DE102009020789A1

DE102009020789A1 - Kohlenwasserstoffrückhalte- und Spülanlage

Info

Publication number: DE102009020789A1
Application number: DE102009020789A
Authority: DE
Inventors: Shane Ypsilanti Elwart; Jason Aaron Ypsilanti Lupescu; Michael James Uhrich; James Michael Trenton Kerns
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2008-06-26
Filing date: 2009-05-11
Publication date: 2009-12-31
Also published as: CN101614167A; CN101614167B

Abstract

Es werden Anlagen, Verfahren und maschinell lesbare Speichermedien beschrieben, bei denen Abgas während des Startens zu einer Kohlenwasserstoffrückhaltevorrichtung geleitet und zu dem Motoransaugkrümmer gespült wird. Es werden verschiedene alternative Ansätze zum Steuern von Betrieb und Diagnostizieren von Degradation beschrieben. Ferner werden verschiedene in Wechselbeziehung stehende Konfigurationen beschrieben.

Description

Die vorliegende Anmeldung beansprucht Priorität aus der am 12. November 2007 eingereichten vorläufigen Anmeldung 60/987,350, deren gesamter Inhalt hierin durch Verweis durch Verweis für alle Zwecke enthalten ist.
Gebiet
Die vorliegende Beschreibung betrifft allgemein eine Abgasbehandlungsanlage für einen Verbrennungsmotor.
Hintergrund/Zusammenfassung
Motorabgasanlagen haben Kohlenwasserstoffrückhaltevorrichtungen, beispielsweise Kohlenwasserstofffilter, zum Zurückhalten von Kaltstartemissionen für spätere Reaktion oder zum Rückführen in das Motoransaugsystem genutzt.
Die vorliegenden Erfinder haben jedoch erkannt, dass die Porosität der Kohlenwasserstoffrückhaltevorrichtung in manchen Beispielen zu gering sein kann. Insbesondere können sich Kohlenwasserstoffe mit großen Molekülen in den Vorrichtungen unbeseitigbar festsetzen. Die Porosität der Kohlenwasserstoffrückhaltevorrichtung kann dagegen in manchen Beispielen, bei denen abhängig von dem verbrannten Kraftstoff eine signifikant große Anzahl an Kohlenwasserstoffen mit kleinen Molekülen erzeugt werden kann und zu dem Abgas durchtreten kann, zu groß sein.
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.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Motors, einer Abgasanlage und einer Kohlenwasserstoff(HC)-Rückhalteanlage.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors.
3, 4, 5, 6 und 7 zeigen verschiedene Ausführungsformen der HC-Rückhalteanlage.
8, 9, 10, 11, 12, 13 und 14 zeigen Übersichtsflussdiagramme, welche den Betrieb des Motors, der Abgasanlage sowie der HC-Rückhalteanlage darstellen.
Eingehende Beschreibung
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugsystems 6. Das Kraftfahrzeugsystem 6 umfasst ein Motorsystem 8, welches mit einer Kohlenwasserstoff(HC)-Rückhalteanlage 22 und einer Kraftstoffanlage 18 verbunden ist.
Das Motorsystem 8 kann einen Motor 10 mit mehreren Zylindern 30 umfassen. Der Motor 10 umfasst einen Einlass 23 und einen Auslass 25. Der Einlass 23 umfasst eine Drossel 62, welche mittels eines Einlasskanals 44 fluidisch mit dem Motoransaugkrümmer 44 verbunden ist. Der Auslass 25 umfasst einen Abgaskrümmer 48, welcher zu einem Auslasskanal 35 führt, welcher Abgas an die Atmosphäre leitet. Der Auslass 25 kann eine oder mehrere Schadstoffbegrenzungsvorrichtungen 70 umfassen, welche in einer eng verbundenen Stellung in dem Auslass angebracht sein können. Ein oder mehrere Schadstoffbegrenzungsanlagen können einen Dreiwegekatalysator, einen Mager-NOx-Filter, einen Dieselpartikelfilter, einen Oxidationskatalysator, etc. umfassen. Es versteht sich, dass andere Komponenten in dem Motor enthalten sein können, wie zum Beispiel mehrere Ventile und Sensoren, welche in dem beispielhaften Motor von 2 gezeigt sind.
Der Auslass 25 kann auch mit der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22 mittels eines mittels einer Leitung 26 und eines Ventils 24 wirkverbunden sein. In einem Beispiel können während des Motorkaltstartbetriebs Abgase zu der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22 geleitet werden. Dann können, sobald die Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 70 ihre Betriebstemperatur erreicht hat, die in der Anlage 22 zurückgehaltenen Kohlenwasserstoffe 22 mittels des Einlasses 23 zu dem Motor gespült werden, wie hierin nachstehend beschrieben ist.
Unter Rückbezug auf 1 kann die Kraftstoffanlage 18 einen mit einer Kraftstoffpumpenanlage 21 verbundenen Kraftstofftank 20 umfassen. Die Kraftstoffpumpenpanlage 21 kann eine oder mehrere Pumpen zum Druckbeaufschlagen von den Einspritzventilen des Motors 10, wie zum Beispiel dem beispielhaften gezeigten Einspritzventil 66, gelieferten Kraftstoff umfassen. Während nur ein einziges Einspritzventil 66 gezeigt ist, sind zusätzliche Einspritzventile für jeden Zylinder vorgesehen. Es versteht sich, dass die Kraftstoffanlage 18 eine nicht rückführende Kraftstoffanlage, eine rückführende Kraftstoffanlage oder verschiedene andere Arten von Kraftstoffanlagen sein kann. In der Kraftstoffanlage 18 erzeugte Dämpfe können vor dem Spülen zu dem Motoreinlass 23 mittels Leitung 31 zu der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22 geleitet werden, welche nachstehend weiter beschrieben ist.
Der Kraftstofftank 20 kann mehrere Kraftstoffmischungen aufnehmen, darunter einen Kraftstoff mit einem Bereich von Alkoholkonzentrationen, wie zum Beispiel verschiedene Benzin-Ethanol-Mischungen, darunter E10, E85, Benzin, etc. und Kombinationen derselben.
Die Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22 kann eine oder mehrere Kohlenwasserstoffrückhaltevorrichtungen umfassen, wie zum Beispiel einen Kohlenwasserstofffilter, welcher dafür ausgelegt ist, vorübergehend Kohlenwasserstoffe aus einströmenden Gasen zu filtern. Die Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22 kann weiterhin eine Lüftungsöffnung 27 umfassen, welcher Gase aus der Rückhalteanlage 22 an die Atmosphäre leiten kann, wenn Kohlenwasserstoffe von dem Auslass 25 und/oder der Kraftstoffanlage 18 gespeichert oder gefiltert werden. Die Lüftungsöffnung 27 kann auch ermöglichen, dass Frischluft in die Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22 gesaugt wird, wenn gespeicherte Kohlenwasserstoffe von dem Auslass 25 und/oder der Kraftstoffanlage 18 mittels einer Spülleitung 28 und eines Spülventils 29 zu dem Einlass 23 gespült werden. Während dieses Beispiel die Lüftungsöffnung 27 in Verbindung mit frischer, unbeheizter Luft zeigt, können auch verschiedene Abwandlungen verwendet werden. Zum Beispiel kann beheizte Einlassluft von einer Luftfilterbox verwendet werden. Ferner kann unter ausgewählten Bedingungen beheiztes Abgas verwendet werden.
In System 6 können verschiedene Systemkonfigurationen der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22 mit verschiedenen Kombinationen von Ventilen, Sensoren und dergleichen verwendet werden. Zum Beispiel sind hierin verschiedene Systemkonfigurationen unter Bezug auf die nachstehend erläuterten 3–7 dargestellt. Und während die verschiedenen Konfigurationen der 3–7 verschiedene alternativ Merkmale in bestimmten Kombinationen zeigen, können die verschiedenen Merkmale der 3–7 auch miteinander kombiniert werden, um noch weitere beispielhafte Konfigurationen zu bilden. Des Weiteren können verschiedene zusätzliche Komponenten in den Einlass, den Auslass und die Kraftstoffanlage aufgenommen werden, wie zum Beispiel ein Schalldämpfer stromabwärts von Ventil 24.
