmosphäre strömen, während das katalytisch aktive Element immer noch kalt ist, wobei ausgewählte Komponenten wie Kohlenwasserstoffe adsorbiert werden können. Auf diese Weise kann auch die Motorleistung innerhalb eines vorbestimmten Bereichs gehalten werden, indem selektiv nur der erste Teil in den Einlasskanal strömen gelassen wird und während des anfänglichen Motorstartens eine Steuerung des AGR-Verhältnisses zugelassen wird.
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Es versteht sich, dass die vorstehende Zusammenfassung vorgesehen ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, welche in der eingehenden Beschreibung weiter beschrieben werden. Es sollen keine wesentlichen oder Schlüsselmerkmale des beanspruchten Gegenstands festgestellt werden, dessen Umfang einzig und allein durch die der eingehenden Beschreibung folgenden Ansprüche definiert ist. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf die Implementierungen beschränkt, welche die vorstehend oder in jedem beliebigen Teil dieser Offenbarung angeführten Nachteile lösen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Motors und einer zugeordneten Abgasanlage.
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2 zeigt eine schematische Übersichtsdarstellung eines Steuersystems für eine Motorabgasanlage.
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3–5 zeigen schematische Darstellungen eines Teils eines Motors und verschiedene beispielhafte zugehörige Abgasanlagen.
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6–8 zeigen Übersichtsflussdiagramme, die Routinen veranschaulichen, die zum Steuern von Abgas während einer Kaltstartbedingung eines Verbrennungsmotors implementiert werden können.
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9 ist ein Graph, der relative Abgasströme im zeitlichen Verlauf in einer Motorabgasanlage für einen Verbrennungsmotor veranschaulicht.
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10 ist ein Graph, der eine beispielhafte Motorbetriebsbedingung im gleichen in 9 gezeigten Zeitrahmen veranschaulicht.
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11 ist ein Graph, der eine beispielhafte Anpassungsroutine veranschaulicht, die während einer in 9 veranschaulichten Spülphase ausgeführt werden kann.
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Eingehende Beschreibung
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Fahrzeugsystems 6, das ein Motorsystem 8 umfasst. Das Motorsystem 8 kann einen Motor 10 mit mehreren Zylindern 30 umfassen. Das Motorsystem 8 kann eine Abgasanlage 7 umfassen, die konfiguriert ist, um das Abgas des Motors 10 zu steuern. Der Motor 10 kann einen Motoreinlass 23 und einen Motorauslass 25 umfassen. Der Motoreinlass 23 kann eine Drossel 62 umfassen, die mittels eines Einlasskanals 42 mit dem Motoransaugkrümmer 44 fluidverbunden ist. Der Motorauslass 25 kann einen Abgaskrümmer 48 umfassen, der zu einem Auslasskanal 35 führt, der Abgas an die Atmosphäre leitet. Der Auslasskanal 35 kann einen stromaufwärts liegenden Abschnitt 33, der sich stromaufwärts eines Ventils 24 befindet, und einen stromabwärts liegenden Abschnitt 34, der sich stromabwärts des Ventils 24 befindet, aufweisen. Der Motorauslass 25 kann eine oder mehrere Schadstoffbegrenzungsvorrichtungen 70 umfassen, die in einer motornahen Position im Auslass eingebaut sein können. Die eine oder die mehreren Schadstoffbegrenzungsvorrichtungen 70 können zum Beispiel einen Dreiwegekatalysator, eine Mager-NOx-Filter, einen Partikelfilter, einen Oxidationskatalysator, etc. umfassen.
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Die Abgasanlage 7 kann eine AGR-Leitung 28 umfassen. Die AGR-Leitung 28 kann konfiguriert sein, um eine ausgewählte Menge an Abgasen von dem Auslasskanal 35 des Motors 10 hin zu dem Einlasskanal 42 des Motors 10 zu leiten. Die Abgasanlage 7 kann auch ein Gaskomponenten-Reduzierungselement in dem Rückhaltesystem 22 an der AGR-Leitung 28 umfassen. Das Gaskomponenten-Reduzierungselement kann eine Schadstoffbegrenzungsvorrichtung umfassen und kann konfiguriert sein, um eine Menge einer oder mehrerer ausgewählter Komponenten aus der ausgewählten Menge an Abgasen zu verringern. Das Gaskomponenten-Reduzierungselement kann zum Beispiel eine Kohlenwasserstoff-Rückhaltevorrichtung oder einen Kohlenwasserstofffilter oder dergleichen umfassen, und die zu reduzierende Gaskomponente kann ein oder mehrere Kohlenwasserstoffe sein. Als Kohlenwasserstoff-Rückhaltevorrichtung oder dergleichen kann das Gaskomponenten-Reduzierungselement konfiguriert sein, um mindestens zeitweilig mindestens einige Kohlenwasserstoffe aus der ausgewählten Menge von Abgasen beruhend auf Bedingungen wie Temperatur, Verhältnis von Abgas zu Kraftstoff, Kohlenwasserstoffkonzentration des Abgases etc. zurückzuhalten.
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Unter manchen Betriebsbedingungen, beispielsweise während Motorstarts, wenn die Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 70 noch nicht ihre Anspringtemperatur hat (z. B. eine Temperatur, bei der die Vorrichtung einen ausgewählten, ausreichend hohen Umwandlungswirkungsgrad für einen bestimmten Abgasbestandteil erreicht, was Kaltstartbetrieb umfassen kann), kann das gesamte oder nur ein Teil des Abgases mittels der AGR-Leitung 28 von dem Motorauslass 25 zu dem HC-Rückhaltesystem 22 geleitet werden, wobei verbleibendes Abgas mittels des stromabwärts liegenden Abschnitts 34 des Auslasskanals 35 an die Atmosphäre geleitet wird. Auf diese Weise kann eine selektiv anpassbare menge des Abgases von der Abgasanlage zu dem HC-Rückhaltesystem 22 umgeleitet werden. Analog können alle oder nur ein Teil der durch das HC-Rückhaltesystem 22 strömenden Gase zu dem Motoreinlass geleitet werden, wobei verbleibendes Abgas an die Atmosphäre geleitet wird. Auf diese Weise kann ein selektiv anpassbarer Teil des Abgases von der Atmosphäre zu dem HC-Rückhaltesystem 22 umgeleitet werden.
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In einem Beispiel des Betriebs der Abgasanlage 7 kann eine vermehrte Menge von Kaltstart-HC-Emissionen zumindest teilweise in dem HC-Rückhaltesystem 22 gespeichert und/oder teilweise oxidiert werden, während die Abgase auch die Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 70 erwärmen. Sobald dann die Vorrichtung 70 eine ausreichende Betriebstemperatur erreicht oder das HC-Rückhaltesystem seine HC-Speicherkapazität erreicht, können die gesamten Abgase durch die Leitung 35 an die Atmosphäre geleitet werden. Sobald ferner die Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 70 ihre Betriebstemperatur erreicht hat oder das HC-Rückhaltesystem seine HC-Speicherkapazität erreicht, können die in System 22 zurückgehaltenen Kohlenwasserstoffe mittels des Motoreinlasses 23 zu dem Motor gespült werden, wie hierin nachstehend beschrieben wird.
