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Diese Erfindung betrifft Abgasanlagen für Brennkraftmaschinen und insbesondere eine Abgasanlage für einen mager betriebenen Motor.
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Es ist zum Beispiel aus
GB-A-2337710 bekannt, eine Abgasanlage für einen mager betriebenen Motor mit einem Mager-NOx-Speicher (LNT von engl. Lean Nox Trap) sowie einen stromaufwärts des Mager-NOx-Speichers angeordneten Wärmetauscher vorzusehen, um die Temperatur der in den Mager-NOx-Speicher strömenden Gase zu steuern. Eine solche Anordnung ist vorteilhaft, da die Temperatur der den Speicher passierenden Gase zwischen 300°C und 425°C gehalten werden muss, damit der Speicher bei Spitzenleistung arbeiten kann.
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Weiterhin ist es zum Beispiel aus
JP-A-05-321650 bekannt, einen Mager-NOx-Speicher als Teiler einer Abgasanlage vorzusehen, bei welcher der Mager-NOx-Speicher umgangen wird, wenn der Motor fett läuft, um eine schnelle Verschlechterung des Mager-NOx-Speichers aufgrund chemischer Alterung des Mager-NOx-Speichers zu verhindern.
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DE 103 22 522 A1 offenbart eine Abgasanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs des geltenden Anspruchs 1.
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JP H07-97 913 A offenbart eine Abgasreinigungsvorrichtung, wobei ein Katalysator mit in Reihe geschalteten Schalldämpfer mit Hilfe eines Umleitungsrohres in beiden Strömungsrichtungen betrieben werden kann.
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Eine Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, eine verbesserte Abgasanlage für einen mager betriebenen Motor an die Hand zu geben.
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Nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung wird eine Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine an die Hand gegeben, welche in mindestens zwei Betriebsarten arbeiten kann, wovon eine Betriebsart ein magerer Verbrennungsmodus ist, wobei die Abgaslange einen Mager-NOx-Speicher mit einem Einlass für das Aufnehmen eines Abgasstroms vom Motor und einen mit einem Einlass mindestens einer stromabwärts des Mager-NOx-Speichers angeordneten Schalldämpfereinrichtung wirkverbundenen Auslass umfasst, wobei die Schalldämpfereinrichtung(en) ein oder mehrere Schalldämmelemente aufweist bzw. aufweisen, wobei die Abgasanlage weiterhin Bypassmittel umfasst, um den Abgasstrom gezielt an dem Mager-NOx-Speicher und an mindestens einer der Schalldämpfereinrichtung(en) vorbei zu lenken.
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Dies hat den Vorteil, dass der Gegendruck in der Abgasanlage verringert wird, wenn der Mager-NOx-Speicher und einer oder mehrere Schalldämpfer umgangen werden, wodurch die Kraftstoffwirtschaftlichkeit und Leistungsabgabe des Motors verbessert werden.
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Nach einer ersten Ausführung der ersten Ausgestaltung der Erfindung ist eine erste Schalldämpfereinrichtung stromabwärts des Mager-NOx-Speichers angeordnet und eine zweite Schalldämpfereinrichtung ist stromabwärts der ersten Schalldämpfereinrichtung angeordnet und das Bypassmittel umfasst einen einzelnen ventilgesteuerten Bypass, welcher angeschlossen wird, um den Mager-NOx-Speicher und die erste Schalldämpfereinrichtung gezielt zu umgehen.
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Dies hat den Vorteil, dass nur ein einziges Ventil zum Umgehen des Mager-NOx-Speichers und einer Schalldämpfereinrichtung erforderlich ist, was Komplexität und Kosten reduziert.
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Nach einer zweiten Ausführung der ersten Ausgestaltung der Erfindung ist eine erste Schalldämpfereinrichtung stromabwärts des Mager-NOx-Speichers angeordnet und eine zweite Schalldämpfereinrichtung ist stromabwärts der ersten Schalldämpfereinrichtung angeordnet und das Bypassmittel umfasst eine erste ventilgesteuerte Bypassleitung, um den Mager-NOx-Speicher zu umgehen, und eine zweite ventilgesteuerte Bypassleitung, um entweder die erste oder zweite Schalldämpfereinrichtung gezielt zu umgehen.
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Die zweite ventilgesteuerte Bypassleitung kann gezielt die erste Schalldämpfereinrichtung umgehen.
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Die zweite ventilgesteuerte Bypassleitung kann gezielt die zweite Schalldämpfereinrichtung umgehen.
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Nach einer dritten Ausführung der ersten Ausgestaltung der Erfindung ist eine erste Schalldämpfereinrichtung stromabwärts des Mager-NOx-Speichers angeordnet, eine zweite Schalldämpfereinrichtung ist stromabwärts der ersten Schalldämpfereinrichtung angeordnet und eine dritte Schalldämpfereinrichtung ist stromabwärts der zweiten Schalldämpfereinrichtung nahe einem Endrohr angeordnet, aus welchem Abgase aus dem Motor an die Atmosphäre ausgestoßen werden, und das Bypassmittel umfasst eine ventilgesteuerte Bypassleitung, um den Mager-NOx-Speicher und die erste und die zweite Schalldämpfereinrichtung gezielt zu umgehen.
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Nach einer vierten Ausführung der ersten Ausgestaltung der Erfindung ist eine erste Schalldämpfereinrichtung stromabwärts des Mager-NOx-Speichers angeordnet, eine zweite Schalldämpfereinrichtung ist stromabwärts der ersten Schalldämpfereinrichtung angeordnet und eine dritte Schalldämpfereinrichtung ist stromabwärts der zweiten Schalldämpfereinrichtung nahe einem Endrohr angeordnet, aus welchem Abgase aus dem Motor an die Atmosphäre ausgestoßen werden, und das Bypassmittel umfasst eine erste ventilgesteuerte Bypassleitung, um den Mager-NOx-Speicher gezielt zu umgehen, und eine zweite ventilgesteuerte Bypassleitung, um die erste und die zweite Schalldämpfereinrichtung gezielt zu umgehen.
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Eine erste Schalldämpfereinrichtung kann in einem ersten Gehäuse untergebracht sein und eine zweite Schalldämpfereinrichtung kann in einem zweiten Gehäuse untergebracht sein. Alternativ können erste und zweite Schalldämpfereinrichtungen in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sein.
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Vorzugsweise kann das Bypassmittel betreibbar sein, um den Mager-NOx-Speicher nur zu umgehen, wenn der Motor nicht im mageren Modus arbeitet.
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Das Bypassmittel kann betreibbar sein, um den Mager-NOx-Speicher nur zu umgehen, wenn der Motor nicht im mageren Modus arbeitet und ein Betriebsparameter des Motors einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet.
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Der Betriebsparameter des Motors kann ein Parameter sein, welcher anzeigt, dass der Motor bei hoher Drehzahl und hoher Last arbeitet.
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Der Betriebsparameter des Motors kann die Temperatur des Abgasstroms an einer Position nahe dem Einlass des Mager-NOx-Speichers sein.