Das Kraftfahrzeugsystem 6 kann weiterhin ein Steuersystem 14 umfassen. Das Steuersystem 14 ist gezeigt, wie es Informationen von mehreren Sensoren 16 (von denen verschiedene Beispiele hierin beschrieben sind) empfängt und wie es Steuersignale zu mehreren Aktoren 81 (von denen verschiedene Beispiele hierin beschrieben sind) sendet. Zum Beispiel können die Sensoren 16 einen Abgassensor 126, welcher sich stromaufwärts der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung befindet, einen Temperatursensors 128 und einen Drucksensor 129 umfassen. Andere Sensoren wie zum Beispiel Druck-, Temperatur-, und Zusammensetzungssensoren können mit verschiedenen Stellen in dem Kraftfahrzeugsystem 6 verbunden sein, wie hierin näher erläutert wird. Als weiteres Beispiel können die Aktoren ein Kraftstoffeinspritzventil 66, ein Ventil 28, ein Ventil 24 und eine Drossel 62 umfassen. Das Steuersystem 14 kann ein Steuergerät 12 umfassen. Das Steuergerät kann Eingangsdaten von den verschiedenen Sensoren empfangen, die Eingangsdaten verarbeiten und die Aktoren als Reaktion auf die verarbeiteten Eingangsdaten auf der Grundlage von Befehlen oder einem darin programmierten Code entsprechend einer oder mehreren Routinen auslösen. Beispielhafte Steuerroutinen sind hierin unter Bezug auf 8–12 beschrieben.
Die Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22 kann arbeiten, um Kohlenwasserstoffe von mehreren Quellen, einschließlich des Motorauslasses 25 und der Kraftstoffanlage 18, gleichzeitig oder während verschiedener Betriebsbedingungen zu speichern. Unter manchen Betriebsbedingungen, wie zum Beispiel während Motorstarts, wenn die Schadstoffbegrenzungsvorrichtung ihre Anspringtemperatur (z. B. eine Temperatur, bei der die Vorrichtung einen ausgewählten, ausreichend hohen Umwandlungswirkungsgrad für einen bestimmten Abgasbestandteil erreicht) noch nicht erreicht hat, kann Abgas von dem Auslass 25 zu der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22 und dann durch die Lüftungsöffnung 27 an die Atmosphäre geleitet werden. Auf diese Weise kann eine erhöhte Menge von Kaltstart-Kohlenwasserstoffemissionen in der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22 gespeichert werden, während die Abgase die Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 70 beheizen. Denn sobald die Vorrichtung 70 eines ausreichende Betriebstemperatur erreicht, werden Abgase durch die Leitung 35 an die Atmosphäre geleitet und die Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22 wird im Wesentlichen von dem Motorabgas abgeschirmt. Zusätzlich können in dem Kraftstofftank 20 erzeugte Kraftstoffdämpfe zum Speichern zu der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22 geleitet werden, bevor sie dem Motoreinlass 25 zugeführt und in dem Motor 10 verbrannt werden. Diese verschiedenen Speichermodi (von dem Auslass 25 und von der Kraftstoffanlage 18) können gleichzeitig oder getrennt oder in Form von Kombination davon ausgeführt werden.
Nach dem Abschirmen von dem Abgas kann die Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22 mit dem Motoreinlass verbunden werden, um Frischluft durch die Lüftungsöffnung 27 anzusaugen und gespeicherte Kohlenwasserstoffe zum Verbrennen in dem Motor in den Motoreinlass zu spülen. Solche Spülvorgänge können während ausgewählter Motorbetriebsbedingungen auftreten, wie hierin beschrieben ist.
Weitere Einzelheiten des Spül- und Speichervorgangs sind hierin beschrieben.
2 ist ein schematisches Diagramm, das einen Zylinder eines Mehrzylindermotors 10 zeigt. Wie unter Bezug auf 1 beschrieben wird, kann der Motor 10 zumindest teilweise durch ein Steuersystem, das ein Steuergerät 12 umfasst, sowie durch eine Eingabe von einem Fahrzeugbediener 132 mittels einer Eingabevorrichtung 130 gesteuert werden. In diesem Beispiel umfasst die Eingabevorrichtung 130 ein Gaspedal und einen Pedalstellungssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalstellungssignals PP. Ein 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 eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgesetzt wird. Die Kurbelwelle 40 kann mittels eines dazwischen befindlichen Getriebesystems mit mindestens einem Antriebsrad eines Fahrzeugs verbunden sein. Ferner kann ein Startermotor mittels einer Schwungscheibe mit der Kurbelwelle 40 verbunden sein, um einen Startbetrieb des Motors 10 zu ermöglichen.
Der Brennraum 30 kann mittels eines Einlasskanals 42 Ansaugluft von einem Ansaugkrümmer 44 aufnehmen und kann mittels eines Abgaskrümmers 48 Verbrennungsgase 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. Der Ansaugkrümmer kann einen fluidisch mit dem Abgasstrom verbundenen Spülpfad umfassen, welcher ermöglicht, dass Spüldämpfe dem Ansaugkrümmer 44 zugeführt werden. Während dieses Beispiel zeigt, dass der Spülpfad stromabwärts der Drossel ermöglicht, dass der Krümmerunterdruck die Gase ansaugt, können auch verschiedene andere Konfigurationen verwendet werden. Zum Beispiel kann/können im Falle eines Turboladermotors die Spülleitung(en) zu einer Stelle stromaufwärts des Turboladerverdichtereinlasses führen.
In diesem Beispiel können das Einlassventil 52 und die Auslassventile 54 durch Nockenbetätigung mittels entsprechender Nockenbetätigungssysteme 51 und 53 gesteuert werden. Die Nockenbetätigungssysteme 51 und 53 können jeweils einen oder mehrere Nocken umfassen und können ein oder mehrere 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, welche von dem Steuergerät 12 betrieben werden können, um den Ventilbetrieb zu verändern. Die Stellung des Einlassventils 52 und des Auslassventils 54 kann jeweils durch Stellungssensoren 55 und 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 mittels elektrischer Ventilbetätigung gesteuertes Einlassventil und ein mittels Nockenbetätigung, einschließlich CPS- und/oder VCT-Systemen, gesteuertes Auslassventil umfassen.
Das Kraftstoffeinspritzventil 66 ist zum Zuführen von Kraftstoff direkt in den Brennraum 30 proportional zur Pulsbreite eines mittels eines elektronischen Treibers 68 von dem Steuergerät 12 empfangenen Signals FPW direkt mit dem Brennraum 30 verbunden gezeigt. Auf diese Weise sieht das Kraftstoffeinspritzventil 66 eine als Direkteinspritzung von Kraftstoff in den Brennraum 30 bekannte Einspritzung vor. Das Kraftstoffeinspritzventil kann zum Beispiel in der Seite des Brennraums oder im oberen Teil des Brennraums eingebaut sein. Kraftstoff kann dem Kraftstoffeinspritzventil 66 durch eine (nicht gezeigte) Kraftstoffanlage einschließlich eines Kraftstofftanks, einer Kraftstoffpumpe und eines Kraftstoffverteilerrohrs zugeführt werden. In manchen Ausführungsformen kann der Brennraum 30 alternativ oder zusätzlich ein in dem Einlasskanal 44 in einer Auslegung, die eine als Kanaleinspritzung von Kraftstoff in den Einlasskanal stromaufwärts des Brennraums 30 bekannte Einspritzung vorsieht, angeordnetes Kraftstoffeinspritzventil umfassen.
Der Einlasskanal 42 kann eine Drossel 62 mit einer Drosselklappe 64 umfassen. In diesem bestimmten Beispiel kann die Stellung der Drosselklappe 64 durch das Steuergerät 12 mittels eines Signals verändert werden, das einem Elektromotor oder einem mit der Drossel 62 enthaltenen Aktor geliefert wird, eine Konfiguration, die häufig als elektronische Drosselsteuerung (ETC, vom engl. Electronic Throttle Control) bezeichnet wird. Auf diese Weise kann die Drossel 62 so betrieben werden, dass die dem Brennraum 30 neben anderen Motorzylindern gelieferte Ansaugluft verändert wird. Die Stellung der Drosselklappe 64 kann dem Steuergerät 12 durch ein Drosselstellungssignal TP geliefert werden. Der Einlasskanal 42 kann auch einen Luftmengenmesser 120 und einen Krümmerluftdrucksensor 122 zum Liefern jeweiliger Signale MAF und MAP an das Steuergerät 12 umfassen.
Eine Zündanlage 88 kann dem Brennraum 30 unter ausgewählten Betriebarten mittels der Zündkerze 92 als Reaktion auf ein Frühzündungssignal SA vom Steuergerät 12 einen Zündfunken liefern. Auch wenn Fremdzündungskomponenten gezeigt werden, kann der Brennraum 30 oder ein oder mehrere andere Brennräume des Motors 10 in manchen Ausführungsformen in einer Kompressionszündungsbetriebsart mit oder ohne Zündfunken betrieben werden.