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Unter Bezug nun auch auf 2 zeigt diese ein schematisches Diagramm, das grob das in 1 veranschaulichte beispielhafte System 6 veranschaulicht. Das Fahrzeugsystem 6 kann weiterhin ein Steuersystem 14 umfassen. Das Steuersystem 14 ist gezeigt, wie es von mehreren Sensoren 16 (wovon verschiedene Beispiele hierin beschrieben werden) Informationen erhält und zu mehreren Aktoren 81 (wovon verschiedene Beispiele hierin beschrieben werden) sendet. Das Steuersystem 14 kann ein Steuergerät 12 umfassen. Das Steuergerät 12 kann Eingangsdaten von den verschiedenen Sensoren 16 erhalten, die Eingangsdaten verarbeiten und die Aktoren 81 als Reaktion auf die verarbeiteten Eingangsdaten beruhend auf einem darin programmierten Befehl oder Code, der einer oder mehreren Steuerroutinen entspricht, auslösen. Hierin werden unter Bezug auf 6–8 beispielhafte Steuerroutinen beschrieben.
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Wie in 1 und in den weiteren Details von 3 gezeigt können beispielhafte Sensoren 16 einen Abgassensor 123 umfassen, der sich zum Beispiel stromaufwärts der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 70 befindet. Zum Beispiel können sich ein Temperatursensor 125 und ein Drucksensor 129 stromabwärts der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 70 befinden. Ein AGR-Verhältnis-Sensor 127 kann sich zum Beispiel stromaufwärts der Brennräume 30 befinden, zum Beispiel in dem Einlasskanal 44, und kann konfiguriert sein, um einen Prozentsatz oder ein Verhältnis rückgeführten Abgases zu einer Ansaugluft zu messen. Der AGR-Verhältnis-Sensor 127 wird nachstehend weiter erläutert. Es können ein oder mehrere andere Sensoren verwendet werden, um Motorbedingungen zusätzlich oder an Stelle des AGR-Verhältnis-Sensors 127 zu erfassen, um dem Steuergerät 12 einen Wert des AGR-Verhältnisses zu liefern. Andere Sensoren wie Druck-, Temperatur-, Luft/Kraftstoff-Verhältnis- und Zusammensetzungssensoren können an verschiedenen Stellen in dem Fahrzeugsystem 6 eingebaut sein.
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Beispielhafte Aktoren 81 oder betätigte Elemente können Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 66, ein erstes Ventil 24, ein zweites Ventil 29 und die Drossel 62 umfassen. Die Ventile können verschiedene beispielhafte Steuerventile sowie Klappen umfassen. Das erste Ventil 24 kann zum Beispiel ein 2-3-Wegeventil sein und kann als Teil der Abgasanlage 7 enthalten sein. In manchen Fällen kann das erste Ventil 24 in der Leitung 35 positioniert sein. In anderen Fällen kann das erste Ventil 24 in der Öffnung von Leitung 26 positioniert sein. Das erste Ventil 24 kann konfiguriert sein, um die ausgewählte Menge von Abgasen während einer Kaltstartbedingung selektiv zu der Kohlenwasserstoff-Rückhaltevorrichtung 22 zu leiten, die sich an der AGR-Leitung 28 befindet. Das erste Ventil 24 kann weiterhin konfiguriert sein, um erwärmtes Abgas durch die Kohlenwasserstoff-Rückhaltevorrichtung 22 zu leiten, um zurückgehaltene Kohlenwasserstoffe aus der Kohlenwasserstoff-Rückhaltevorrichtung 22 zu spülen.
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Die Betätigung des ersten Ventils 24 kann von einer oder mehreren Motorbedingungen, beispielsweise der Temperatur des Abgases, einer Temperatur der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 70, einer geschätzten oder gemessenen HC-Beladung der HC-Rückhaltevorrichtung und/oder davon, ob in dem Motor 10 eine Kaltstartbedingung vorliegt, abhängen. Die Bedingungen können durch den einen oder die mehreren Sensoren 16, die bereits erläutert wurden, überwacht werden. Die Betätigung des ersten Ventils 24 kann durch ein Signal von dem Steuergerät 12 bewirkt werden.
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Die Anlage 7 kann so konfiguriert sein, dass das Ventil 24 koordiniert mit verschiedenen Betriebsbedingungen des Gaskomponenten-Reduzierungselements 22 eine erste Menge 126 des Abgases mittels der Leitung 26 oder mittels Bypass 27 zu dem Gaskomponenten-Reduzierungselement 22 und eine zweite Menge 135 durch das Ventil 24 und die Leitung 35 zur Atmosphäre lenkt. Wenn sich zum Beispiel das Gaskomponenten-Reduzierungselement 22 während einer Speicherphase einer maximalen Beladung nähert, kann die Anlage 7 relativ weniger Abgas zu diesem lenken. Wenn sich als anderes Beispiel das Abgas erwärmt, kann die Anlage 7 weniger Abgas zu dem Gaskomponenten-Reduzierungselement 22 lenken. Auf diese Weise kann eine frühzeitige Freisetzung von Kohlenwasserstoffen verringert werden. Als noch weiteres Beispiel kann sich eine (nicht gezeigte) zusätzliche Schadstoffbegrenzungsvorrichtung stromabwärts des Ventils 24 befinden. In diesem Fall kann die Anlage 7 beruhend auf der Temperatur der zweiten Schadstoffbegrenzungsvorrichtung anpassen, wie viel Abgas zu der AGR-Leitung 28 gelenkt wird.
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Ferner kann auch ein Ventil, das sich in dem Auslass und stromabwärts der AGR-Leitung befindet, beispielsweise Ventil 24, angepasst werden, um Gegendruck zu erzeugen, um das Spülen des Gaskomponenten-Reduzierungselements 22 zu unterstützen. Wenn zum Beispiel während des Kohlenwasserstoffspülbetriebs der Unterdruck in dem Ansaugkrümmer unter einer Schwellenmenge liegt oder wenn der Krümmerdruck größer als der Auslassdruck ist, kann das Ventil 24 ein Strömen durch den Auslasskanal 35 verstellbar beschränken, wodurch der Auslassdruck angepasst (z. B. erhöht) und der Spülstrom durch den Kanal 28 angepasst (z. B. erhöht) oder ermöglicht wird. Somit können Kohlenwasserstoffe ohne Krümmerunterdruck und/oder mit verringertem Krümmerunterdruck gespült werden, beispielsweise während ungedrosselten Bedingungen, bei denen die Drosselklappe 62 im Wesentlichen weit offen ist. Ferner kann die Spülmenge durch Verändern eines Maßes der Beschränkung und somit eines Maßes an Gegendruck angepasst werden.
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Die Abgasanlage 7 kann auch eine Leitung 31 für behandeltes Abgas umfassen, die mit der AGR-Leitung 28 verbunden ist. Die Abgasanlage 7 kann so konfiguriert sein, dass sie einen ersten Teil 128 der ausgewählten Menge der Abgase von dem Gaskomponenten-Reduzierungselement 22 in den Einlasskanal 44 des Motors 10 eindringen lässt, und kann auch so konfiguriert sein, dass sie einen zweiten Teil 131 der ausgewählten Mengte der Abgase an die Atmosphäre leitet. Auf diese Weise können verschiedene beispielhafte Ausführungsformen das Lenken des überschüssigen rückgeführten Gases in den Brennraum 30 verringern, so dass eine verschlechterte Motorleistung, beispielsweise Fehlzündung, verringert werden kann. Ein Bedingung überschüssigen rückgeführten Gases kann in dem AGR-Verhältnis wiedergespiegelt sein, das durch den einen oder die mehreren Sensoren 16, die den AGR-Verhältnis-Sensor 127 umfassen können, gemessen wird. Neben Fehlzündung können bei Vorliegen des AGR-Verhältnisses außerhalb eines vorausgewählten Bereichs vermehrte Emissionen, beispielsweise Kohlenwasserstoffe (HC), erzeugt werden.