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Das Bypassmittel kann betreibbar sein, um den Mager-NOx-Speicher nur zu umgehen, wenn der Motor nicht im mageren Modus arbeitet und entweder ein Parameter, welcher anzeigt, dass der Motor bei hoher Drehzahl und hoher Last arbeitet, einen vorbestimmten Grenzwert übersteigt oder die Temperatur des Abgasstroms an einer Position nahe dem Einlass zum Mager-NOx-Speicher einen vorbestimmten Grenzwert übersteigt.
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Vorzugsweise ist jedes eine jeweilige ventilgesteuerte Bypassleitung steuerndes Ventil ein elektronisch gesteuertes Ventil, welches mit einer elektronischen Steuereinrichtung wirkverbunden ist.
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Jedes eine Bypassleitung steuernde Ventil kann geöffnet werden, wodurch nur Abgase durch die jeweilige Bypassleitung strömen können, wenn das tatsächliche Kraftstoff-/Luftverhältnis größer als stöchiometrisch ist.
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Es kann mindestens ein eine Bypassleitung steuerndes Ventil nur geöffnet werden, wodurch Abgase durch die Bypassleitung strömen können, wenn das tatsächliche Kraftstoff-/Luftverhältnis größer als stöchiometrisch ist und ein Betriebsparameter des Motors einen vorbestimmten Grenzwert übersteigt.
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Das mindestens eine Ventil kann nur geöffnet werden, wenn das tatsächliche Kraftstoff-/Luftverhältnis größer als stöchiometrisch ist und eine Kombination von Motordrehzahl und Motorlast einen vorbestimmten Grenzwert übersteigt.
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Das mindestens eine Ventil kann nur geöffnet werden, wenn das tatsächliche Kraftstoff-/Luftverhältnis größer als stöchiometrisch ist und eines aus einer Kombination von Motordrehzahl und Motorlast und der Temperatur des in den Mager-NOx-Speicher eindringenden Abgasstroms einen vorbestimmten Grenzwert übersteigt.
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Ein Dreiwegekatalysator kann stromaufwärts des Mager-NOx-Speichers angeordnet sein.
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Ein Abgaskühler kann stromaufwärts des Mager-NOx-Speichers angeordnet sein.
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Der Abgaskühler kann zwischen dem Dreiwegekatalysator und dem Mager-NOx-Speicher angeordnet werden.
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Ein ventilgesteuerter Bypasskanal kann vorgesehen werden, um Abgase am Abgaskühler vorbei zu leiten, wenn das den ventilgesteuerten Bypasskanal steuernde Ventil offen ist.
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Das den ventilgesteuerten Bypasskanal steuernde Ventil kann durch eine elektronische Steuereinrichtung elektronisch gesteuert werden, um die Temperatur der in den Mager-NOx-Speicher strömenden Abgase innerhalb eines bevorzugten Bereichs zu halten, wenn der Motor in dem mageren Verbrennungsmodus arbeitet.
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Ein Abgastemperatursensor kann an oder nahe dem Einlass zu dem Mager-NOx-Speicher angeordnet werden, um einer elektronischen Steuereinrichtung ein Signal zu liefern, welches die Temperatur der in den Mager-NOx-Speicher strömenden Abgase anzeigt.
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Ein Abgassauerstoffsensor kann an einer Position stromaufwärts des Mager-NOx-Speichers angeordnet werden, um einer elektronischen Steuereinrichtung ein Signal zu liefern, welches den Sauerstoffgehalt der Abgase anzeigt, um das Kraftstoff-/Luftverhältnis des vom Motor gerade verbrannten Gemisches zu ermitteln.
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Das oder jedes Schalldämmelement kann eine Resonanzkammer sein.
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Der Motor kann weiterhin in stöchiometrischen und fetten Verbrennungsmodi betreibbar sein.
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Nach einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug mit einem Motor, welcher in mindestens zwei Betriebsarten betreibbar ist, wovon eine Betriebsart ein magerer Verbrennungsmodus ist, und mit einer Abgasanlage nach der ersten erfindungsgemäßen Ausgestaltung an die Hand gegeben.
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Nach einer dritten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Verfahren für das Steuern einer Abgasanlage nach der ersten erfindungsgemäßen Ausgestaltung mit einem Mager-NOx-Speicher und mindestens einer mit einem Motor wirkverbundenen Schalldämpfereinrichtung an die Hand gegeben, wobei das Verfahren das Öffnen eines den Mager-NOx-Speicher und die Schalldämpfereinrichtung oder mindestens eine der Schalldämpfereinrichtungen umgehenden Bypassmittels, wenn der Motor nicht in einem mageren Verbrennungsmodus arbeitet, und das Schließen des Bypasskanals und dadurch Bewirken eines Strömens von Abgasen durch den Mager-NOx-Speicher und die Schalldämpfereinrichtung(en), wenn der Motor in dem mageren Verbrennungsmodus arbeitet, umfasst.
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Das Verfahren kann weiterhin das Öffnen der Bypassleitung, nur wenn ein Betriebsparameter des Motors einen vorbestimmten Grenzwert übersteigt, umfassen.
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Der Betriebsparameter kann eines von Temperatur der in den Mager-NOx-Speicher strömenden Abgase, einer Kombination von Motordrehzahl und Motorlast und einer Kombination von Motordrehzahl und Drosselklappenstellung umfassen.
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Die Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezug auf die Begleitzeichnungen beschrieben. Hierbei zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Abgasanlage nach einer ersten erfindungsgemäßen Ausführung;
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2 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer alternativen Abgasanlage nach der ersten erfindungsgemäßen Ausführung;
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3 ein Flussdiagramm der obersten Ebene, welches einen Teil eines Verfahrens für das Steuern einer erfindungsgemäßen Abgasanlage zeigt;
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4 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Abgasanlage nach einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführung; und
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5 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer alternativen Abgasanlage nach der zweiten erfindungsgemäßen Ausführung.
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Unter Bezug auf 1 wird ein Kraftfahrzeug 5 mit einem mager betriebenen Motor 10 gezeigt. Der Motor 10 ist in mehreren Verbrennungsmodi betreibbar, einschließlich einem mageren Verbrennungsmodus, einem stöchiometrischen Modus und einem fetten Verbrennungsmodus, und wird durch eine elektronische Steuereinrichtung 20 gesteuert.
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Die elektronische Steuereinrichtung 20 umfasst wie dargestellt eine einzelne Einrichtung, könnte aber separate Einrichtungen umfassen, welche jeweils als Teil der Einrichtung einen Mikroprozessor oder ein elektronisches Speichermittel ausgebildet haben. Die elektronische Steuereinrichtung 20 ist über eine Reihe von elektrischen oder optischen Verbindungen, welche der Einfachheit halber und für leichteres Verständnis durch eine einzige Verbindung 21 dargestellt sind, mit dem Motor wirkverbunden. Die elektronische Steuereinrichtung 20 kann über die Verbindung 21 Signale an verschiedene zum Motor 10 gehörige Komponenten senden und über die Verbindung 21 von einer Vielzahl von (nicht dargestellten) Sensoren, welche an dem Motor angebracht sind, Signale empfangen. Die Sensoren umfassen einen Drehzahlgeber, einen Luftmassenmesser und einen Drosselklappenwinkelgeber, sind aber nicht hierauf beschränkt.