Ein Abgassensor 126 wird mit dem Auslasskanal 48 stromaufwärts der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 70 verbunden gezeigt. Der Sensor 126 kann jeder geeignete Sensor zum Vorsehen eines Hinweises auf das Kraftstoff/Luft-Verhältnis des Abgases sein, beispielsweise ein linearer Sauerstoffsensor oder UEGO (universeller oder Breitband-Abgassauerstoff), ein Zweizustandssauerstoffsensor oder EGO, ein HEGO (beheizter EGO), ein NOx-, HC- oder CO-Sensor. Die Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 70 wird entlang des Auslasskanals 48 stromabwärts des Abgassensors 126 angeordnet gezeigt. Die Vorrichtung 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 regelmäßig zurückgesetzt werden, indem mindestens ein Zylinder des Motors innerhalb eines bestimmten Kraftstoff/Luft-Verhältnisses betrieben wird.
Das Steuergerät 12 wird in 1 als ein Mikrocomputer gezeigt, welcher umfasst: eine Mikroprozessoreinheit 102, Input/Output-Ports 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, das in diesem besonderen Beispiel als Festwertspeicherchip 106 gezeigt wird, einen Arbeitsspeicher 108, einen batteriestromgestützten Speicher 110 und einen Datenbus. Das Speichermedium Festwertspeicher 106 kann mit maschinenlesbaren Daten programmiert werden, welche durch den Prozessor 102 auszuführende Befehle zum Durchführen der nachstehend beschriebenen Verfahren sowie anderer Varianten, die erwartet aber nicht eigens aufgeführt sind, darstellen. Das Steuergerät 12 kann zusätzlich zu den bereits erläuterten Signalen verschiedene Signale von mit dem Motor 10 verbundenen Sensoren empfangen, darunter eine Messung der angesaugten Luftmasse (MAF); eine Motorkühlmitteltemperatur (ECT) von einem mit einem Kühlmantel 114 verbundenen Temperaturfühler 112; ein Zündungsprofil-Aufnehmersignal (PIP) von einem mit der Kurbelwelle 40 verbundenen Hallgeber 118 (oder einer anderen Art); eine Drosselstellung TP von einem Drosselstellungssensor; und ein Krümmerunterdrucksignal (MAP) von einem 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 bzw. Druck in dem Ansaugkrümmer zu liefern.
Wie vorstehend beschrieben zeigt 2 nur einen Zylinder eines Mehrzylindermotors 10 und dass jeder Zylinder analog seinen eigenen Satz an Einlass/Auslassventilen, Kraftstoffeinspritzventil, Zündkerze, etc. umfassen kann.
3 zeigt eine erste Ausführungsform 300 der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage einschließlich der Kohlenwasserstoffrückhaltevorrichtungen, wie zum Beispiel den HC-Filter 310, der parallel zur Abgasleitung 35 stromabwärts der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 70 angeordnet ist, und den Speicherbehälter 322. Ein Abgasleitungsventil 24 befindet sich in der Abgasleitung, um den Abgasstrom während einer ersten Betriebsart zu unterbinden und ein Strömen des Abgasstroms während einer zweiten Betriebsart zu ermöglichen. Eine Umgehungsleitung 312 ist stromaufwärts und stromabwärts des Abgasleitungsventils 24 angeschlossen. Des Weiteren umfasst die Umgehungsleitung 312 ein erstes Umgehungsventil 314, einen HC-Filter 310 und ein zweites Umgehungsventil 318. In diesem Beispiel kann der HC-Filter ein Brick 320 umfassen. In anderen Beispielen kann der HC-Filter mehreren Bricks oder andere Strukturen, wie zum Beispiel Aktivkohle, umfassen. Des Weiteren kann der HC-Filter 310 auch ein Speicherbehälter sein, welcher Mikroporen (0,5 nm Porengrößenbereich)-Aktivkohle oder -Zeolite verwendet. Die Umgehungsleitung 312 führt durch die Lüftungsöffnung 27 und optional durch Ventil 318 und Leitung 35 zur Atmosphäre.
Des Weiteren kann der HC-Filter 310 mittels eines Kanals 324 fluidisch mit einem Spülspeicherbehälter 322 verbunden sein. Der Spülspeicherbehälter 322 kann dafür ausgelegt sein, Dampf von der Kraftstoffanlage aufzunehmen, wie zum Beispiel mittels einer Leitung 328, die zu dem Kraftstofftank 20 führt. Der Kanal 324 kann ein Ventil 326 umfassen. Der Spülspeicherbehälter 322 kann mittels einer Leitung 330 und eines Ventils 332 auch fluidisch mit dem Motoreinlass verbunden sein. Analog zu dem HC-Filter 310 kann der Speicherbehälter 322 Aktivkohle umfassen, obwohl diese eine andere, z. B. hohe, Porosität aufweisen kann.
Während dieses Beispiel zwei Kohlenwasserstoffrückhaltevorrichtungen (z. B. HC-Filter 310 und Spülspeicherbehälter 322) zeigt, können verschiedene Alternativen vorgesehen sein. Zum Beispiel kann eine einzige Kohlenwasserstoffrückhaltevorrichtung, wie zum Beispiel ein Speicherbehälter, verwendet werden, wobei der Speicherbehälter dazu dient, sowohl Abgaskohlenwasserstoff als auch Kraftstofftankdämpfe zu speichern. Des Weiteren können die zwei Kohlenwasserstoffrückhaltevorrichtungen jeweils Speicherbehälter sein oder können jeweils HC-Filter sein. Unabhängig von der bestimmten Konfiguration der HC-Rückhalteanlage können die Kohlenwasserstoffrückhaltevorrichtungen geleitete Kaltstart-Kohlenwasserstoffe aufnehmen und die Kohlenwasserstoffe zurückhalten.
In einem Beispiel können Kohlenwasserstoffrückhaltevorrichtungen in einem Plastikgehäuse enthaltene granuläre Aktivkohle enthalten, da die Abgastemperaturen wesentlich niedriger sein können als der volle Bereich der in der Abgasanlage auftretenden Abgastemperatur.
Die Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22 von 3 kann durch ein Steuergerät durch selektives Anpassen der verschiedenen Ventile in mehreren Betriebsarten betrieben werden. Zum Beispiel können die folgenden Betriebsarten ausgeführt werden:
BETRIEBSART A: Abgaskohlenwasserstoffspeicherung
Während ausgewählter Motor- und/oder Kraftfahrzeugbetriebsbedingungen kann das Steuergerät 12 die Ventile 24 und 326 schließen und die Ventile 314 und optional 318 öffnen. Darüber hinaus ist das Ventil 332 geschlossen. Beispielhafte Betriebsbedingungen umfassen den Motorkaltstartbetrieb, bevor die Schadstoffbegrenzungsvorrichtung eine Anspringtemperatur erreicht hat. In dieser Betriebsart wird Abgas von dem Motor 10 durch den HC-Filter 310 geleitet, bevor es mittels der Lüftungsöffnung 27 an die Atmosphäre austritt, während der Spülspeicherbehälter 322 von dem Abgas und der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage abgeschirmt ist.
BETRIEBSART B: Kraftstoffdampfspeicherung
Während ausgewählter Motor- und/oder Kraftfahrzeugbetriebsbedingungen kann das Steuergerät 12 die Ventile 24 und 326 öffnen und die Ventile 314 und 318 schließen. Das Ventil 332 kann geschlossen sein, wobei Kraftstofftandämpfe lediglich gespeichert und nicht gespült werden. Alternativ kann das Ventil 332 bei einem gesteuerten Betrag geöffnet sein, so dass einige Kraftstofftankdämpfen gespeichert werden und einige dem Motor zum Verbrennen geliefert werden. In dieser Betriebsart werden zumindest einige Kraftstofftankdämpfe durch den Spülspeicherbehälter 322 und den HC-Filter geleitet und dort zurückgehalten, bevor sie durch die Lüftungsöffnung 27 abgelassen werden.
BETRIEBSART C: HC-Filter- und/oder Speicherbehälterspülen
Während ausgewählter Motor- und/oder Fahrzeugbetriebsbedingungen kann das Steuergerät 12 die Ventile 24 und 326 öffnen und die Ventile 314 und 318 schließen. Darüber hinaus kann das Ventil 332 bei einem gesteuerten Betrag geöffnet sein, so dass Frischluft durch die Lüftungsöffnung 27 gesaugt wird, um den HC-Filter 310 und den Spülspeicherbehälter 322 durch 330 und Ventil 332 zu dem Motoreinlass 25 zu spülen. Auf diese Weise werden die gespülten Kraftstoffdämpfe von dem Speicherbehälter und/oder dem HC-Filter in dem Motor verbrannt, während Abgas nach der Behandlung durch die Schadstoffbegrenzungsvorrichtung durch die Leitung 35 an die Atmosphäre geleitet wird.