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Das zweite Ventil 29 kann konfiguriert sein, um relative Mengen des ersten Teils 128 der ausgewählten Menge von Abgasen, die zu dem Einlasskanal 44 befördert werden, und des zweiten Teils 131 der ausgewählten Menge von Abgasen, die zu der Atmosphäre befördert werden, gemäß mindestens einer ausgewählten Motorbedingung selektiv zu steuern. Die mindestens eine ausgewählte Motorbedingung kann das AGR-Verhältnis umfassen. Wenn das AGR-Verhältnis über einem bestimmten Schwellenwert liegt, kann das zweite Ventil 29 betätigt werden, um das gesamte oder einen Teil des rückgeführten Gases mittels der Leitung 31 für behandeltes Abgas an die Atmosphäre zu lenken. Die Betätigung des zweiten Ventils 29 kann durch ein Signal von dem Steuergerät 12 bewirkt werden. Die Betätigung des zweiten Ventils 29 kann als Reaktion auf die Verbrennungsstabilität des Motors erfolgen. Wenn zum Beispiel die Motorstabilität sinkt, wie zum Beispiel durch eine Abnahme der Motordrehzahl oder eine Veränderung der Motordrehzahl ermittelt wird, dann kann das zweite Ventil 29 betätigt werden, um die Menge von AGR-Gasen zu steigern, die mittels der Leitung 31 für behandeltes Abgas an die Atmosphäre gelangen, (und um so die Menge zu dem Ansaugkrümmer zu verringern). Ferner kann das Ventil 29 als Reaktion auf die Temperatur des Rückhaltesystems 22 angepasst werden, da ein vermehrtes Strömen zu dem Ansaugkrümmer vorgesehen werden kann, wenn die Temperatur des Rückhaltesystems 22 über einen Schwellenwert reicht. Zusätzlich oder alternativ kann das Ventil 29 als Reaktion auf eine gemessene Feuchte oder HC-Konzentration angepasst werden. In einer noch anderen Ausführungsform kann das Ventil 29 ein einzelnes Eingangs- und ein einzelnes Ausgangsventil sein, das sich in der Leitung 28 befindet, und ein (nicht gezeigtes) zusätzliches Absperrventil kann in der Leitung 131 platziert sein, wobei diese alternativen Ventile ebenfalls wie vorstehend bezüglich Ventil 29 gezeigt angepasst und gesteuert werden können.
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Zusätzlich oder stattdessen können auch andere Motorbetriebsbedingungen als Eingabe verwendet werden, um die relativen Mengen des ersten Teils 128 und des zweiten Teils 131 der Abgase zu steuern, die jeweils zu dem Einlasskanal und zur Atmosphäre gelenkt werden. Die anderen Motorbetriebsbedingungen können Konzentrationen verschiedener Gase, die in dem Abgasstrom detektiert werden, die Temperatur des Abgases und den Druck des Abgases umfassen. Diese Werte können zum Beispiel durch den Abgassensor 123, den Temperatursensor 125 oder den Drucksensor 129 gemessen werden.
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In manchen Beispielen kann das Anordnen des Gaskomponenten-Reduzierungselements 22 an der AGR-Leitung das Gaskomponenten-Reduzierungselement 22 von der Abgasanlage thermisch entkoppeln. Auf diese Weise kann es der ausgewählten Menge von Abgasen ermöglicht werden, während einer Kaltstartbedingung abzukühlen, was ein Kondensieren der einen oder der mehreren ausgewählten Komponenten ermöglichen kann. Die AGR-Leitung 28 kann weiterhin konfiguriert sein, um während einer Bedingung eines aufgewärmten Motors ein erwärmtes Abgas aufzunehmen, um die eine oder die mehreren ausgewählten Komponenten verdampfen und mit dem erwärmten Abgas durch den Einlasskanal 44 treten zu lassen, um von dem Motor 10 verbrannt zu werden. In anderen Beispielen, beispielsweise wenn das Gaskomponenten-Reduzierungselement 22 ein Kohlenwasserstofffilter ist, können Kohlenwasserstoffe während Kaltstartbedingungen durch selektive Steuerung des Strömens durch einen Kühler (siehe nachstehend) gespeichert werden, selbst wenn die Abgastemperatur über eine Desorptionstemperatur des Systems 22 steigt, aber immer noch unter einer Anspringtemperatur der Vorrichtung 70 liegt. Wenn dann die Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 70 dann ordnungsgemäß anspringt, können die gespeicherten Kohlenwasserstoffe unter Verwenden gereinigten Abgases gespült werden.
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An dem Bypass 27 kann sich ein Kühler 150 in selektiver Fluidverbindung mit der Leitung 26 befinden. Der Kühler kann sich stromaufwärts oder stromabwärts des Gaskomponenten-Reduzierungselements befinden. Ein Ventil 152 kann konfiguriert sein, um den AGR-Strom selektiv zu der Leitung 26 oder zu dem Bypass 27 zu lenken. Die relativen Mengen des Stroms können in kontinuierlicher Weise angepasst werden oder es kann der im Wesentlichen gesamte Strom zu einer/einem gelenkt werden, während zu der/dem anderen im Wesentlichen kein Strom vorliegt. Unter einem erweiterten ersten Betriebsmoduls kann zum Beispiel mit Ausnahme während eines Kaltstarts der AGR-Strom am Kühler vorbei gelenkt werden, um den AGR-Strom zu kühlen, bevor er zu dem Ansaugkrümmer 44 gelangt (z. B. vermehrtes Strömen zu dem Kühler). In der Zeit vor und/oder während der Spülphase kann der AGR-Strom durch die Leitung 26 treten, ohne von dem Kühler 150 gekühlt zu werden (z. B. verringertes Strömen zu dem Kühler). Auf diese Weise kann das Abgas bei im Wesentlicher hoher Spültemperatur für die Spülphase liegen. Ferner kann auf diese Weise ein besseres Spülen/Freisetzen von gespeicherten Kohlenwasserstoffen erreicht werden, da der Kühler 150 das Gaskomponenten-Reduzierungselement 22 während Kaltstartens relativ kühl halten kann, so dass die Filterfähigkeit des HC-Filters über eine längere Dauer des Kaltstarts relativ hoch gehalten werden kann.
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Zu beachten ist, dass das Steuersystem AGR während aufgeladener Bedingungen des aufgewärmten Motors zu dem Kühler leiten kann, wobei der Motor 10 einen Turbolader umfasst, um dem Motor gekühltes AGR zu liefern und ein Potential für Motorklopfen zu mindern. Das Ventil 152 kann zum Beispiel als Reaktion auf Motorklopfen angepasst werden, um AGR-Strom zu dem Kühler zu steigern.