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Während des Betriebs des Motors 10 werden einen Abgasstrom bildende Abgase mittels einer Abgasleitung 9, welche all die verschiedenen, die Abgasanlage des Motors 10 bildenden Komponenten verbindet und in einem Endrohrabschnitt 16 endet, wo die Abgase in die Atmosphäre ausgestoßen werden, weg vom Motor 10 geleitet.
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Es versteht sich, dass die Abgasleitung 9 in der Praxis mit einem Abgaskrümmer verbunden sein kann oder dass es mehrere Abgasleitungen nahe dem Motor geben kann, welche sich zur Ausbildung einer einzigen Abgasleitung vereinen. Zwar wird die Erfindung unter Bezug auf einen Reihenmotor mit einer Zylinderreihe beschrieben, doch versteht sich ferner, dass sie gleichermaßen auf einen Motor mit mehr als einer Zylinderreihe übertragen werden könnte. In diesem Fall könnte jede Zylinderreihe mit ihrer eigenen Abgasanlage versehen werden oder die Abgase von allen Zylinderreihen könnten zu einer gemeinsamen Abgasanlage zusammengeführt werden.
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Die Abgasanlage umfasst die Abgasleitung 9, einen Katalysator 11, einen Abgaskühler 12, einen Mager-NOx-Speicher 13 sowie erste und zweite Schalldämpfereinrichtungen 14 und 15.
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Die Abgasleitung 9 ist mit einem Einlass zum Katalysator in Form eines Dreiwegekatalysators 11 verbunden, und ein Auslass vom Dreiwegekatalysator 11 ist über die Abgasleitung 9 mit einem Einlass zum Abgaskühler 12 verbunden.
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Der Abgaskühler 12 ist betreibbar, um die dadurch strömenden Abgase mittels Wärmeübertragung mit einem durch den Kühler 12 strömenden Kühlmittel zu kühlen. In diesem Fall verwendet der Abgaskühler 12 Wasser aus einem (nicht dargestellten) zum Motor 10 gehörigen Hauptmotorkühlkreislauf, um die Abgase zu kühlen, doch könnte auch ein Zwangsluftstrom verwendet werden. Das den Abgaskühler 12 passierende Wasser wird dem Hauptmotorkühlkreislauf entzogen, strömt durch Kanäle, welche in einem einen Teil des Abgaskühlers 12 bildenden Wärmetauscher ausgebildet sind, und wird dem Hauptmotorkühlkreislauf wieder zugeführt.
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Ein Auslass von dem Abgaskühler 12 ist mittels der Abgasleitung 9 mit einem Einlass zu dem Mager-NOx-Speicher 13 verbunden. Der Mager-NOx-Speicher 13 ist von einer beliebigen bekannten Form und ist betreibbar, um die Reduktion von Emissionen des Motors 10 zu verbessern, wenn der Motor im mageren Verbrennungsmodus arbeitet.
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Der Mager-NOx-Speicher 13 weist einen über die Abgasleitung 9 mit einem Einlass zu der ersten Schalldämpfereinrichtung 14 verbundenen Auslass auf.
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Die erste Schalldämpfereinrichtung 14 weist eine Reihe von Schalldämmelementen auf, welche als Teil davon in Form von (nicht dargestellten) Resonanzkammern ausgebildet sind. In diesem Fall sind zwei Resonanzkammern in einem die erste Schalldämpfereinrichtung 14 definierenden Gehäuse untergebracht, doch könnte es nur eine Resonanzkammer oder mehr als zwei Resonanzkammern geben. Es versteht sich, dass die Schalldämmelemente jede beliebige geeignete Vorrichtung sein könnten, welche zur Dämmung der Übertragung von Geräuschen vom Motor zum Endrohr 16 verwendet werden könnte.
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Ein Auslass von der ersten Schalldämpfereinrichtung 14 ist über die Abgasleitung 9 mit einem Einlass der zweiten Schalldämpfereinrichtung 15 verbunden, welche in diesem Fall die Form eines Endrohrschalldämpfers hat, könnte aber an jeder Position stromabwärts der ersten Schalldämpfereinrichtung 14 angeordnet werden.
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Die zweite Schalldämpfereinrichtung 15 weist eine Reihe von Schalldämmelementen auf, welche als Teil davon in Form von (nicht dargestellten) Resonanzkammern ausgebildet sind. In diesem Fall ist eine Resonanzkammer in einem die zweite Schalldämpfereinrichtung 15 definierenden Gehäuse untergebracht, doch könnte es mehr als eine Resonanzkammer geben. Es versteht sich, dass wie zuvor die Schalldämmelemente jede beliebige geeignete Vorrichtung sein könnten, welche zur Dämmung der Übertragung von Geräuschen vom Motor zum Endrohr 16 verwendet werden könnte.
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Es versteht sich, dass der Abgaskühler 12 ohne Beeinträchtigen eines Aufwärmens des Dreiwegekatalysators 11 eingesetzt werden kann, da der Abgaskühler 12 zwischen dem Dreiwegekatalysator 11 und dem Mager-NOx-Speicher 13 angeordnet ist. Die Verwendung des Abgaskühlers 12 lässt ein Positionieren des Mager-NOx-Speichers 13 näher am Motor 10 zu als ansonsten möglich wäre, wodurch der Betrieb des Mager-NOx-Speichers 13 verbessert wird, wenn der Motor 10 bei niedriger Drehzahl und geringer Last läuft.
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Um das Strömen von Abgasen durch den Abgaskühler 12 zu steuern, wird ein ventilgesteuerter Abgas-Bypasskanal 17 vorgesehen. Der ventilgesteuerte Abgas-Bypasskanal 17 ist an einem Ende mit der Abgasleitung 9 an einer Position stromaufwärts des Abgaskühlers 12 angeschlossen und ist am entgegengesetzten Ende mit der Abgasleitung 9 an einer Position stromabwärts des Abgaskühlers 12 angeschlossen.
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Ein elektronisch gesteuertes Ventil 23 ist an dem Verbindungspunkt des ventilgesteuerten Abgas-Bypasskanals 17 mit der Abgasleitung 9 angeordnet, um das Strömen von Abgasen durch den Bypasskanal 17 zu steuern. Wie gezeigt ist das elektronisch gesteuerte Ventil 23 ein durch die elektronische Steuereinrichtung 20 in geschlossenem Kreis geregeltes Proportionalsteuerventil und der elektronischen Steuereinrichtung 20 wird ein Feedback-Signal geliefert, welches die Position des Steuerventils 23 anzeigt.
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Es versteht sich, dass das elektronisch gesteuerte Ventil 23 auch ein schrittgeregeltes Ventil sein könnte, bei welchem das Impuls-/Pausenverhältnis des Ventils verändert wird, um den Anteil der durch den Bypasskanal strömenden Abgase anzupassen.