In einer alternativen Ausführungsform kann die Anlage anstelle des Ansaugens von Frischluft mittels der Lüftungsöffnung 27 zum Spülen von gespeicherten Kohlenwasserstoffen zusätzlich oder alternativ Abgase zu der Lüftungsöffnung leiten, um zu ermöglichen, dass beheiztes Abgas die Kohlenwasserstoffrückhalteanlage beheizt und gespeicherte Kohlenwasserstoffe besser spült. Ein solcher Betrieb kann während bestimmter Bedingungen verwendet werden, wie zum Beispiel kalten Umgebungstemperaturen. Des Weiteren kann die Anlage unter bestimmten Bedingungen absichtlich Abgase während der Speicherbetriebsart für eine längere Dauer leiten, um die Kohlenwasserstoffrückhalteanlage auf eine höhere Temperatur zu beheizen, wodurch der anschließende Spülvorgang verbessert wird. In einem Beispiel können Abgase vor einem Spülvorgang zu der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage geleitet werden (sogar während Nicht-Startbedingungen), um die Temperatur zu erhöhen und den Wirkungsgrad des anschließenden Spülens zu erhöhen. Dieser Vorgang kann verwendet werden, wenn die Temperatur der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage unter einen Schwellwert fällt oder wenn eingeschränkte Spülgelegenheiten vorliegen.
Zu beachten ist, dass die Konfiguration von 3 ermöglicht, dass das durch den HC-Filter 310 strömende Gas zurück zu dem Auslass 35 und aus dem Endrohr hinaus geleitet wird. Somit können durch Verwenden des Ventils 318 (das verglichen mit den anderen Abgasventilen in der Anlage ein preisgünstigeres Ventil für eine niedrigere Temperatur sein kann), welches ermöglicht, dass das Abgas zurück zu dem Abgasrohr strömt (oder zu einer Endrohrstelle geleitet wird), verschiedene Vorteile verwirklicht werden. Zum Beispiel ermöglicht die Konfiguration während des Kaltstartfilterbetriebs ausreichendes Strömen, ohne Abgas zu einer anderen Stelle als dem Endrohr zu leiten. Des Weiteren ist es durch Vorsehen eines getrennten Kanals für den Spülstromeinlass möglich, Spülluft von einer Stelle, die weniger anfällig für das Eindringen von Waser ist, anzusaugen.
Ferner kann, wenn das Abgas zurück zu der Abgasanlage geleitet wird, wie in 3 gezeigt ist, der HC-Filter stromaufwärts des Schalldämpfers positioniert werden, wodurch Wirkungen eines Leckens des Schalldämpfers auf die Leistung der Schadstoffanlage reduziert werden.
4 zeigt eine zweite Ausführungsform 400 der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22. In dieser Konfiguration umfasst ein Ventil 24 ein Umleitventil, das entweder Abgas durch die Leitung 35 zu der Atmosphäre oder zu Leitung 412 leitet. 4 zeigt den HC-Filter 410 parallel zur Abgasleitung 35, stromabwärts der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 70 angeordnet. Die Leitung 412 ist stromaufwärts des Ventils 24 angeschlossen und umfasst den HC-Filter 410.
Des Weiteren kann der HC-Filter 410 mit dem Spülspeicherbehälter 422 mittels Kanal 424 und Ventil 426 fluidisch verbunden sein. Der Spülspeicherbehälter 422 kann dafür ausgelegt sein, Dampf von der Kraftstoffanlage aufzunehmen, wie zum Beispiel mittels einer Leitung 428, welche zu dem Kraftstofftank 20 führt. Der Spülspeicherbehälter 422 kann auch mit dem Motoreinlass mittels einer Leitung 430 und eines Ventils 432 fluidisch verbunden werden. Die Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22 kann auch einen ersten Drucksensor 436 und einen zweiten Drucksensor 438, die mit der Leitung 424 verbunden sind, umfassen. Darüber hinaus kann ein HC-Filter-Temperatursensor 440 direkt mit dem HC-Filter verbunden sein.
Wie schematisch in 4 gezeigt ist, ist die Lüftungsöffnung 27 zumindest mit einem Teil der Leitung 35 thermisch verbunden, so dass Wärme dazwischen übertragen wird. In einem Beispiel kann die Lüftungsöffnung 27 zu mindestens einem Teil der Leitung 35 räumlich benachbart sein.
Die Kohlenwasserstoffrückhalteanlage von 4 kann durch ein Steuergerät durch selektives Anpassen der verschiedenen Ventile in mehreren Betriebarten betrieben werden. Zum Beispiel können die folgenden Betriebsarten durchgeführt werden:
BETRIEBSART A: Abgaskohlenwasserstoffspeicherung
Während ausgewählter Motor- und/oder Fahrzeugbetriebsbedingungen kann das Steuergerät 12 das Ventil 24 anpassen, um Abgas zu der Leitung 412 zu leiten, sowie die Ventile 432 und 426 schließen. Beispielhafte Betriebsbedingungen umfassen den Motorkaltstartbetrieb, bevor die Schadstoffbegrenzungsvorrichtung eine Anspringtemperatur erreicht hat. In dieser Betriebsart wird Abgas von dem Motor 10 durch den HC-Filter 410 geleitet, bevor es mittels der Lüftungsöffnungen 27 an die Atmosphäre austritt, während der Spülspeicherbehälter 422 von dem Abgas und der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage abgeschirmt ist.
BETRIEBSART B: Kraftstoffdampfspeicherung
Während ausgewählter Motor- und/oder Fahrzeugbetriebsbedingungen kann das Steuergerät 12 das Ventil 24 anpassen, um Abgas durch die Leitung 35 zu leiten und den Kohlenwasserstofffilter 410 von dem Abgas abzuschirmen. Des Weiteren kann die Steuerung das Ventil 326 öffnen und das Ventil 432 schließen. In dieser Betriebsart werden zumindest einige Kraftstofftankdämpfe durch den Spülspeicherbehälter 422 und den HC-Filter 410 geleitet und in diesen zurückgehalten, bevor sie mittels der Lüftungsöffnung 27 abgelassen werden.
BETRIEBSART C: HC-Filter- und/oder Speicherbehälterspülen
Während ausgewählter Motor- und/oder Fahrzeugbetriebsbedingungen kann das Steuergerät 12 das Ventil 24 anpassen, so dass es Abgas durch die Leitung 35 leitet und den Kohlenwasserstoff-Filter 410 von dem Abgas abschirmen. Des Weiteren kann die Steuerung das Ventil 326 öffnen und das Ventil 432 gesteuert öffnen, so dass Frischluft durch die Lüftungsöffnung 27 angesaugt wird, um den HC-Filter 410 und den Spülspeicherbehälter 422 durch 430 und Ventil 432 zu dem Motoreinlass 25 zu spülen. Auf diese Weise werden die gespülten Kraftstoffdämpfe von dem Speicherbehälter und/oder dem HC-Filter in dem Motor verbrannt, während Abgas nach Behandlung durch die Schadstoffbegrenzungsvorrichtung durch die Leitung 35 an die Atmosphäre geleitet wird. Wie vorstehend erwähnt kann Wärme zu der zu der Lüftungsöffnung 27 angesaugten Luft geleitet werden. In manchen Beispielen kann Wärme durch Leitung, Konvektion, Zwangskonvektion, Kombinationen davon oder alternativ Formen der thermischen Verbindung übertragen werden. Auf diese Weise kann die erwärmte Luft, wenn die Anlage sich auf Betriebstemperatur erwärmt, die Freisetzung von in dem HC-Filter 410 und/oder Spülspeicherbehälter 422 gespeicherten Kohlenwasserstoffen verbessern.
5 zeigt eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22. Diese Ausführungsform ähnelt der von 3, mit der Ausnahme, dass der HC-Filter 510 zwei Bricks 520 umfasst und dafür ausgelegt ist, Abgase der Reihe nach durch die Bricks zu leiten, sie jedoch parallel zu spülen. Im Einzelnen umfasst die Anlage von 5 den HC-Filter 510, der parallel zur Abgasleitung 35 stromabwärts der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 70 angeordnet ist. Ein Abgasleitungsventil 24, das in diesem Beispiel eine Drossel sein kann, befindet sich zum Unterbinden des Abgasstroms während einer ersten Betriebsart und zum Ermöglichen, dass der Abgasstrom während einer zweiten Betriebsart strömt, in der Abgasleitung. Eine Umgehungsleitung 512 ist stromaufwärts und stromabwärts des Abgasleitungsventils 24 angeschlossen. Des Weiteren umfasst die Umgehungsleitung 512 ein erstes Umgehungsventil 514, den HC-Filter 510 und ein zweites Umgehungsventil 518. Die Umgehungsleitung 512 ist mittels zwei paralleler Kanäle 534 und Ventil 538 auch mit der Lüftungsöffnung 27 verbunden.