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Weiter mit 3 zeigt 3 schematisch einen Zylinder des Mehrzylindermotors 10. Es wurden gestrichelte Linien verwendet, um verschiedenen Komponenten zu veranschaulichen, die mit dem Steuergerät 12 gekoppelt sein können. Der Motor 10 kann zumindest teilweise durch das Steuersystem, das das Steuergerät 12 umfasst, sowie durch Eingabe von einem Fahrer 132 des Fahrzeugs mittels Eingabevorrichtung 130 gesteuert werden. In diesem Beispiel umfasst die Eingabevorrichtung 130 ein Gaspedal und einen Pedalstellungssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalstellungssignals PP. Der Brennraum oder Zylinder 30 des Motors 10 kann Brennraumwände 32 mit einem darin positionierten Kolben 36 umfassen. Der Kolben 36 kann mit einer Kurbelwelle 40 verbunden sein, so dass eine Hubbewegung des Kolbens in Drehbewegung der Kurbelwelle umgewandelt wird. Die Kurbelwelle 40 kann mittels eines dazwischen angeordneten Getriebesystems mit mindestens einem Antriebsrad eines Fahrzeugs verbunden sein. Weiterhin kann ein Anlasser mittels einer Schwungscheibe mit der Kurbelwelle 40 verbunden sein, um einen Startvorgang des Motors 10 zu ermöglichen.
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Der Brennraum 30 kann von dem Ansaugkrümmer 44 mittels eines Einlasskanals 42 Ansaugluft aufnehmen und kann mittels des Abgaskrümmers 48 Abgase ablassen. Der Ansaugkrümmer 44 und der Abgaskrümmer 48 können mittels eines jeweiligen Einlassventils 52 und Auslassventils 54 mit dem Brennraum 30 selektiv in Verbindung stehen. In manchen Ausführungsformen kann der Brennraum 30 zwei oder mehr Einlassventile und/oder zwei oder mehr Auslassventile umfassen.
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Während dieses Beispiel die AGR-Leitung 28 zeigt, wie sie in den Ansaugstrom stromabwärts der Drossel eintritt, um einem Krümmerunterdruck zu ermöglichen, um Gase anzusaugen, können auch verschiedene andere Konfigurationen verwendet werden. Zum Beispiel kann/können im Fall eines turbogeladenen Motors eine Spülleitung bzw. Spülleitungen zu einer Stelle stromaufwärts des Verdichtereinlasses des Turboladers führen.
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In diesem Beispiel können das Einlassventil 52 und die Auslassventile 54 durch Nockenbetätigung mittels jeweiliger Nockenbetätigungssysteme 51 und 53 gesteuert werden. Die Nockenbetätigungssysteme 51 und 53 können jeweils einen oder mehrere Nocken umfassen und können eines oder mehrere der Systeme von Nockenprofilumschalten (CPS, kurz vom engl. Cam Profile Switching), veränderliche Nockensteuerung (VCT, vom engl. Variable Cam Timing), veränderliche Ventilsteuerung (VVT, vom engl. Variable Valve Timing) und/oder veränderlichem Ventilhub (VVL, vom engl. Variable Valve Lift) verwenden, die von dem Steuergerät 12 betrieben werden können, um den Ventilbetrieb zu verändern. Die Stellung des Einlassventils 52 und des Auslassventils 54 kann durch die Stellungssensoren 55 bzw. 57 ermittelt werden. In alternativen Ausführungsformen können das Einlassventil 52 und/oder das Auslassventil 54 durch elektrische Ventilbetätigung gesteuert werden. Zum Beispiel kann der Zylinder 30 alternativ ein Einlassventil, das mittels elektrischer Ventilbetätigung gesteuert wird, und ein Auslassventil, das mittels Nockenbetätigung, einschließlich CPS- und/oder VCT-Systeme, gesteuert wird, umfassen.
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Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 ist zum Einspritzen von Kraftstoff direkt in den Brennraum 30 proportional zur Pulsweite eines Signals FPW, das von dem Steuergerät 12 mittels eines elektronischen Treibers 68 empfangen wird, direkt mit dem Brennraum 30 verbunden gezeigt. Auf diese Weise sieht die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 eine als Direkteinspritzung von Kraftstoff bekannte Einspritzung in den Brennraum 30 vor. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann zum Beispiel in der Seite des Brennraums oder oben in dem Brennraum eingebaut sein. Kraftstoff kann durch ein (nicht gezeigtes) Kraftstoffsystem, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und ein Kraftstoffverteilerrohr umfasst, zu der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 befördert werden. In manchen Ausführungsformen kann der Brennraum 30 alternativ oder zusätzlich eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung umfassen, die in einer Konfiguration in dem Einlasskanal 44 angeordnet ist, die eine als Kanaleinspritzung von Kraftstoff bekannte Einspritzung in die Einlassöffnung stromaufwärts des Brennraums 30 vorsieht.
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Der Einlasskanal 42 kann die Drossel 62, die eine Drosselklappe 64 aufweist, umfassen. In diesem bestimmten Beispiel kann die Stellung der Drosselklappe 64 durch das Steuergerät 12 mittels eines Drosselstellungssignals TP verändert werden, das einem elektrischen Motor oder Aktor geliefert wird, der mit der Drossel 62 enthalten ist, eine Konfiguration, die üblicherweise als elektronische Drosselsteuerung (ETC, kurz vom engl. Electronic Throttle Control) bezeichnet wird. Auf diese Weise kann die Drossel 62 betrieben werden, um die dem Brennraum 30 unter anderen Motorzylindern gelieferte Ansaugluft zu verändern. Der Einlasskanal 42 kann einen Luftmengensensor 120 und einen Krümmerluftdrucksensor 122 zum Liefern jeweiliger Signale MAF und MAP zu dem Steuergerät 12 umfassen.
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Eine Zündanlage 88 kann dem Brennraum 30 unter ausgewählten Betriebsmodi mittels einer Zündkerze 92 als Reaktion auf ein Zündfrühverstellungssignal SA von dem Steuergerät 12 einen Zündfunken liefern. Auch wenn Fremdzündungskomponenten gezeigt sind, können der Brennraum 30 oder ein oder mehrere andere Brennräume des Motors 10 in einem Kompressionszündungsmodus mit oder ohne Zündfunke betrieben werden.
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Der Abgassensor 123 ist stromaufwärts der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 70 mit dem Auslasskanal 48 verbunden gezeigt. Der Sensor 123 kann jeder geeignete Sensor zum Liefern eines Hinweises auf das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases sein, beispielsweise ein linearer Sauerstoffsensor oder UEGO (Universal- oder Breitband-Abgassauerstoff), ein Zweizustandssauerstoffsensor oder EGO, ein HEGO (beheizter EGO), ein NOx-, HC- oder CO-Sensor. Die Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 70 kann ein Dreiwegekatalysator (TWC), ein NOx-Filter, verschiedene andere Schadstoffbegrenzungsvorrichtungen oder Kombinationen derselben sein. In manchen Ausführungsformen kann die Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 70 während des Betriebs des Motors 10 durch Betreiben mindestens eines Zylinders des Motors 10 innerhalb eines bestimmten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses regelmäßig zurückgesetzt werden.
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Das Steuergerät 12 ist in 3 als Mikrocomputer gezeigt, welcher umfasst: einen Mikroprozessor 102, Input/Output-Ports 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, das in diesem bestimmten Beispiel als Festspeicherchip 106 gezeigt ist, einen Arbeitsspeicher 108, einen batteriestromgestützten Speicher 110 und einen Datenbus. Der Speichermedium-Festspeicher 106 kann mit maschinell lesbaren Daten programmiert werden, die von dem Prozessor 102 ausführbare Befehle zum Ausführen der nachstehend beschriebenen Verfahren sowie anderer Varianten, die erwogen aber nicht ausdrücklich aufgeführt sind, darstellen. Das Steuergerät 12 kann zusätzlich zu den bereits erläuterten Signalen verschiedene Signale von mit dem Motor 10 verbundenen Sensoren empfangen, darunter Messung des eingelassenen Luftmassenstroms (MAF), Motorkühlmitteltemperatur (ECT) von einem Temperatursensor 112, der mit einem Kühlmantel 114 verbunden ist; ein Zündungsprofil-Aufnehmersignal (PIP) von einem mit der Kurbelwelle 40 verbundenen Hallgeber 118 (oder einem anderem Typ); eine Drosselstellung (TP) von einem Drosselstellungssensor; und ein Krümmerunterdrucksignal (MAP) von dem Sensor 122. Ein Motordrehzahlsignal RPM kann durch das Steuergerät 12 aus dem Signal PIP erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor kann verwendet werden, um einen Hinweis auf Unterdruck oder Druck in dem Ansaugkrümmer vorzusehen.