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Um das Strömen von Abgasen durch den Mager-NOx-Speicher 13 zu steuern, wird eine ventilgesteuerte Abgas-Bypassleitung 18 vorgesehen. Die ventilgesteuerte Bypassleitung 18 ist an einem Ende mit der Abgasleitung 9 an einer Position stromaufwärts des Einlasses zu dem Mager-NOx-Speicher 13 angeschlossen und ist an einem entgegengesetzten Ende mit der Abgasleitung 9 an einer Position zwischen dem Auslass der ersten Schalldämpfereinrichtung 14 und dem Einlass der zweiten Schalldämpfereinrichtung 15 angeschlossen. D. h. sie ist stromaufwärts des Einlasses der zweiten Schalldämpfereinrichtung 15, aber stromabwärts des Auslasses der ersten Schalldämpfereinrichtung 14 angeschlossen. Ein elektronisch gesteuertes Ventil 25 ist an dem Verbindungspunkt der Bypassleitung 18 mit der Abgasleitung 9 positioniert, um das Strömen von Abgasen durch die Bypassleitung 18 zu steuern. Das elektronisch gesteuerte Ventil 25 ist mit der elektronischen Steuereinrichtung 20 wirkverbunden und wird durch die elektronische Steuereinrichtung 20 gesteuert. Zwar könnte ein Proportionalsteuerventil für dieses Ventil verwendet werden, doch wird in diesem Fall ein Magnetventil verwendet, damit das Ventil entweder ganz offen oder ganz geschlossen ist. Es versteht sich, dass an Stelle eines Magnetventils ein durch eine Druckdose betätigtes Ventil verwendet werden könnte. In diesem Fall wird die Vakuumzufuhr zu der Druckdose durch die elektronische Steuereinrichtung 20 gesteuert.
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Ein Abgassauerstoffsensor 22 ist mit der Abgasleitung 9 verbunden, um der elektronischen Steuereinrichtung 20 ein Signal zu liefern, welches zur Ermittlung des Kraftstoff-/Luftverhältnisses des gerade vom Motor 10 verbrannten Gemisches verwendet werden kann.
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Ein Abgastemperatursensor 24 ist nahe dem Einlass zu dem Mager-NOx-Speicher 13 an der Abgasleitung 9 angebracht, so dass eine genaue Messung der Temperatur der in den Mager-NOx-Speicher 13 strömenden Abgase erhalten werden kann. Der Abgastemperatursensor 25 ist mit der elektronischen Steuereinrichtung 20 wirkverbunden und ist so angeordnet, dass er der elektronischen Steuereinrichtung 20 ein Signal liefert, welches die gemessene Abgastemperatur anzeigt.
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Die Arbeitsweise der Abgasanlage ist wie folgt.
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Bei erstem Starten hängt die Steuerung des Bypasskanals 17 von der tatsächlichen Umgebungstemperatur ab, in welchem das Fahrzeug läuft. Wenn die Umgebungstemperatur niedrig ist, dann wird der Bypasskanal 17 geschlossen, so dass der Abgasstrom für das schnelle Aufheizen des Kühlmittels im Hauptmotorkühlmittelkreislauf und auch für die Verbesserung der Leistung von mit dem Hauptmotorkühlkreislauf verbundenen Fahrgastzellenheizungen verwendet werden kann.
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Wenn die Umgebungstemperatur höher ist, so dass die Fahrgastzellenheizleistung nicht kritisch ist, dann ist das das Strömen von Abgasen durch den Abgaskanal 17 steuernde Ventil 23 offen, damit im Wesentlichen alle der vom Motor 10 strömenden Abgase den Abgaskühler 12 aufgrund des geringeren Widerstands gegenüber dem Strömen durch den Bypasskanal umgehen. Umgekehrt wird das das Eindringen in die Bypassleitung 18 steuernde Ventil 25 geschlossen, so dass im Wesentlichen alle der vom Motor 10 strömenden Abgase durch den Mager-NOx-Speicher 13 und die erste und zweite Schalldämpfereinrichtung 14 und 15 zu dem Endrohr 16 strömen. Dies gewährleistet, dass der Mager-NOx-Speicher 13 schnell auf seine bevorzugte Betriebstemperatur erwärmt wird. Sobald aber die Temperatur der in den Mager-NOx-Speicher 13 eindringenden Abgase einen niedrigeren Temperaturgrenzwert übersteigt, welcher in diesem Fall bei 300°C liegt, beginnt das den Bypasskanal 17 steuernde Ventil 23 zu schließen, wodurch das Strömen von mehr Abgasen durch den Abgaskühler 12 erzwungen wird.
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Es ist vorteilhaft, das Warmlaufen des Motors zu beschleunigen, da es dazu beiträgt, Emissionen und Kraftstoffverbrauch während des anfänglichen Laufens des Motors 10 zu senken, und auch die Fahrgastzellenheizleistung bei Kaltstart verbessert.
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Unter Magerbetriebsbedingungen bleibt das die Bypassleitung 18 steuernde Ventil 25 geschlossen, aber das den Bypasskanal 17 steuernde Ventil 23 wird ständig von der elektronischen Steuereinrichtung 20 in geschlossenem Kreis geregelt, um die Temperatur der in den Mager-NOx-Speicher 13 eindringenden Abgase innerhalb eines bevorzugten Bereichs zu halten, welcher in diesem Fall bei 350°C bis 400°C liegt. Hierfür wird das von dem Temperatursensor 24 gelieferte Signal mit vorbestimmten oberen und unteren Werten verglichen, welche in der elektronischen Steuereinrichtung 20 gespeichert sind, und ein sich ergebendes Steuersignal wird an das Steuerventil 23 gesandt, um den Bypasskanal 17 entsprechend zu öffnen oder zu schließen. D. h. wenn die Temperatur der in den Mager-NOx-Speicher 13 eindringenden Abgase über dem oberen Wert liegt, wird das Steuerventil weiter geschlossen, um das Strömen von mehr Abgasen durch den Abgaskühler 12 zu erzwingen, wenn aber die Temperatur der in den Mager-NOx-Speicher 13 eindringenden Abgase unter dem unteren Wert liegt, wird das Steuerventil 23 geöffnet, um das Strömen von Abgasen durch den Abgaskühler 12 zu verringern.
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Es kann eine Nachschlagetabelle verwendet werden, um das von dem Temperatursensor 24 empfangene Signal in einen Wert umzuwandeln, der mit den gespeicherten oberen und unteren Werten verglichen werden kann.
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Wenn die Last und Drehzahl des Motors 10 einen bestimmten Wert erreichen, ist das gerade vom Motor 10 verbrannte Gemisch gegenüber stöchiometrisch nicht länger mager, sondern ist entweder stöchiometrisch oder fett gegenüber stöchiometrisch und es gibt daher keinen Vorteil beim Leiten der Abgase durch den Mager-NOx-Speicher 13, da der Dreiwegekatalysator 11 die Emissionen des Motors 10 wirksam steuern kann. Die ständige Verwendung während solchen hohen Drehzahl- und hohen Lastbedingungen des Mager-NOx-Speichers 13 ist sogar nachteilig, da es unter diesen Bedingungen wahrscheinlich ist, dass sich der Mager-NOx-Speicher 13 verschlechtert, wodurch seine Nutzungsdauer reduziert wird, bevor eine gewisse Regenerierung erforderlich ist.