Des Weiteren ist der HC-Filter 510 mittels Kanal 524 mit einem Spülspeicherbehälter 522 fluidisch verbunden. Der Spülspeicherbehälter 522 kann dafür ausgelegt sein, Dampf von der Kraftstoffanlage aufzunehmen, wie zum Beispiel mittels einer Leitung 528, welche zu dem (nicht gezeigten) Kraftstofftank 20 führt. Der Spülspeicherbehälter 522 kann auch mit dem Motoreinlass mittels einer Leitung 530 und Ventil 532 fluidisch verbunden sein.
Die Kohlenwasserstoffrückhalteanlage of 5 kann durch ein Steuergerät durch selektives Anpassen der verschiedenen Ventile in mehreren Betriebsarten betrieben werden. Zum Beispiel können die folgenden Betriebsarten durchgeführt werden.
BETRIEBSART A: Abgaskohlenwasserstoffspeicherung
Während ausgewählter Motor- und/oder Fahrzeugbetriebsbedingungen kann das Steuergerät 12 die Ventile 24 und 538 schließen und die Ventile 514 und 518 öffnen. Des Weiteren ist das Ventil 532 geschlossen. Beispielhafte Betriebsbedingungen umfassen den Motorkaltstartbetrieb, bevor die Schadstoffbegrenzungsvorrichtung eine Anspringtemperatur erreicht hat. In dieser Betriebsart wird Abgas von dem Motor 10 (nacheinander durch die Bricks 520a und dann 520b) durch den HC-Filter 510 geleitet, bevor es mittels der Leitung 35 an die Atmosphäre austritt, während der Spülspeicherbehälter 522 von dem Abgas wirksam abgeschirmt ist, wenn der Strom gegen das Ventil 526 zum Stillstand gebracht wird.
BETRIEBSART B: Kraftstoffdampfspeicherung
Während ausgewählter Motor- und/oder Fahrzeugbetriebsbedingungen kann das Steuergerät 12 das Ventil 24, 526 und 538 öffnen und die Ventile 514 und 518 schließen. Ventil 532 kann auch geschlossen sein. Somit werden die Abgase von dem Speicherbehälter 522 und dem HC-Filter 510 isoliert. Auf diese Weise werden zumindest einige der Kraftstofftankdämpfe durch sowohl den Spülspeicherbehälter 522 als auch den HC-Filter 510 geleitet und in diesen zurückgehalten, bevor sie durch das Ventil 538 und die Lüftungsöffnung 27 abgelassen werden. Insbesondere werden die Kraftstoffdämpfe zuerst durch den Speicherbehälter 522 geleitet und werden dann parallel jeweils durch die Bricks 520a und 520b geleitet, bevor sie durch 27 abgelassen werden. Auf diese Weise können Kraftstofftankdämpfe aufgrund der verschiedenen Richtung des Abgasstroms und der Kraftstofftankdämpfe, zumindest von Brick 510a, in verschiedenen Konzentrationen an verschiedenen Stellen der Filter gespeichert werden
BETRIEBSART C: HC-Filter- und/oder Speicherbehälterspülen
Während ausgewählter Motor- und/oder Fahrzeugbetriebsbedingungen kann das Steuergerät 12 das Ventil 24 und 538 öffnen und die Ventile 514 und 518 schließen. Des Weiteren kann das Ventil 532 bei einem gesteuerten Betrag geöffnet sein, so dass Frischluft durch die Lüftungsöffnung 27 gesaugt wird, um den HC-Filter 510 und den Spülspeicherbehälter 522 durch 530 und Ventil 532 zu dem Motoreinlass 25 zu spülen. Auf diese Weise werden die gespülten Kraftstoffdämpfe von dem Speicherbehälter und/oder dem HC-Filter in dem Motor verbrannt, während Abgas nach der Behandlung durch die Schadstoffbegrenzungsvorrichtung durch die Leitung 35 an die Atmosphäre geleitet wird. Wieder wird Frischluft in eine der BETRIEBSART B entgegengesetzte Stromrichtung parallel zu den Bricks 520a und 520b geleitet, bevor sie vereint und durch den Spülspeicherbehälter 522 geleitet wird. Auf diese Weise erfolgt das Spülen von Dämpfen in eine der Kraftstofftankdampfspeicherung in beiden Bricks entgegengesetzte Richtung und in eine der Abgaskohlenwasserstoffspeicherung in mindestens einem Brick (520a) entgegengesetzten Richtung.
Solch unterschiedliche Speicher- und Spülrichtungen, die sowohl serielles Speichern als auch parallelles Spülen nutzen, können verbessertes Speichern und Freisetzen ermöglichen, wodurch sie den Wirkungsgrad des Motors und der Schadstoffbegrenzungsanlage verbessern.
6 zeigt zusätzliche Einzelheiten eines Beispiels der dritten Ausführungsform von 5. Ähnliche Komponenten sind entsprechend bezeichnet. In diesem Beispiel sind die Ventile 24, 518 und 514 unterdruckbetätigte Drosselventile. Der HC-Filter umfasst zwei Bricks 520a, b mit Aktivkohlepellets 612. Ein Unterdruckregler 614 ist mit den Ventilen 24, 514 und 518 verbunden und kann dafür ausgelegt sein, Ventil 24 zu schließen, wann immer die Ventile 518 und 514 geöffnet sind, und umgekehrt. Der Unterdruckregler 614 kann in einem Beispiel durch das Steuergerät 12 elektronisch betätigt werden.
Weiter bei 6 sind ein erster Drucksensor 540 und ein zweiter Drucksensor 542 mit dem Einlass 616 und dem Auslass 618 des HC-Filters verbunden. Ein On-Board-Diagnose(OBD)-Sensor 620 kann jeweils zwischen dem ersten und dem zweiten Brick 520a und 520b angeschlossen sein. Der OBD-Sensor kann den Gasdruck, die Gaszusammensetzung oder eine Kombination davon in dem HC-Filter messen.
In diesem Beispiel kann der HC-Filter 510 nach einem Unterbodenkatalysator, aber vor einem Schalldämpfer positioniert sein. Des Weiteren kann die Länge der Leitungen von dem Auslass 35 > 12 Zoll betragen, um die Abgastemperatur von 800°C auf 100°C zu reduzieren und Plastikteile zuzulassen. Des Weiteren kann Kohle ferner dazu dienen, Geräusche zu verringern, wenn ein Schalldämpfer in dem Auslass umgangen wird.
Weiter mit einem Beispiel können die Abgasklappen an dem Speicherbehältereinlass und -auslass (616, 618) aus Plastik bestehen und können in ein Plastikgehäuse des Filters/Speicherbehälters integriert sein. Die Vorrichtung kann eine Gummidichtung oder einen Gummi-O-Ring umfassen, um dazu beizutragen, um das Gehäuse herum, wo die Klappe schließen würde, und um die Plastikklappe herum aufgrund reduzierter Temperatur abzudichten. Das Gehäuse der Vorrichtung 510 kann Eingangs/Ausgangsrohre mit 1,5 Zoll Innendurchmesser, geformte Vorsprünge in dem Federabschnitt für einen Sensor und ein Tellerventil, geformte Kanäle an den Kegeln für den Lufteinlass, Screens an beiden Seiten des Kohlebetts zum Ermöglichen eines Stroms durch den Speicherbehälter und betätigte Auslassklappen umfassen. Das mit 524 verbundene Einlassventil kann zwischen den gepackten Betten positioniert sein. An dieser Stelle kann der OBD-Sensor 620 das Beladen und Entladen der Betten beobachten. Wenn die Abgasklappen aus Plastik abdichten, lässt das Tellerventil in einem Beispiel Luft von der Luftreinigungsbox ein. Der Frischlufteinlass an jedem Kegel wird von der Einlassluftquelle stromabwärts des Auslassventils getrennt. Der Auslass kann zu der Kraftstofftankdampfspülanlage führen, beispielsweise entweder in Reihe in den Speicherbehälter 522 oder parallel dazu.