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Wie vorstehend beschrieben zeigt 3 nur einen Zylinder eines Mehrzylindermotor 10, doch kann jeder Zylinder analog seinen eigenen Satz aus Einlass-/Auslassventilen, Kraftstoffeinspritzvorrichtung, Zündkerze etc. umfassen.
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Die Abgasanlage 7 kann gemäß der vorliegenden Offenbarung auf verschiedene Weise konfiguriert sein. In den Figuren werden verschiedene Beispiele gezeigt. Zum Beispiel zeigt 3 die AGR-Leitung 28 mit einem Einlass 302 stromabwärts der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 70 und einem Auslass 304 in Fluidverbindung mit dem Einlasskanal 44 stromabwärts der Drossel 62. Andere Anordnungen sind möglich.
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4 zeigt eine AGR-Leitung 28 mit einem ersten Einlass 302 stromabwärts der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 70 und einem Auslass 304 in Fluidverbindung mit dem Einlasskanal 44. Das gezeigte Beispiel umfasst auch einen weiteren AGR-Kanal 306 mit einem zweiten Einlass 308 stromaufwärts der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung. Auf diese Weise kann das gesamte Abgas oder ein Teil desselben von dem Auslasskanal 48 zu dem Einlasskanal 44 gelenkt werden, ohne zuerst durch die Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 70 zu treten. Ferner ist in diesem Beispiel gezeigt, dass das Gaskomponenten-Reduzierungselement 22 an der AGR-Leitung 28 stromabwärts des weiteren AGR-Kanals 306 und des zweiten Einlasses 308 angeordnet ist.
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5 veranschaulicht eine andere beispielhafte Abgaskonfiguration 7. In diesem Beispiel kann sich das Gaskomponenten-Reduzierungselement 22 stromaufwärts des zusätzlichen AGR-Kanals 306 und des zweiten Einlasses 308 befinden. Auf diese Weise kann das Gaskomponenten-Reduzierungselement 22 mittels des zusätzlichen AGR-Kanals 306 mit Abgasen direkt von dem Auslasskanal 48 gespült werden.
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Unter Bezug nun auf 6 ist ein beispielhaftes Verfahren bzw. eine Routine 600 zum Betreiben eines Motors gezeigt. Die Routine 600 kann für das Management von Abgasemissionen, insbesondere zum Reduzieren einer Menge einer oder mehrerer gasförmiger Komponenten aus dem Abgasstrom des Verbrennungsmotors, verwendet werden. Das Verfahren kann implementiert werden, während eine Schadstoffbegrenzungsvorrichtung unterhalb einer Aktivierungstemperatur (z. B. Anspringtemperatur) liegt und daher weniger wahrscheinlich einen Teil der vorausgewählten gasförmigen Komponenten entfernt. Die Routine 600 kann während einer Kaltstartbedingung, einer Neustartbedingung oder einer Aufwärmbedingung laufen, beispielsweise während sich der Motor oder Abgas von Umgebungstemperaturen hin in einen effektiveren Betriebstemperaturbereich erwärmt. Die Routine 600 kann unter Verwenden von hierin beschriebenen Systemen, Komponenten und Vorrichtungen implementiert werden, kann aber alternativ unter Verwenden anderer geeigneter Systeme, Komponenten und Vorrichtungen implementiert werden.
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Zuerst ermittelt die Routine bei 602, ob eine Kaltstartbedingung vorliegt oder nicht und/oder wann die Temperatur der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 70 unter einer Schwellentemperatur liegt. In manchen Fällen kann eine Kaltstartbedingung detektiert werden, wenn der Motor aus dem Ruhezustand gestartet wird und die Komponententemperaturen sich an Umgebungsbedingungen angeglichen haben. Zusätzlich oder optional kann die Routine ermitteln, ob der Motor mittels eines Motorankurbelbetriebs gestartet wurde.
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Wenn dann bei 604 keine Kaltstartbedingung vorliegt oder nicht länger vorliegt, dann können Abgase zur Atmosphäre geleitet werden und die Routine kann bei 606 enden. In manchen Beispielen können Abgase nach Vorgang 604 oder nach Vorgang 602 zu verschiedenen Zeiten zu der AGR-Leitung geleitet werden, wenn eine Kaltstartbedingung nicht vorliegt, einschließlich während AGR-Betrieb, wobei zum Beispiel AGR als Reaktion auf Motordrehzahl und -last gesteuert wird. Wenn dagegen eine Kaltstartbedingung vorliegt, wie bei 602 ermittelt, kann die Routine bei 608 fortfahren, um Abgas von dem Motor zu einem Gaskomponenten-Reduzierungselement, zum Beispiel einem Kohlenwasserstoff-Rückhaltesystem, zu leiten, das sich an einer AGR-Leitung befindet, um Kohlenwasserstoffe in dem Kohlenwasserstoff-Rückhaltesystem zu speichern. Weiter bei 610 kann die Routine 600 fortfahren, indem sie einen ersten Teil des Abgases von dem Kohlenwasserstoff-Rückhaltesystem zu einem Einlasskanal lenkt. Die Routine 600 kann auch bei 612 fortfahren, indem sie einen zweiten Teil des Abgases von dem Kohlenwasserstoff-Rückhaltesystem zur Atmosphäre lenkt. Das Lenken eines zweiten Teils des Abgases von dem Kohlenwasserstoff-Rückhaltesystem an die Atmosphäre kann durch Koppeln einer Leitung für behandeltes Abgas mit der AGR-Leitung stromabwärts des Kohlenwasserstoff-Rückhaltesystems erleichtert werden.
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Dann kann die Routine 600 bei 614 ermitteln, ob eine oder mehrere vorausgewählte Motorbedingungen innerhalb vorausgewählter Werte liegen oder nicht. Wenn die vorausgewählten Motorbedingungen innerhalb der vorausgewählten Werte liegen, dann können die relativen Mengen des ersten Teils und des zweiten Teils gleich gehalten werden, wie bei 616 gezeigt ist. Dann kann die Routine 600 zurück zum Entscheidungsfeld 602 kehren, um erneut zu ermitteln, ob eine Kaltstartbedingung vorliegt oder nicht, und kann dann wie beschrieben fortfahren. Dies kann bei vorausgewählten Intervallen stattfinden. Wenn dagegen die vorausgewählten Motorbedingungen außerhalb der vorbestimmten Werte liegen, dann kann bei 618 im Verhältnis zueinander der erste Teil reduziert werden und der zweite Teil kann vergrößert werden. Ferner können die relativen Werte des ersten Teils und des zweiten Teils für die Zwecke des Implementierens der Routine 600 um vorbestimmte Beträge aktualisiert werden, und die Routine kann zu Entscheidungsfeld 602 zurückkehren und wie beschrieben fortfahren. Wenn weiterhin eine Kaltstartbedingung fortbesteht, kann die Routine 600 mit den aktualisierten Werten des ersten und zweiten Teils fortfahren, bis eine Kaltstartbedingung nicht länger fortbesteht. Auf diese Weise kann eine verschlechterte Leistung des Motors aufgrund übermäßig zurückgeführter Luft verringert werden, während gasförmige Komponenten, wie Kohlenwasserstoffe, aufgefangen werden und während andere Komponenten, wie ein Katalysator, unterhalb einer wirksamen Temperatur liegen.