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Die elektronische Steuereinrichtung 20 kann daher bei Vorliegen von so hohen Drehzahl- und Lastbedingungen das Steuerventil 25 öffnen, welches das Strömen von Abgasen durch die ventilgesteuerte Bypassleitung 18 steuert, wodurch der Strom von Abgasen an dem Mager-NOx-Speicher 13 und auch an der ersten Schalldämpfereinrichtung 14 vorbei gelenkt wird.
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Dies hat den Vorteil, dass der Mager-NOx-Speicher 13 nicht länger den möglicherweise kontaminierenden Abgasen des Motors 10 ausgesetzt ist, und verringert auch den Gegendruck auf den Motor 10, wodurch die Kraftstoffwirtschaftlichkeit und die Leistung des Motors 10 während eines solchen Hochleistungsbetriebs verbessert werden.
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In seiner einfachsten Form wird das Steuerventil 25 durch Vergleichen eines Motorparameters mit einem vorbestimmten Grenzwert und Öffnen des Steuerventils 25, wenn der vorbestimmte Parameter den Grenzwert übersteigt, gesteuert. Der Motorparameter könnte zum Beispiel das Kraftstoff-/Luftverhältnis des Motors sein, und wenn das Kraftstoff-/Luftverhältnis größer als stöchiometrisch ist, wird das Ventil 25 geöffnet. Es wird aber bevorzugt, einen zweistufigen Prozess, wie in 3 gezeigt, zu verwenden, bei dem die erste Stufe darin besteht zu bestätigen, dass der Motor in seinem mageren Betriebsmodus arbeitet, und dann wird ein zweiter Motorbetriebsparameter dazu verwendet zu bestätigen, dass das Ventil 25 geöffnet werden sollte.
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Dieser zweite Motorparameter kann jeder zweckmäßige Indikator sein, dass der geforderte hohe Motorausgangsleistungsbetrieb eingetreten ist. Er könnte zum Beispiel eine Kombination aus Motordrehzahl mit Motorlast sein, er könnte eine Kombination aus Motordrehzahl mit Drosselklappenstellung sein, oder er könnte aus anderen Kraftfahrzeugbetriebsparametern wie Fahrzeuggeschwindigkeit oder gewählte Übersetzung und Drosselklappenstellung gefolgert werden.
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In diesem Fall, bei dem die Motordrehzahl und Motorlast als nicht einschränkendes Beispiel verwendet wird, würde, wenn die Motordrehzahl eine vorbestimmte Drehzahl übersteigt, dann eine Drehzahlflagge auf 1 gesetzt werden, und wenn die Leistungsabgabe des Motors über einem vorbestimmten Wert liegt, dann würde eine Lastflagge auf 1 gesetzt werden.
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In diesem Fall wäre der Motorparameter die Summe der beiden Flaggenwerte, und wenn die Summe dieser 1 übersteigt, würde das Steuerventil 25 geöffnet werden.
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Eine ähnliche Technik könnte verwendet werden, um die Motordrehzahl und die Drosselklappenstellung oder eine andere Kombination aus Motordrehzahl und Last anzeigendem Wert zu kombinieren.
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Es versteht sich, dass die Motorlast direkt aus Informationen berechnet werden könnte, welche von zum Motor gehörigen Sensoren geliefert werden, oder durch Verwenden von einer oder mehreren Nachschlagetabellen abgeleitet werden könnte, welche im Speicher der elektronischen Steuereinrichtung 20 gespeichert sind.
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Ferner versteht sich, dass die Erfindung nicht auf den oben beschriebenen Test beschränkt ist und dass jeder geeignete Test, welcher zum Feststellen verwendet werden kann, ob der erwünschte Motorbetriebszustand erfüllt ist, verwendet werden könnte.
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Das Verfahren lässt sich besser unter Bezug auf 3 verstehen.
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Das Verfahren beginnt bei Schritt 100, wo ein Zündkreis zum Motor 10 eingeschaltet wird. Das Verfahren ist in der elektronischen Steuereinrichtung 20 verkörpert und läuft ständig, während der Motor 10 arbeitet.
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Bei Schritt 110 erfolgt eine Feststellung, ob der Motor 10 mager oder nicht mager läuft. Dies wird durch Vergleichen des vom Abgassauerstoffsensor 22 ermittelten momentanen Kraftstoff-/Luftverhältnisses mit dem Kraftstoff-/Luftverhältnis bei Arbeiten des Motors mit einem stöchiometrischen Kraftstoff-/Luftverhältnis verwirklicht.
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Wenn λ < λs, dann liegt die fette Verbrennung vor, wenn
λ = λs, dann liegt die stöchiometrische Verbrennung vor, und wenn λ > λs, dann liegt die magere Verbrennung vor.
Wobei:
- λ
- das tatsächliche Kraftstoff-/Luftverhältnis ist und
- λs
- das Kraftstoff-/Luftverhältnis für stöchiometrische Verbrennung ist.
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Wenn das Ergebnis dieses Vergleichs anzeigt, dass eine magere Verbrennung vorliegt, dann geht das Verfahren zu Schritt 150, wo ermittelt wird, ob das das Strömen von Abgasen durch die Bypassleitung 18 steuernde Steuerventil 25 geschlossen ist.
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Wenn das Steuerventil 25 bereits geschlossen ist, kehrt das Verfahren zu Schritt 110 zurück, wenn aber das Steuerventil 25 offen ist, dann geht das Verfahren zu Schritt 160, wo ein Signal an das Steuerventil 25 geschickt wird, um es zu schließen, wodurch das Strömen von Abgasen durch die Bypassleitung 18 verhindert wird. Das Verfahren kehrt dann zurück zu Schritt 110.
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Wenn die Feststellung bei Schritt 110 anzeigt, dass gerade ein stöchiometrisches oder fettes Gemisch verbrannt wird, dann geht das Verfahren zu Schritt 120, wo ermittelt wird, ob ein Betriebsparameter EQ des Motors 10 größer als ein vorbestimmter Grenzwert EQLimit ist.
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Der Betriebsparameter des Motors 10 zeigt an, dass der Motor bei hoher Drehzahl und hoher Last arbeitet, denn unter diesen Bedingungen wird die Mager-NOx-Speicher-Bypassleitung 18 eingesetzt. Dies soll gewährleisten, dass die Bypassleitung 18 nicht geöffnet wird, wenn der Motor 10 bei hoher Drehzahl mit wenig oder gar keiner Last arbeitet, zum Beispiel wenn ein zum Motor gehöriges Getriebe sich in neutraler Stellung befindet und auf ein Gaspedal getreten wird, oder wenn der Motor bei niedriger Drehzahl arbeitet und das Gaspedal ganz durchgetreten wird. Diese Bedingungen sind transient und es ist nicht wünschenswert, dass die Bypassleitung 18 während eines solchen Motorbetriebs geöffnet wird.
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Diese Ermittlung kann wie zuvor beschrieben durch die Verwendung von in der elektronischen Steuereinrichtung 20 gespeicherten Flaggen verwirklicht werden, welche summiert und mit einem ebenfalls in der elektronischen Steuereinrichtung 20 gespeicherten vorbestimmten Grenzwert verglichen werden.