7 zeigt eine vierte Ausführungsform einer Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22. Dieses Beispiel ist ähnlich dem von 4, obwohl in der Umgehung 712 verschiedene Ventil- und Leitungskonfigurationen zusammen mit zwei HC-Filtern verwendet werden. Im Einzelnen arbeitet das Ventil 24 in diesem Beispiel als Umleitventil, um entweder einen Abgasstrom durch die Leitung 35 an die Atmosphäre zuzulassen oder den Abgasstrom zu Leitung 714 und Ventil 716 zu leiten. In diesem Beispiel ist das Ventil 716 ein weiteres Umleitventil, welches entweder die Verbindung zwischen der Leitung 714 und der Leitung 740 oder der Leitung 714 und der Leitung 742 ermöglicht. Die Umgehung 712 umfasst ferner einen ersten und zweiten HC-Filter 726 bzw. 728. Des Weiteren ist ein Ventil 726 gezeigt, zum Steuern eines Stroms, welcher zu dem (nicht gezeigten) Spülspeicherbehälter führt oder von diesem kommt, welcher dann zu dem Kraftstofftank und dem Ansaugkrümmer führt, analog zu den anderen vorstehend beschriebenen beispielhaften Konfigurationen. Somit können Kraftstoffdämpfe von dem Kraftstofftank in dieser Reihenfolge zu dem ersten und zweiten Filter 726 und 728 geleitet werden und in der umgekehrten Reihenfolge gespült werden.
In 7 sind die beiden Filter 726 und 728 mit verschiedenen HC-Filtereigenschaften ausgelegt. Zum Beispiel kann Filter 726 verglichen mit Filter 728 aus Aktivkohle mit größerer Porosität bestehen, um größere HC-Moleküle aufzufangen. Auf diese Weise können die Gase während des Speicherns erst durch 726 und dann durch 728 geleitet werden, so dass die Größe der HC-Moleküle in dem Gas zunehmend reduziert wird. Des Weiteren kann, da es schwierig sein kann, gespeicherte HC-Moleküle von der Aktivkohle mit den kleineren Poren zu entfernen, die Aktivkohle mit den kleineren Poren durch die Aktivkohle mit den größeren Poren gepuffert werden, um zu verhindern, dass HC-Moleküle irreversibel in die kleineren Poren aufgenommen werden. Des Weiteren kann die Adsorption kleinerer HC-Spezies in den Filter 728 bei höheren Drücken erfolgen. Somit kann der Einlassrohrdurchmesser von dem Umleitventil 716 zu den Filtern ausreichend bemessen sein, um während des Speicher- und Spülvorgangs einen ausreichenden Solldruck vorzusehen.
Die Konfiguration von 7 sieht für beide Filter 726 und 728 auch eine entgegengesetzte Strömrichtung für den Speicher- und Spülvorgang vor. Im Einzelnen, leiten die Umleitventile 24 und 716 das Abgas während des Speicherns von HC in dem Abgas durch 714 und dann zu Filter 726 und dann zu 728, bevor es mittels 27 abgelassen wird. Während des Spülens der Filter werden die Ventile angepasst, um Frischluft durch die Lüftungsöffnung 27, den Filter 728 und dann den Filter 726 zu leiten, bevor diese durch 726 und dann zu dem Einlass geleitet wird. Auf diese Weise können eine verbesserte Speicherung und Freisetzung von HC bewirkt werden, insbesondere angesichts der verschiedenen Eigenschaften (z. B. Porosität) der Filter. Die Konfiguration von 7 kann somit in jeder der BETRIEBSARTEN A, Bund C arbeiten.
Während in einem Beispiel 726 und 728 jeweils HC-Filter sein können, können auch zwei Kohlespeicherbehälter verwendet werden. Alternativ können, wie erwähnt, Zeolite aufgenommen werden. Zum Beispiel kann der Speicherbehälter 726 dafür ausgelegt sein anstelle einer getrennten Vorrichtung Kaltstartpropylen und Kohlenwasserstoffe höherer Masse zu adsorbieren. Mikroporen-Aktivkohlen in 728 adsorbieren Kohlenwasserstoffe geringerer Größe, können jedoch besser geschützt sein als 726 in Reihe. Des Weiteren kann das Spülen der Filter mit vorgewärmter Luft von einer Luftreinigungsbox oder heißem Fahrzeugabgas in einer der Adsorptionsströmrichtung entgegengesetzten Strömrichtung eine weiter verbesserte Leistung bieten.
Während dieses Beispiel zwei Filter in der Konfiguration von 7 zeigt, können mehr oder weniger verwendet werden.
In einem bestimmten Beispiel kann die Vorrichtung 726 einen Kohlespeicherbehälter (größerer Porosität) umfassen, um HC-Moleküle mittlerer bis großer Größe einzufangen, gefolgt von einem Speicherbehälter 728 für Aktivkohle mit kleineren Poren. Während des Speicherns strömen Gase erst durch 726 und dann zu 728. Das Entfernen erfolgt in die entgegengesetzte Richtung. Auf diese Weise schützen die größeren Poren die kleineren Poren besser und verringern eine irreversible Adsorption größerer HC-Moleküle in die kleineren Poren. Die Adsorption kleiner HC-Spezies in das Medium mit kleinen Poren kann besser auf Druck reagieren, wie zum Beispiel etwa 5 MP, welcher durch ein Bemessen des Einlassrohrdurchmessers von dem Umleitventil zu den Speicherbehältern vorgesehen sein kann. Analog kann das Entfernen der HC-Spezies von einer erhöhten Temperatur profitieren, wie zum Beispiel durch Wärmeübertragung von Abgas oder durch Verwendung von zumindest ein wenig Abgas, wie zum Beispiel während Leerlaufbedingungen.
Es versteht sich, dass unter Bezug auf 3–7 BETRIEBSART A nicht nur arbeiten kann, um HC von dem Abgas in der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage zu speichern, sondern dass sie die Anlage auch wesentlich beheizen kann. Dies kann vorteilhafterweise verwendet werden, um die Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22 für einen anschließenden Spülvorgang vorzubereiten, da eine erhöhte Temperatur bewirken kann, dass gespeicherte Kohlenwasserstoffe leichter freigesetzt werden.
Des Weiteren können, während die Beispiele der 3–7 kombiniertes Spülen der Kraftstofftankdämpfe und der gespeicherten Abgaskohlenwasserstoffe zeigen, diese in alternativen Konfigurationen unabhängig voneinander gespült werden. Zum Beispiel können die beispielhaften HC-Filter mittels einer Spülleitung parallel zu einer Spülleitung der beispielhaften Speicherbehälter gespült werden, wodurch ein getrenntes und/oder unabhängiges Spülen der verschiedenen Kohlenwasserstoffspeicheranlagen ermöglicht wird. Zum Beispiel kann eine Kohlenwasserstoffrückhaltevorrichtung ohne Spülen einer zweiten Kohlenwasserstoffrückhaltevorrichtung gespült werden. Des Weiteren können in manchen beispielhaften Konfigurationen der 3–7 die Kraftstofftankdämpfe in den Spülspeicherbehältern ausreichend schneller als die Kohlenwasserstoffe in den HC-Filtern gespült werden. Somit kann während des anfänglichen Spülens die gelernte Dampfmenge/-konzentration verwendet werden, um die Menge der in dem Speicherbehälter gespeicherten Kraftstoffdämpfe zu ermitteln, und dann, während eines späteren Abschnitts des Spülenvorgangs (wenn der Speicherbehälter ausreichend gespült/leer) ist, kann die gelernte Dampfmenge/-konzentration verwendet werden, um einen Ladungszustand der HC-Filter (welcher während des letzten Speichervorgangs, wie zum Beispiel dem letzten Kaltstartereignis, erzeugt wurde) zu schätzen.
Während die Beispiele der 3–7 des Weiteren nicht gleichzeitiges Speichern der Abgaskohlenwasserstoffe und Spülen der Rückhalteanlage 22 zeigen, können in alternativen Ausführungsformen manche gespeicherten Kohlenwasserstoffe während des Speicherns anderer Kohlenwasserstoffe gespült werden.
Das folgende Verfahren der 8–14 kann unter Verwendung von hierin beschriebenen Systemen, Komponenten und Vorrichtungen implementiert werden, kann jedoch alternativ unter Verwendung anderer geeigneter Systeme, Komponenten und Vorrichtungen implementiert werden.
Unter Bezug nun auf 8 ist eine Routine 800 zum Steuern des Motorbetriebs, der Kraftstoffdampfsteuerung und der Abgasemissionssteuerung gezeigt. Die Routine 800 kann während einer Aufwärmbedingung arbeiten, wie zum Beispiel während der Motor oder das Abgas sich von Umgebungstemperaturen auf seinen normalen Betriebstemperaturbereich erwärmt.