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Wenn in manchen Beispielen die Kaltstartbedingung nicht länger fortbesteht, wenn zum Beispiel das Abgas eine Temperatur über einer vorbestimmten Temperatur aufweist, kann das Kohlenwasserstoff-Rückhaltesystem durch Lenken von Abgas von dem Auslasskanal durch das Kohlenwasserstoff-Rückhaltesystem gespült werden.
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In verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen können die relativen Teile zumindest teilweise durch ein erstes Ventil gesteuert werden, das in einem Auslasskanal funktionell angeordnet ist, beispielsweise Ventil 24. Das erste Ventil kann für das selektive Leiten des Abgases von dem Motor zu dem Kohlenwasserstoff-Rückhaltesystem abhängig von einem oder beiden von einer Temperatur des Abgases und einem Zeitbetrag seit einer Motorabschaltbedingung konfiguriert sein.
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Verschiedene beispielhafte Ausführungsformen können auch oder stattdessen ein zweites Ventil umfassen, das in der AGR-Leitung funktionell angeordnet ist, beispielsweise Ventil 29. Das zweite Ventil kann für selektives Regeln der relativen Mengen des ersten Teils des Abgases und des zweiten Teils des Abgases ausgelegt sein. In manchen Beispielen, beispielsweise den vorstehend unter Bezug auf 6 beschriebenen, kann das zweite Ventil konfiguriert sein, um die relativen Mengen des ersten Teils 128 und des zweiten Teils 131 der ausgewählten Menge des Abgases durch variierende Mengen zu regeln. In anderen Beispielen kann das zweite Ventil nur zwei Zustände haben. In einem ersten Zustand kann die gesamte gewählte Menge der Abgase zu dem Einlasskanal geführt werden, und in einem zweiten Zustand kann die gesamte gewählte Menge der Abgase zur Atmosphäre geführt werden.
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7 ist ein Flussdiagramm, das ein anderes beispielhaftes Verfahren 700 bzw. eine Routine zeigt, die für die Steuerung von Abgasemissionen verwendet werden kann. Das Verfahren 700 kann bei 702 eine Ermittlung umfassen, ob eine Kaltstartbedingung vorliegt oder nicht. Liegt keine Kaltstartbedingung vor, dann kann die Routine bei 704 bei Bedarf ein erstes Ventil verstellen, um die Abgase zur Atmosphäre zu lenken. Dann kann die Routine 700 bei 706 enden. Wie vorstehend unter Bezug auf 6 beschrieben können analog in manchen Beispielen Abgase nach dem Vorgang 704 oder nach dem Vorgang 702, wenn keine Kaltstartbedingung vorliegt, zu verschiedenen Zeiten, einschließlich während AGR-Betrieb, zur AGR-Leitung geleitet werden. Wie aber bei 702 ermittelt, kann die Routine 700, wenn eine Kaltstartbedingung vorliegt, bei 708 fortfahren, indem ein erstes Ventil verstellt wird, um eine gewählte Menge von Abgasen zu einer AGR-Leitung und durch ein Gaskomponenten-Reduzierungselement an der AGR-Leitung zu lenken. Die Routine 700 kann bei 710 durch Lenken der gewählten Menge an Abgasen zu dem Einlasskanal des Motors fortfahren. Dann kann die Routine 700 bei 712 ermitteln, ob eine oder mehrere vorausgewählte Motorbedingungen innerhalb vorausgewählter Werte liegen oder nicht. Wenn die vorausgewählten Motorbedingungen innerhalb der vorausgewählten Werte liegen, wie bei 714 gezeigt ist, kann ein zweites Ventil offen gehalten werden. Die Routine 700 kann dann zu 710 zurückkehren und weiter die gewählte Menge von Abgasen zu dem Einlasskanal des Motors lenken. Wenn dagegen die vorausgewählten Motorbedingungen außerhalb der vorausgewählten Werte liegen, dann kann das zweite Ventil bei 716 geschlossen werden, und bei 718 kann die gewählte Menge von Abgasen mittels einer Leitung für behandeltes Abgas zur Atmosphäre gelenkt werden. Dann kann die Routine 700 zurück zum Entscheidungsfeld 702 kehren und wie beschrieben fortfahren.
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Ferner kann in manchen Beispielen, die ähnlich zu oder gleich den vorstehend unter Bezug auf die in 6 gezeigte Routine 600 beschriebenen sind, die Routine 700 fortfahren und kann das Gaskomponenten-Reduzierungselement spülen, wenn die Kaltstartbedingung nicht länger vorliegt. Dies kann auftreten, wenn das Abgas warm genug ist, indem erwärmtes Abgas mittels der AGR-Leitung zu dem Einlasskanal und/oder zur Atmosphäre gelenkt wird.
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8 ist ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren 800 oder eine Routine zum Spülen des Gaskomponenten-Reduzierungselements 22 zeigt. Das Verfahren 800 kann als Teil eines Verfahrens zur Steuerung von Abgasemissionen gemäß der vorliegenden Offenbarung enthalten sein. Das Verfahren 800 kann zum Beispiel von Vorgang 604 in 6 oder Vorgang 704 in 7 fortfahren und kann eine Spülphase festlegen. In manchen Beispielen kann die Spülphase beginnen, wenn die Abgastemperatur eine vorbestimmte Mindesttemperatur erreicht, die als Spültemperatur bezeichnet werden kann. In anderen Beispielen kann die Spülphase beginnen, nachdem das Gaskomponenten-Reduzierungselement 22 einen vorbestimmten Sättigungswert erreicht. Der Sättigungswert kann zum Beispiel durch Messen einer Konzentration einer bestimmten Komponente des Abgases, beispielsweise Kohlenwasserstoffen, stromabwärts des Gaskomponenten-Reduzierungselements 22 gemessen werden. Es können andere Verfahren zum Ermitteln des Sättigungswerts verwendet werden.
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8 zeigt ein Beispiel, bei dem die Temperatur des Abgases bei 802 überwacht wird. Dann kann das Verfahren, wie mit Entscheidungsfeld 804 gezeigt, ermitteln, ob die Abgastemperatur größer oder gleich der Spültemperatur ist. Wenn nicht, kann das Verfahren zu 802 zurückkehren und die Temperatur des Abgases weiter überwachen. Das Überwachen kann kontinuierlich sein oder kann bei vorbestimmten Inkrementen erfolgen. Wenn ermittelt wird, dass das Abgas größer oder gleich der Spültemperatur ist, dann kann in manchen Fällen wie bei 806 gezeigt der Abgasstrom weg von dem Kühler 150 an dem Bypass 27 gelenkt werden (1). Dies kann durch Verstellen von Ventil 152 verwirklicht werden. Andere Beispiele müssen diesen Vorgang nicht einschließen. Dann kann weiter bei 808 eine Spülstrommenge des Abgases zu dem Gaskomponenten-Reduzierungselement 22 gelenkt werden. Dies kann zum Beispiel durch Verstellen des ersten Ventils 24 erfolgen. Auf diese Weise kann das Gaskomponenten-Reduzierungselement 22 mit dem Kühler 150 relativ kühl gehalten werden, um die Absorption des Gaskomponenten-Reduzierungselements 22 zu verbessern, bevor der Spülzyklus beginnt, und um die Desorption des Gaskomponenten-Reduzierungselements 22 durch Verwenden von Abgas, das nicht aktiv von dem Kühler 150 gekühlt wird, zu verbessern, sobald der Spülzyklus beginnt.