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Wenn – zum Beispiel und ohne Einschränkung – die Motordrehzahl unter 3.000 U/min. liegt, wird eine Drehzahlflagge auf 0 gesetzt, wenn aber die Motordrehzahl bei über 3.000 U/min. liegt, dann wird die Drehzahlflagge auf 1 gesetzt. Wenn analog die Motorlast unter 50% liegt, wird eine Lastflagge auf 0 gesetzt, und wenn die Last über 50% beträgt, wird die Leistungsflagge auf 1 gesetzt.
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Der Test:- Ist(Drehzahlflagge + Lastflagge) > 1
kann dann zur Ermittlung verwendet werden, ob die Bypassleitung 18 geöffnet werden sollte. Lautet die Antwort JA, dann wird die Mager-NOx-Speicher-Bypassleitung 18 geöffnet, wenn aber die Antwort NEIN lautet, sollte die Mager-NOx-Speicher-Bypassleitung 18 geschlossen werden.
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Es versteht sich, dass die entgegengesetzte Flaggennotierung verwendet werden könnte, so dass bei hoher Drehzahl gleich 0 und hoher Leistung gleich 0 in diesem Fall der Test wäre:- Ist(Drehzahlflagge + Leistungsflagge) < 1.
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Ferner versteht sich, dass andere Mittel verwendet werden könnten, um diese Feststellung zu treffen; die beiden Größen könnten zum Beispiel miteinander multipliziert und mit einem vorbestimmten Grenzwert verglichen werden. Analog könnten die beiden Komponenten gewichtet werden, so dass eine der Komponenten wichtiger als die andere ist. Das Verfahren zum Erhalten dieser Feststellung ist nicht wichtig, wichtig ist, dass die Feststellung sicherstellt, dass die richtigen Motorbetriebsbedingungen für das Öffnen der Mager-NOx-Speicher-Bypassleitung 18 vorliegen.
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Wenn nun zurück bei Schritt 120 die Feststellung JA lautet, dann geht das Verfahren zu Schritt 130, wo ermittelt wird, ob das Steuerventil 25 und somit die Bypassleitung 18 offen ist. Wenn das Steuerventil 25 bereits offen ist, kehrt das Verfahren zu Schritt 110 zurück, um eine weitere Iteration des Verfahrens auszuführen, wenn aber das Steuerventil 25 nicht offen ist, dann geht das Verfahren zu Schritt 140, wo die elektronische Steuereinrichtung 20 das Steuerventil 25 öffnet, wodurch das Strömen von Abgasen durch die Bypassleitung 18 zugelassen wird. Das Verfahren geht dann weiter zu Schritt 110 für eine weitere Iteration des Verfahrens.
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Wenn die Feststellung bei Schritt 120 NEIN lautet, dann geht das Verfahren zu Schritt 150, wo ermittelt wird, ob das das Strömen von Abgasen durch die Bypassleitung 18 steuernde Steuerventil 25 geschlossen ist.
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Wenn das Steuerventil 25 bereits geschlossen ist, kehrt das Verfahren zu Schritt 110 zurück, wenn aber das Steuerventil 25 offen ist, dann geht das Verfahren zu Schritt 160, wo ein Signal an das Steuerventil 25 geschickt wird, um es zu schließen, wodurch das Strömen von Abgasen durch die Bypassleitung 18 verhindert wird. Das Verfahren kehrt dann zurück zu Schritt 110.
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Daher erfordert das Verfahren zusammenfassend zwei Motorbetriebsparameter, die anhand vorbestimmten Grenzwerten beurteilt werden, und nur wenn beide Parameter ihre jeweiligen Grenzwerte übersteigen, wird das Ventil 25 geöffnet.
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Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass die für die Ermittlung verwendeten Werte bei theoretischen oder experimentell abgeleiteten Werten angesetzt werden können, da bekannt ist, dass der Motor 10 fett läuft, bevor ermittelt werden muss, ob der Motorparameter EQ über dem vorbestimmten Grenzwert EQLimit liegt, an welchem Punkt das Öffnen der Bypassleitung 18 die beste Verbesserung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit und Leistung ohne nachteilige Wirkungen auf die Emissionen des Motors 10 bietet. Dies bedeutet, dass maximal mögliche Vorteile aus der Verwendung der Bypassleitung 18 gewonnen werden können.
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Zwar wurde die Erfindung unter Bezug auf die Verwendung eines Motorbetriebsparameters basierend auf Motordrehzahl und -last beschrieben, doch versteht sich, dass andere Motorbetriebsparameter verwendet werden könnten. Zum Beispiel könnte die Motordrehzahl mit einer Drosselklappenposition kombiniert werden, so dass nur, wenn eine vorbestimmte Drehzahl und eine vorbestimmte Drosselklappenöffnung überstiegen werden, die Bypassleitung geöffnet wird, oder der Motorbetriebsparameter könnte aus einem anderen Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs wie Fahrzeuggeschwindigkeit und gewählte Übersetzung abgeleitet werden.
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Ferner könnte der Schritt 120 so abgeändert werden, dass er zwei Tests beinhaltet, wobei der erste ein Last- und Drehzahltest ist, wie er vorstehend beschrieben wird, und der zweite ein weiterer auf einem Motorparameter beruhender Test unter Verwendung der Temperatur des Abgasstroms nahe dem Einlass zu dem Mager-NOx-Speicher 13 ist. Dieser zweite Test vergleicht die gemessene Temperatur (Tm) der in den Mager-NOx-Speicher 13 strömenden Abgase mit einem vorbestimmten maximalen Temperaturgrenzwert (Tlimit), und wenn die gemessene Temperatur diesen Grenzwert übersteigt, wird das Bypassventil 25 geöffnet. Dieser weitere Test ist brauchbar, wenn kein Kühler verwendet wird, oder um Schutz zu bieten, wenn ein Kühler verwendet wird, er aber nicht die Temperatur des Abgasstroms steuern kann – entweder durch Ausfall oder unzureichende Kapazität. Es versteht sich, dass Exposition gegenüber sehr hohen Temperaturen über längere Zeiträume eine schnelle Verschlechterung des Mager-NOx-Speichers 13 bewirkt.
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In diesem Fall würde der in Schritt 120 verkörperte Test sein:- Ist EQ > EQlimit oder ist Tm > Tlimit Bei JA zu einem der Tests – dann Ventil 25 öffnen
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Als weitere Verbesserung kann das den Bypasskanal 17 des Abgaskühlers steuernde Steuerventil 23 so angeordnet werden, dass es gleichzeitig mit dem Öffnen des Steuerventils 25 für die Bypassleitung 18 voll öffnet. Dies hat den Vorteil, dass der Gegendruck auf den Motor 10 weiter verringert wird, und da der Mager-NOx-Speicher 13 nicht verwendet wird, ist es nicht erforderlich, die Abgase in einem bestimmten Bereich zu halten. Ein zweiter Vorteil dieses Öffnens des Bypasskanals 17 des Abgaskühlers ist, dass es während solcher hohen Drehzahl- und Lastbedingungen nicht erwünscht ist, den Hauptkühlreislauf des Motors 10 einer weiteren thermischen Belastung auszusetzen. Durch Öffnen des Bypasskanals 17 des Abgaskühlers während dieser Bedingungen wird wenig oder gar keine Wärme von dem Abgaskühler 12 zu dem Hauptkühlkreislauf des Motors 10 übertragen und daher wird die thermische Belastung an dem Hauptkühlkreislauf durch den Abgaskühler 12 nicht signifikant beeinflusst.