Zuerst ermittelt die Routine bei 810, ob ein Motorstart vorliegt. Die Routine kann zum Beispiel ermitteln, ob der Motor aus dem Ruhezustand gestartet wird. Zusätzlich oder alternativ kann die Routine ermitteln, ob der Motor mittels eines Motoranlassbetriebs gestartet wurde. Wenn ein Motorstart vorliegt, rückt die Routine zu 812 vor, wo die Routine die Temperatur der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung auf der Grundlage verschiedener Parameter schätzt oder misst. In einem Beispiel kann die Routine die Temperatur der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung auf der Grundlage einer Motor-Abschaltzeit (Durchnässzeit), der Umgebungstemperatur, der Motorkühlmitteltemperatur und der Ansaugluftfüllungstemperatur ermitteln. Alternativ oder zusätzlich kann die Routine die Temperatur der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung auf der Grundlage eines oder mehrerer in dem Auslasskanal 35 oder dem Abgaskrümmer 48 befindlichen/r Abgastemperatursensors/en ermitteln. Des Weiteren kann die Routine die Temperatur einer Schadstoffbegrenzungsvorrichtung auf der Grundlage eines an der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung angebrachten Temperatursensors ermitteln.
Bei 814 ermittelt die Routine einen Temperaturschwellwert auf der Grundlage der Betriebsbedingungen. Eine beispielhafte Vorgehensweise zum Ermitteln des Temperaturschwellwerts ist hierin unter Bezug auf 9 beschrieben. Alternativ kann ein feststehender Temperaturschwellwert verwendet werden. In einem Beispiel korreliert der Temperaturschwellwert mit einer Katalysatoranspringtemperatur. Als Nächstes rückt die Routine zu 816 vor, um zu ermitteln, ob das Speichern von im Abgas erzeugten Kohlenwasserstoffen in der Rückhalteanlage 22 aktiviert ist, und, wenn dies nicht der Fall ist, diesen Ablauf zu beenden. Ein solcher Vorgang kann auf der Grundlage verschiedener Bedingungen, darunter, ob eine Kohlenwasserstoffspeicherfähigkeit der Rückhalteanlage 22 größer als ein Schwellwert ist, angepasst werden. Zum Beispiel kann die Routine das Speichern in der Rückhalteanlage 22 zulassen, wenn die Speicheranlage 22 während des vorhergehenden Motorbetriebs gespült wurde. Zusätzlich kann die Routine das Speichern von Kohlenwasserstoffen in der Rückhalteanlage 22 zulassen, wenn die Temperatur der Rückhalteanlage 22 niedriger ist als eine maximale Speichertemperatur. Des Weiteren kann die Routine das Speichern von Abgaskohlenwasserstoffen in der Rückhalteanlage 22 auf der Grundlage einer Kraftstoffeigenschaft des in dem Motor verbrannten Kraftstoffs zulassen, wie zum Beispiel einer Alkoholmenge in dem Kraftstoff, wobei die Alkoholmenge in dem Kraftstoff während eines vorhergehenden Motorbetriebs gelernt werden kann. Auf diese Weise kann das Enden des Leitens von Abgas zu der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22 angepasst werden, um die verschiedenen Speichereigenschaften von verschiedenen Kraftstoffen zu nutzen. Zum Beispiel kann das Leiten bis zu höheren Speichermengen oder für eine längere Dauer fortgesetzt werden, wenn Kraftstoffe mit höherem Alkoholgehalt verglichen mit Kraftstoffen mit niedrigerem Alkoholgehalt verbrannt werden. Des Weiteren kann die Routine das Speichern von Kohlenwasserstoffen in der Rückhalteanlage 22 zulassen, wenn eine Motordurchnässzeit (z. B. eine Motor/Fahrzeug-Abschaltzeit) größer als ein Schwellenbetrag ist. Auf diese Weise kann der Motor zum Beispiel während heißer Neustarts Abgase durch die Abgasanlage 35 leiten und die Rückhalteanlage 22 umgehen.
Wenn die Antwort bei 816 Ja lautet, rückt die Routine vor zu 818, um zu ermitteln, ob die Temperatur der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 70 niedriger ist als die bei 814 ermittelte Schwellentemperatur. Wenn dies der Fall ist, rückt die Routine zu 820 vor, um ein oder mehrere der Abgasventile (z. B. 24) zu betreiben, um Abgas durch die Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22 und insbesondere durch einen oder mehrere Kohlenwasserstofffilter zu leiten. Zum Beispiel kann das Steuersystem 14 abhängig von der Anlagenkonfiguration ein oder mehrere Abgasventile anpassen, um Abgas von stromabwärts der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 70 zu der und durch die Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22 zu leiten, bevor es an die Atmosphäre abgelassen oder zu dieser geleitet wird. In einem Beispiel betreibt die Routine die Anlage in BETRIEBSART A, was hierin vorstehend beschrieben ist. Des Weiteren kann die Anlage im Wesentlichen mit Zündsteuerzeiten bei Spitzendrehmoment-Zeiten arbeiten oder kann mit einem Spätzündungsbetrag arbeiten, abhängig von den Betriebsbedingungen, wie sie hierin zum Beispiel unter Bezug auf 10 beschrieben sind.
Als Nächstes schätzt die Routine bei 822 eine Menge von in der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22 gepeichertem Kohlenwasserstoff, wie zum Beispiel die Menge des in dem HC-Filter 310 gespeicherten Kohlenwasserstoffs. Die Routine kann die Menge der gespeicherten Kohlenwasserstoffe auf der Grundlage der Abgasströmungsgeschwindigkeit, der Abgastemperatur, der Temperatur der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22, der Motordrehzahl und verschiedener anderer Parameter schätzen.
Wenn die Antwort entweder bei 816 Nein lautet oder bei 818 Ja lautet, rückt die Routine zu 824 vor, um die Abgasventile zu betreiben, um Abgas von der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 70 so zu leiten, dass sie die Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22 umgehen und der Atmosphäre durch die Leitung 35 zugeführt werden. Des Weiteren kann das Abgas, wie hierin angemerkt, durch verschiedene zusätzliche Schadstoffbegrenzungsvorrichtungen und/oder Schalldämpfer geleitet werden, bevor es der Atmosphäre zugeführt wird. In einem Beispiel betreibt die Routine während des Schritts von 824 den Motor, um die Abgastemperatur zu erhöhen, wodurch die Zündzeit ausreichend hinter die MBT-Zeit verzögert wird sowie die Verbrennung bei einem leicht mageren Kraftstoff/Luft-Verhältnis in dem Brennraum durchgeführt wird. Des Weiteren kann der Schritt von 824 dazu führen, dass die Anlage nicht in BETRIEBSART A arbeitet, obwohl die Anlage in den BETRIEBSARTEN B und C arbeiten kann oder auch nicht, wie hierin des Weiteren unter Bezug auf 8 beschrieben ist.
Von 824 oder 822 rückt die Routine zu 826 vor, um zu ermitteln, ob das Spülen der gespeicherten Kohlenwasserstoffe aus der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22 ausgeführt werden soll (zum Beispiel, ob die Anlage in BETRIEBSART C arbeiten kann). In einem Beispiel zeigt die Routine von 11 ein Beispiel des Ermittelns, ob die Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22 zu spülen ist. Das Einleiten des Spülens der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22 kann auf der Grundlage verschiedener Motor- und Fahrzeugbetriebsparameter erfolgen, darunter die in der Rückhalteanlage 22 gespeicherte Menge von Kohlenwasserstoff (wie zum Beispiel die in dem HC-Filter 310 gespeicherte Menge von Kohlenwasserstoffen), die Temperatur der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 70, die Temperatur der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage, die Kraftstofftemperatur, die Zahl von Starts seit dem letzten Spülen, die Kraftstoffeigenschaften (wie zum Beispiel die Alkoholmenge in dem verbrannten Kraftstoff) und verschiedene andere. In einem Beispiel ermittelt die Routine bei 826, ob die Abgase während des aktuellen Motorstarts zu der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22 geleitet wurden. In einem bestimmten Beispiel kann das Einleiten des Spülens so angepasst werden, dass es bei höheren Temperaturen eingeleitet wird, wenn die Alkoholmenge in dem Kraftstoff ansteigt.