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Das Verfahren 800 kann bei 810 mit einem anderen Entscheidungsfeld fortfahren, um zu ermitteln, ob die Motorbedingungen innerhalb eines oder mehrerer vorausgewählter Werte liegen. Wenn nicht, kann das Verfahren bei 812 die Spülstrommenge verringern, zum Beispiel durch Verstellen des ersten Ventils 29. Auf diese Weise kann die Motorleistung korrigiert werden, wenn die Menge des Spülstroms eine schlechte Motorleistung erzeugt. Wenn die Motorbedingungen aber innerhalb des einen oder der mehreren vorausgewählten Werte liegen, kann das Verfahren 800 bei 814 fortfahren, indem es den Wert des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in dem Brennraum 30 ermittelt. Wenn das L/K-Verhältnis größer oder gleich einem ersten vorausgewählten Wert ist, dann kann das Verfahren bei 816 die Menge des Kraftstoffeinspritzvorrichtungsstrom verringern. Auf diese Weise können die Gase, beispielsweise Kohlenwasserstoffe, die von dem Gaskomponenten-Reduzierungselement 22 desorbiert werden und dadurch den Kraftstoffanteil des L/K-Gemisches erhöhen, durch Verringern der eingespritzten Kraftstoffkomponente des L/K-Gemisches ausgeglichen werden. Dann kann die Routine 800 zum Entscheidungsfeld 814 zurückkehren, um weiter zu überwachen und eine Ermittlung bezüglich des L/K-Verhältnisses vorzunehmen.
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Wenn dagegen das L/K-Verhältnis kleiner als ein zweiter vorausgewählter Wert ist, kann das Verfahren 800 bei 818 fortfahren, indem es die Strommenge der Kraftstoffeinspritzvorrichtung erhöht. Auf diese Weise kann eine Verringerung der gesamten desorbierten Menge von Gasen von dem Gaskomponenten-Reduzierungselement 22 ausgeglichen werden, indem die eingespritzte Kraftstoffkomponente des L/K-Verhältnisses erhöht wird. Im Laufe der Zeit kann die Einspritzvorrichtungsmenge zurück auf einen Nennwert oder ursprünglichen Wert eingestellt werden. Der erste vorausgewählte Wert und der zweite vorausgewählte Wert können die gleichen oder unterschiedliche Werte sein. Die unterschiedlichen Werte können ein Toleranzband festlegen, bei dem die Einspritzvorrichtungswerte unter Umständen nicht angepasst werden, wenn sie in diesem liegen.
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Dann kann das Verfahren 800 bei 820 prüfen, ob der Wert des Einspritzvorrichtungsstroms durch wiederholte Anpassungen auf einen vorbestimmten Nennwert oder ursprünglichen Wert gesetzt oder zurückgesetzt ist. Auf diese Weise kann das Verfahren 800 konfiguriert werden, um zu ermitteln, ob der Spülzyklus im Wesentlichen abgeschlossen ist. In anderen Fällen kann die Beendigung des Spülzyklus auf andere Weise ermittelt werden, beispielsweise mit direkter Verwendung des gemessenen Werts des L/K-Kraftstoffverhältnisses, oder nach einer vorbestimmten Dauer oder mit einer anderen Technik. Um sicherzustellen, dass der allmählich angepasste Wert nicht überangepasst wurde, kann das Verfahren dann bei 822 den Einspritzvorrichtungswert eindeutiger an den Nennwert anpassen.
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In manchen Beispielen können die Entscheidungsvorgänge 810 und 814 sowie die zugehörigen Vorgänge umgekehrt werden. In anderen Beispielen muss der eine oder der andere Vorgang der Vorgänge 810 und 814 nicht in dem Verfahren 800 enthalten sein.
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Andere Motorsysteme können ebenfalls mit verschiedenen Steuerroutinen angepasst werden. Zum Beispiel kann die Zündeinstellung des Motors auf früh verstellt werden, wenn erhöhte AGR-Mengen zu dem Ansaugkrümmer gelenkt werden.
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Unter Bezug nun auf 1 und 9 ist 9 ein Graph 900, der beispielhafte Abgasstrommengen in einem Motorsystem, beispielsweise dem in 1 gezeigten Motorsystem 8, veranschaulicht. Die Strommengen können zum Beispiel durch Verstellen des ersten Ventils 24 und des zweiten Ventils 29, die in 1 gezeigt sind, verändert werden. Es können auch andere Konfigurationen verwendet werden, um die beispielhaften Strommengen zu erreichen. Ein gesamter Abgasstrom 902 von dem Abgaskrümmer 48 des Motors 10 wird der Einfachheit halber mit einer gestrichelten Linie als konstante Menge gezeigt. In vielen Fällen kann sich der gesamte Abgasstrom 902 im Laufe der Zeit ändern. Ein gesamter AGR-Strom 904 (d. h. die gewählte Menge von Abgasen 125 wie hierin bezeichnet) ist unter dem gesamten Abgasstrom 902 mit einer dicken durchgehenden Linie gezeigt, um einen Teil des gesamten Abgasstroms 902 zu zeigen, der von dem Ventil 24 so gelenkt werden kann, dass er in die Leitung 26 und durch das Gaskomponenten-Reduzierungselement 22 strömt. Der gesamte AGR-Strom 904 kann wie gezeigt eine veränderliche Menge sein und kann gemäß verschiedenen Motorvorgängen und Motorbetriebszeiträumen angepasst werden. Die Fläche unter der Linie des gesamten Abgasstroms 902 und über der Linie des gesamten Abgasstroms 904 kann eine Abgasmenge darstellen, die von dem Motor 10 direkt an die Atmosphäre gelangt. In manchen Fällen kann während bestimmter Zeiträume des Motorbetriebs der Strom direkt an die Atmosphäre im Wesentlichen auf Null verringert werden.
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Die Kurve eines ersten Teils 928 und die Kurve eines zweiten Teils 931 sind ebenfalls in dem Graph 900 unter der Linie des gesamten AGR-Stroms 904 gezeigt, um jeweils den ersten Teil 128 der ausgewählten Abgasmenge, die mittels AGR-Leitung 28 in den Einlasskanal gelangt, und den zweiten Teil 131 der gewählten Abgasmenge, die mittels der Leitung 31 für behandeltes Abgas an die Atmosphäre gelangt (1), zu veranschaulichen. Der Graph 900 veranschaulicht mit den Kurven 928 und 931 die Ströme des ersten Teils 128 und des zweiten Teils 131 als komplementäre Strommengen, die zusammen den gesamten AGR-Strom 904 ausmachen können. Der Graph zeigt der Klarheit halber kleine Räume zwischen manchen benachbarten Linien. Es versteht sich aber, dass diese Stromwerte in manchen Fällen die gleichen sein können.