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Es versteht sich, dass bei verschlossenem Steuerventil 25 das Steuerventil 23 automatisch zur Regelung im geschlossenen Kreis zurückkehrt, um die Temperatur der in den Mager-NOx-Speicher 13 eindringenden Abgase innerhalb des erwünschten Bereichs zu halten.
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Es versteht sich, dass es wünschenswert ist, einen kleinen Abgasstrom durch den Mager-NOx-Speicher 13 zuzulassen, um ihn bei oder nahe seiner optimalen Betriebstemperatur zu halten, selbst wenn die den Mager-NOx-Speicher 13 umgehende Bypassleitung 18 vollständig offen ist. Dies gewährleistet, dass bei geschlossenem Steuerventil 25 der Mager-NOx-Speicher 13 nahezu sofort beginnen kann, effizient zu arbeiten. Wenn bei vollständig offenem Steuerventil 25 ein Strömen zum Mager-NOx-Speicher 13 nicht blockiert wird, erfolgt das erforderliche geringe Strömen aufgrund der großen Differenz des Strömungswiderstands zwischen den verfügbaren Strömstrecken automatisch.
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Unter Bezug auf 2 wird eine alternative Ausführung einer erfindungsgemäßen Abgasanlage gezeigt, welche in den meisten Punkten gleich der zuvor beschriebenen ist und bei welcher gleiche Bestandteile die gleiche Bezugsziffer erhalten haben. Der Aufbau und Betrieb dieser Abgasanlage wird nicht nochmals eingehend beschrieben, insofern er gleich der zuvor beschriebenen Abgasanlage ist.
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Es gibt zwei Hauptunterschiede zwischen dieser Ausführung und der zuvor beschriebenen. Zum einen ist jedes der beiden Steuerventile 23, 25 am Auslass aus dem jeweiligen Bypasskanal 17 und der Bypassleitung 18, nicht am Einlass zu diesen angeordnet und zum anderen sind die beiden Schalldämpfereinrichtungen als Teil eines einzigen Bauteils ausgebildet.
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Daher ist unter Bezug auf 2 ersichtlich, dass die erste Schalldämpfereinrichtung 114a und die zweite Schalldämpfereinrichtung 114b in einem gemeinsamen Schalldämpfergehäuse 114 untergebracht sind.
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Wie vorher umfasst jede der Schalldämpfereinrichtungen 114a, 114b ein oder mehrere Schalldämmelemente, und in diesem Beispiel weist die erste Schalldämpfereinrichtung 114a zwei (nicht dargestellte) Resonanzkammern auf und die zweite Schalldämpfereinrichtung 114b weist eine einzige (nicht dargestellte) Resonanzkammer auf. Die beiden Schalldämpfereinrichtungen 114a, 114b sind so in dem Schalldämpfergehäuse 114 angeordnet, dass ein Auslass der ersten Schalldämpfereinrichtung 114a von einem Einlass zur zweiten Schalldämpfereinrichtung 114b beabstandet ist. In diesem Fall ist in dem Gehäuse 144 eine Verbindungskammer vorhanden, um den Auslass der ersten Schalldämpfereinrichtung 114a mit dem Einlass zur zweiten Schalldämpfereinrichtung 114b zu verbinden, doch könnten die beiden Schalldämpfereinrichtungen 114a, 114b alternativ durch ein Rohr miteinander wirkverbunden werden.
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Ein Einlass zu dem Schalldämpfergehäuse 114 bildet einen Einlass zu der ersten Schalldämpfereinrichtung 114a und ein Auslass des Schalldämpfergehäuses 114 bildet einen Auslass der zweiten Schalldämpfereinrichtung 114b.
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Die Bypassleitung 18 ist so angeordnet, dass sie den Mager-NOx-Speicher 13 und die erste Schalldämpfereinrichtung 114a umgeht, und ist mit dem Gehäuse 114 verbunden, so dass sie mit der Verbindungskammer verbunden ist. Wenn die beiden Schalldämpfereinrichtungen 114a, 114b durch ein Rohr wirkverbunden sind, dann wäre die Bypassleitung 18 mit diesem Rohr verbunden.
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Der Betrieb ist wie zuvor beschrieben, wobei Abgase durch den Mager-NOx-Speicher 13 und die erste sowie zweite Schalldämpfereinrichtung 114a, 114b strömen, wenn der Motor bei normalen Drehzahlen und Lasten in einem mageren Verbrennungsmodus arbeitet, aber wenn der Motor mit einem stöchiometrischen oder fetten Verbrennungsgemisch bei hoher Drehzahl und hoher Last arbeitet, dann werden der Mager-NOx-Speicher 13 und die erste Schalldämpfereinrichtung 114a mittels des Steuerventils 25 und der Bypassleitung 18 umgangen, wodurch die Kraftstoffwirtschaftlichkeit und die Leistung des Motors 10 verbessert werden.
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Es versteht sich, dass die obige bevorzugte Ausführung den Vorteil hat, dass nur ein einziges Ventil 25 zum Steuern des Bypasskanals 18 verwendet wird und dennoch sowohl der Mager-NOx-Speicher als auch eine der Schalldämpfereinrichtungen umgangen werden. Eine solche Anordnung ist sowohl von einfacher Konstruktion als auch kostengünstig in der Herstellung.
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Es versteht sich, dass bei ganz offenen Steuerventilen zum Kühlerkanal und ganz offener Mager-NOx-Speicher-Leitung dies das Strömen von Abgasen zu dem Abgaskühler und dem Mager-NOx-Speicher absperren kann oder solcher Art sein kann, dass diese Strömstrecken noch zur Verfügung stehen. Im letzteren Fall strömt aufgrund des geringeren Druckabfalls oder Strömwiderstands durch die Bypasse gegenüber den Bauteilen, die sie umgehen, der Großteil der Abgase über die Bypassleitungen, selbst wenn die Einlässe zu den umgangenen Bauteilen unversperrt bleiben.
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Unter Bezug auf 4 wird eine zweite erfindungsgemäße Ausführung gezeigt, welche in den meisten Punkten gleich der zuvor beschriebenen Ausführung unter Bezug auf 1 ist, doch an Stelle der Verwendung einer einzigen Bypassleitung und eines einzigen Ventils werden zwei Bypassleitungen 118a, 118b verwendet, wovon jedes durch ein jeweiliges elektronisch gesteuertes Ventil 25, 26 gesteuert wird. Die Ventile 25, 26 sind in diesem Fall durch Vakuum betätigte Ventile.
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Der Betrieb ist wie zuvor, wobei die beiden Ventile 25, 26 nur geöffnet werden, wenn der Motor 10 im mageren Verbrennungsmodus arbeitet und wenn ein oder mehrere andere Motorbetriebsparameter ihre jeweiligen Grenzwerte überschreiten. Wenn in diesem Fall die beiden Ventile 25, 26 öffnen, wird der Abgasstrom an dem Mager-NOx-Speicher 13 und der ersten Schalldämpfereinrichtung 14 vorbei gelenkt.
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Wenngleich eine solche Anordnung komplexer und teurer in der Konstruktion ist, hat sie den Vorteil, dass es möglich ist, das unabhängige Öffnen und Schließen der beiden Ventile zu steuern, und daher müssen sie nicht unbedingt zusammen öffnen und schließen. Das Ventil 25 könnte zum Beispiel so angeordnet werden, dass es öffnet, sobald der Motor den Betrieb im mageren Modus einstellt, das Ventil 26 aber nur öffnet, wenn ein weiterer Motorbetriebsparameter einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet.
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Unter Bezug auf 5 wird eine zweite erfindungsgemäße Ausführung gezeigt, welche in den meisten Punkten gleich der zuvor beschriebenen Ausführung unter Bezug auf 2 ist, doch an Stelle der Verwendung einer einzigen Bypassleitung und eines einzigen Ventils werden zwei Bypassleitungen 218a, 218b verwendet, wovon jedes durch ein jeweiliges elektronisch gesteuertes Ventil 25, 26 gesteuert wird.
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Der Betrieb ist wie zuvor, wobei die beiden Ventile 25, 26 nur geöffnet werden, wenn der Motor 10 im mageren Verbrennungsmodus arbeitet und wenn ein oder mehrere andere Motorbetriebsparameter ihre jeweiligen Grenzwerte überschreiten. Wenn in diesem Fall die beiden Ventile 25, 26 öffnen, wird der Abgasstrom an dem Mager-NOx-Speicher 13 und der zweiten Schalldämpfereinrichtung 15 vorbei gelenkt.
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In einer dritten (nicht dargestellten) Ausführung der Erfindung gibt es drei Schalldämpfereinrichtungen. Erste und zweite Schalldämpfereinrichtungen sind nahe dem Mager-NOx-Speicher angeordnet und eine dritte Schalldämpfereinrichtung ist nahe einem Endrohr der Abgasanlage positioniert, aus welchem die Abgase in die Atmosphäre ausgestoßen werden. Die erste Schalldämpfereinrichtung weist einen mit dem Auslass aus dem Mager-NOx-Speicher verbundenen Einlass und einen mit einem Einlass der zweiten Schalldämpfereinrichtung wirkverbundenen Auslass auf. Die zweite Schalldämpfereinrichtung weist einen mit einem Einlass zur dritten Schalldämpfereinrichtung wirkverbundenen Auslass und einen mit dem Endrohr verbundenen Auslass auf.
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Ein Bypassmittel ist in Form einer einzelnen ventilgesteuerten Bypassleitung vorgesehen, welche zwischen einer Position stromaufwärts des Mager-NOx-Speichers zu einer Position zwischen dem Auslass der zweiten Schalldämpfereinrichtung und dem Einlass zur dritten Schalldämpfereinrichtung angeschlossen ist. Die Anordnung ist solcher Art, dass im Wesentlichen alle aus dem Motor austretenden Abgase den Mager-NOx-Speicher und die erste und zweite Schalldämpfereinrichtung umgehen, aber weiter durch die dritte Schalldämpfereinrichtung strömen, wenn ein die ventilgesteuerte Bypassleitung steuerndes Ventil offen ist. Das Ventil wird nur geöffnet, wenn der Motor in dem mageren Betriebsmodus arbeitet und einer oder mehrere Motorbetriebsparameter jeweilige vorbestimmte Grenzwerte übersteigen.
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In einer vierten (nicht dargestellten) Ausführung der Erfindung gibt es drei Schalldämpfereinrichtungen. Erste und zweite Schalldämpfereinrichtungen sind nahe dem Mager-NOx-Speicher angeordnet und eine dritte Schalldämpfereinrichtung ist nahe einem Endrohr positioniert, aus welchem die Abgase in die Atmosphäre ausgestoßen werden.
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Ein Bypassmittel besteht aus einer ersten ventilgesteuerten Bypassleitung, welche zwischen einer ersten Position stromaufwärts des Mager-NOx-Speichers zu einer zweiten Position zwischen dem Auslass aus dem Mager-NOx-Speicher und dem Einlass zur ersten Schalldämpfereinrichtung angeschlossen ist, und aus einem zweiten ventilgesteuerten Bypasskanal, welcher zwischen der zweiten Position der Verbindung der ersten Bypassleitung und des Einlasses zur ersten Schalldämpfereinrichtung und einer Position zwischen dem Auslass aus der zweiten Schalldämpfereinrichtung und dem Einlass zur dritten Schalldämpfereinrichtung angeschlossen ist.
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Die Anordnung ist solcher Art, dass im Wesentlichen alle aus dem Motor austretenden Abgase den Mager-NOx-Speicher und die erste und zweite Schalldämpfereinrichtung umgehen, aber weiter durch die dritte Schalldämpfereinrichtung strömen, wenn die die erste und zweite ventilgesteuerte Bypassleitung steuernden jeweiligen Ventile offen sind. Die Ventile werden nur geöffnet, wenn der Motor in dem mageren Betriebsmodus arbeitet und einer oder mehrere zusätzliche Motorbetriebsparameter ihre jeweiligen Grenzwerte übersteigen.
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Zwar wurde die Erfindung unter Bezug auf Ausführungen beschrieben, in welchen elektronisch gesteuerte Ventile zum Steuern des Strömens von Abgasen durch die Bypassleitung(en) verwendet werden, welche ein Strömen vorbei an dem Mager-NOx-Speicher leiten, doch versteht sich, dass passive Ventile verwendet werden könnten. In einer solchen Anordnung wäre ein von einer Feder geschlossen gehaltenes, federbelastetes Klappenventil am Einlass zu oder Auslass aus einer jeweiligen Bypassleitung angeordnet. Das Klappenventil würde allein durch Differenzdruck über dem Klappenventil gesteuert werden. In diesem Fall ist der zum Öffnen und Schließen des Klappenventils genutzte Motorbetriebsparameter der durchschnittliche Abgasdruck nahe dem Klappenventil. Es versteht sich, dass dieser mit zunehmender Motordrehzahl und -last steigt und so einen Hinweis auf diese Motorparameter gibt. Eine solche Anordnung ist aber weniger gut gesteuert als die zuvor beschriebenen, und daher ist es unwahrscheinlich, dass sie alle Vorteile bietet, die bei Verwendung eines elektronisch gesteuerten Ventils verwirklicht werden können.
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Der Fachmann auf dem Gebiet versteht, dass das Steuern einer Abgasanlage nach dieser Erfindung auch ein Mittel für das Außerkraftsetzen des Normalbetriebs umfasst, um eine Regenerierung des Mager-NOx-Speichers auszuführen.
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Es versteht sich für den Fachmann auf dem Gebiet, dass die Erfindung zwar beispielhaft unter Bezug auf eine Reihe von spezifischen Ausführungen beschrieben wurde, sie aber nicht auf diese Ausführungen beschränkt ist und verschiedene alternative Ausführungen oder Abwandlungen der offenbarten Ausführungen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