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Die Abgasströme können wie erläutert durch Verstellen des ersten Ventils 24 und des zweiten Ventils 29 beruhend auf einem oder mehreren Motorvorgängen und/oder während eines oder mehrerer Motorbetriebszeiträume verändert werden. In einem Beispiel kann während des Hochlaufens 910 des Motors der gesamte AGR-Strom 904 bei einer vorbestimmten niedrigen Stromrate gestartet werden, indem das erste Ventil 24 verstellt wird und das zweite Ventil 29 verstellt wird, um einen Hochlaufstrom 911 durch das Gaskomponenten-Reduzierungselement 22 zu lenken. Das zweite Ventil 29 kann verstellt werden, um den gesamten Hochlaufstrom 911 an die Atmosphäre zu lenken, um den gesamten AGR-Strom zum Ansaugkrümmer 44 während dieser Zeit bei im Wesentlichen null zu halten. Die Dauer des Motorhochlaufens 910 kann zum Beispiel auf einer vorbestimmten Anzahl von Verbrennungsvorgängen, zum Beispiel den ersten vier Verbrennungsvorgängen, beruhend oder während Kaltleerlauf (z. B. Katalysatoraufwärmen) vorliegen. Sobald die Motordrehzahl dann eine vorbestimmte Drehzahl erreicht, zum Beispiel 800 U/min., kann ein gewisser AGR-Strom gestartet werden, indem das Ventil 24 zu Zeitpunkt 913 teilweise geöffnet wird. Zunächst kann eine relativ kleine Strommenge zu dem Motoreinlass 44 gelenkt werden. Dann kann die Menge des AGR-Stroms, d. h. des zweiten Teils 131, erhöht werden, bis zum Beispiel ein vorbestimmtes AGR-Verhältnis erreicht ist.
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10 ist ein Graph 1000, der mit Kurve 1002 schematisch eine beispielhafte Motorleistung im zeitlichen Verlauf im Verhältnis zu einem vorausgewählten Betriebsbereich 1004 zeigt. Die Graphen in 9 und 10 stellen den gleichen Zeitrahmen dar. Ein beispielhafter ungünstiger Motorbedingungsvorgang 1006 ist bei Zeit 1008 gezeigt, wo sich die Motorleistung aus dem vorausgewählten Betriebsbereich 1004 herausbewegt. Um die Motorleistung zurück in den vorausgewählten Betriebsbereich 1004 zu bringen, können gemäß der vorliegenden Offenbarung eine oder mehrere Anpassungen vorgenommen werden und/oder es können ein oder mehrere abhelfende Routinen durchgeführt werden. Eine beispielhafte Anpassung 910 ist dargestellt, die jeweiligen Kurven 928 und 931 zeigt, bei denen der erste Strom 128 verringert sein kann und der zweite Strom 131 um eine entsprechende Menge erhöht sein kann. Auf diese Weise können verschiedene Komponenten, beispielsweise Kohlenwasserstoffe, aufgefangen und in dem Gaskomponenten-Reduzierungselement 22 gespeichert werden, während immer noch vorbestimmte Motorbedingungen aufrechterhalten werden.
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9 zeigt ebenfalls eine beispielhafte Spülphase gemäß der vorliegenden Offenbarung. In manchen Beispielen kann die Spülphase 940 unmittelbar auf eine Speicherphase 942 folgen, wenn das Abgas über einer Spültemperatur liegt. In manchen Beispielen können verschiedenen Steuerroutinen implementiert werden, um verbesserte Motorleistung vorzusehen. Zum Beispiel kann zusätzlich oder statt des Verstellens des ersten Ventils 24 und/oder des zweiten Ventils 29 die von den Kraftstoffeinspritzvorrichtungen eingespritzte Kraftstoffmenge wie hierin beschrieben angepasst werden. 11 ist ein Graph 1100, der schematisch eine beispielhafte Kraftstoffmenge 1102 zeigt, die in einen Zylinder 30 des Motors 10 eingespritzt wird. In diesem Beispiel kann die Kraftstoffmenge 1102 zu Beginn der Spülphase 840 verringert werden, um Kohlenwasserstoffe zu berücksichtigen, die aus dem Gaskomponenten-Reduzierungselement 22 freigesetzt und dadurch dem Luft/Kraftstoff-Gemisch zugegeben werden können, das in den Zylindern zu verbrennen ist.
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Ein anderes beispielhaftes Verfahren kann das Vorsehen einer AGR-Leitung umfassen, um eine gewählte Menge an Abgas aus einem Auslasskanal des Motors zu einem Einlasskanal des Motors zu leiten, die AGR-Leitung kann mit dem Auslasskanal stromabwärts einer Schadstoffbegrenzungsvorrichtung verbunden sein. Das Verfahren kann durch Positionieren eines Kohlenwasserstoffbehälters an der AGR-Leitung zum Absorbieren von Kohlenwasserstoffen in einem Abgas von dem Motor zumindest während einer Kaltstartbedingung fortfahren. Das Verfahren kann auch das Vorsehen eines ersten Stromlenkungselements zum Lenken der ausgewählten Menge an Abgas zu der AGR-Leitung umfassen. Das Verfahren kann auch das Vorsehen einer Leitung für behandeltes Abgas von der AGR-Leitung stromaufwärts des Kohlenwasserstoffbehälters zur Atmosphäre umfassen. Das Verfahren kann auch das Vorsehen eines zweiten Stromlenkungselements an der AGR-Leitung zum selektiven Lenken eines ersten Teils des Abgases zu dem Einlasskanal, eines zweiten Teils des Abgases zur Atmosphäre umfassen.
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In manchen Beispielen kann das Verfahren das Vorsehen eines oder mehrerer Motorbedingungssensoren umfassen, um eine oder mehrere Motorbedingungen zu erfassen. Das Verfahren kann auch das Vorsehen eines Steuersystems umfassen, um das zweite Stromlenkungselement zu steuern, um beruhend auf Motorbedingungen, die von dem einen oder den mehreren Motorbedingungssensoren erfasst werden, relative Mengen des ersten Teils des Abgases zu dem Einlasskanal und des zweiten Teils des Abgases zur Atmosphäre zu steuern.
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In manchen Beispielen kann das Verfahren auch das Vorsehen eines Temperatursensors, um eine Temperatur eines Abgasstroms in dem Auslasskanal zu erfassen, und das Vorsehen eines Steuersystems, um das erste Stromlenkungselement zu steuern, umfassen.
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Zu beachten ist, dass die hierin enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hierin beschriebenen spezifischen Routinen können ein oder mehrere einer Reihe von Verarbeitungsstrategien darstellen, beispielsweise ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen. Daher können verschiedene gezeigte Arbeitsgänge, Schritte oder Funktionen in der gezeigten Abfolge oder parallel ausgeführt oder in manchen Fällen ausgelassen werden. Analog ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht unbedingt erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu verwirklichen, wird aber zur besseren Veranschaulichung und Beschreibung vorgesehen. Einer oder mehrere der gezeigten Arbeitsgänge oder Funktionen können abhängig von der jeweils eingesetzten Strategie wiederholt ausgeführt werden. Weiterhin können die beschriebenen Arbeitsgänge einen in das maschinenlesbare Speichermedium in dem Motorsteuersystem einzuprogrammierenden Code graphisch darstellen.
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Es versteht sich, dass die hierin offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht einschränkend aufgefasst werden dürfen, da zahlreiche Abänderungen möglich sind. Zum Beispiel kann die obige Technologie auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, Gegenkolben- und andere Motorausführungen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuartigen und nicht nahe liegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen sowie andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hierin offenbart werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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