Wenn die Antwort bei 826 Ja lautet, rückt die Routine zu 828 vor, um die Abgasventile so zu betreiben, dass Frischluft durch die Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22 und in den Einlasskanal 42 des Motors 10 gesaugt wird, was den Betrieb der Anlage in BETRIEBSART C umfassen kann. Der Motor 10 arbeitet dann, um die Dämpfe zusammen mit dem eingespritzten Kraftstoff und der Ansaugluft einzulassen und die Verbrennung derselben durchzuführen. Als Nächstes schätzt die Routine bei 830 die Menge von gespülten Kohlenwasserstoffen aus der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22 (welche einem HC-Filter und/oder einem Spülspeicherbehälter zugeordnet sein kann) auf der Grundlage verschiedener Parameter, darunter die Menge von gespeicherten Kohlenwasserstoffen sowie Rückmeldungsinformationen von den Sensoren für das Kraftstoff/Luft-Verhältnis des Abgases. In einem Beispiel können die Rückmeldungen von einem Abgassauerstoffsensor verwendet werden, um die geschätzte Menge von in dem HC-Filter gespeicherten Kohlenwasserstoffen zu lernen oder zu aktualisieren, um die Degradation des HC-Filters auf der Grundlage einer solchen Schätzung zu ermitteln. Des Weiteren kann die Routine auch die Drosselsteuerung des Motors anpassen, um einen Menge von Spülgasen, welche durch einen Spülspeicherbehälter, HC-Filter oder beide gesaugt werden, anzupassen.
Bei der Antwort Nein bei 826 Nein oder von 830 rückt die Routine zu 832 vor. Bei 832 ermittelt die Routine, ob von dem Kraftstofftank erzeugte Kohlenwasserstoffdämpfe zu spülen sind, falls solche Dämpfe nicht bei 828 gespült wurden oder bei 828 nicht ausreichend gespült wurden. Eine beispielhafte Routine zum Ermitteln, ob von dem Kraftstofftank erzeugte Dämpfe zu spülen sind, ist unter Bezug auf 12 beschrieben. Wenn die Antwort bei 832 Ja lautet, rückt die Routine zu 834 vor, um die Abgasventile zu betreiben, um von dem Kraftstofftank erzeugte Dämpfe aus der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22 zu spülen, was das Betreiben der Anlage in BETRIEBSART C umfassen kann. Ansonsten rückt die Routine bei Antwort Nein bei 832 oder von 834 zum Ende vor.
Während dies in 8 nicht spezifisch dargestellt ist, kann das Steuersystem die Anlage auch in BETRIEBSART B betreiben, wenn die Anlage nicht in BETRIEBSART A oder C arbeitet. Alternativ kann BETRIEBSART B auf der Grundlage verschiedener Betriebsbedingungen, darunter die Umgebungstemperatur, die Kraftstofftemperatur und andere, selektiv aktiviert werden.
Zusätzlich ist es durch entsprechende Berücksichtigung der Temperatur möglich, des Weiteren eine Steuerung des Leitens von Abgas zu der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage und des Spülens der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage zu dem Motoreinlass vorzusehen, um warme Motorneustartbedingungen zu berücksichtigen. Zum Beispiel kann die Anlage die Motorkühlmitteltemperatur und die Katalysatortemperatur beim Aktivieren der Routine und dem Einleiten des Spülens so berücksichtigen, dass, wenn die Kühlmitteltemperatur über einem Neustartschwellwert bei warmem Motor liegt und/oder die Katalysatortemperatur über einem Neustartschwellwert bei warmem Motor liegt, das Leiten von Abgas zu der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage deaktiviert wird und das Spülen eingeleitet wird, sobald das Anlassen/Hochlaufen des Motors abgeschlossen ist.
Unter Bezug nun auf 9 wird Routine 900 zum Ermitteln eines Temperaturschwellwerts, unter dem Abgase zu der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22 geleitet werden können, beschrieben. Zuerst ermittelt die Routine bei 910 eine Kraftstoffzusammensetzung. In einem Beispiel kann die Routine eine Alkoholkonzentration und/oder Kraftstoffmischung des in dem Tank 20 gespeicherten Kraftstoffs ermitteln. Die Alkoholkonzentration kann auf der Grundlage von Rückmeldungen von den Abgassauerstoffsensoren gelernt werden, welche einen Hinweis auf eine Verschiebung des stöchiometrischen Kraftstoff/Luft-Verhältnisses geben. Zusätzlich oder alternativ kann die Routine eine Alkoholkonzentration des Kraftstoffs auf der Grundlage eines Kraftstoffkonzentrationssensors ermitteln. Zu beachten ist, dass die Routine eine relative Alkoholmenge in einem Benzinkraftstoff oder verschiedenen anderen Kraftstoffzusammensetzungen ermitteln kann.
Als Nächstes ermittelt die Routine bei 912 eine Kraftstofftemperatur. In einem Beispiel kann die Routine die Kraftstofftemperatur von einem mit dem Kraftstofftank 20 verbundenen Kraftstofftemperatursensor messen. Alternativ kann die Routine die Kraftstofftemperatur auf der Grundlage verschiedener Parameter, darunter der Motorkühlmitteltemperatur, der Umgebungslufttemperatur, und/oder verschiedener anderer schätzen.
Als Nächstes ermittelt die Routine bei 914 einen Temperaturschwellwert auf der Grundlage der Kraftstofftemperatur und der Zusammensetzung/des Aufbaus von 912 bzw. 910. Zusätzlich kann die Routine den Schwellwert auf der Grundlage zusätzlicher Betriebsbedingungen ermitteln, darunter Alterung des katalytischen Materials der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 70. In einem Beispiel kann die Routine den Temperaturschwellwert erhöhen, wenn die Menge von Alkohol in der Kraftstoffmischung zunimmt. Auf diese Weise ist es möglich, den Temperaturbereich anzupassen, bei dem Abgas zu einem Kohlenwasserstofffilter in der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22 geleitet wird. Im Einzelnen kann ein solcher Betrieb die verschiedenen Speichereigenschaften des Filters nutzen, wenn sich die Menge von Alkohol in dem Kraftstoff verändert. Zum Beispiel können Kraftstoffe bei sich veränderndem Alkoholgehalt verschiedene Adsorptions- und/oder Desorptionseigenschaften aufweisen. Des Weiteren kann Wasser in dem Abgas die Temperatur beeinflussen, bei der das Speichern/Freisetzen von Kohlenwasserstoffspezies erfolgt. Wenn sich der Alkoholgehalt des Kraftstoffs ändert, können in dem Abgas verschiedene HC-Ketten erzeugt werden, wodurch die verschiedenen Speicher/Freisetzungseigenschaften erzeugt werden. In einem bestimmten Beispiel können HCs bei steigendem Alkoholgehalt in dem Kraftstoff bis zu höheren Temperaturen gefiltert werden, und deshalb kann das Beenden oder das Reduzieren des Betriebs in BETRIEBSART A bis zu höheren Temperaturen bei erhöhtem Alkoholgehalt in dem Kraftstoff verzögert werden.
Unter Bezug nun auf 10 wird eine beispielhafte Routine 1000 zum Steuern des Verbrennungs-Kraftstoff/Luft-Verhältnisses während des Motorstarts auf der Grundlage der Art der Abgasleitung und/oder des Spülens der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage gezeigt.
Zuerst ermittelt die Routine bei 1010, ob der Motor gerade startet, wie zum Beispiel unter Bezug auf 810 beschrieben ist. Ist dies der Fall, rückt die Routine zu 1012 vor, um zu ermitteln, ob die Anlage Gas zu der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22 leitet (z. B. ob ein Betrieb in BETRIEBSART A vorliegt). Ist dies der Fall, rückt der Ablauf zu 1014 vor, um das Verbrennungs-Kraftstoff/Luft-Verhältnis auf der Grundlage der Motorkühlmitteltemperatur sowie verschiedener anderer Parameter zu ermitteln. Als Nächstes arbeitet die Routine bei 1016 bei dem ausgewählten Kraftstoff/Luft-Verhältnis mit verringerter oder keiner Spätzündung, wie zum Beispiel durch Arbeiten bei MBT-Zeitsteuerung, möglicherweise sogar während Bedingungen, bei denen die Temperatur der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung (z. B. Katalysator in dem Ablass) wesentlich unter deren Anspringtemperatur liegt. In einem Beispiel kann das bei 1014 gewählte Kraftstoff/Luft-Verhältnis anfänglich während des Starts leicht mager sein, und nach dem Anlassen und Hochlaufen der Motordrehzahl kann das gewählte Kraftstoff/Luft-Verhältnis ungefähr stöchiometrisch oder leicht fett sein. Alternativ kann das Kraftstoff/Luft-Verhältnis auf der Grundlage der Menge von in der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22 gespeicherten Kohlenwasserstoffen (wie zum Beispiel der Menge von in dem HC-Filter 310 gespeicherten Kohlenwasserstoffe) ausgewählt werden. Zum Beispiel kann mit Ansteigen der in der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22 gespeicherten Kohlenwasserstoffmenge das Verbrennungs-Kraftstoff/Luft-Verhältnis entsprechend höher angepasst werden (z. B. weniger fett oder magerer).
Wenn die Antwort bei 1012 Nein lautet, rückt die Routine zu 1018 vor, um zu ermitteln, ob die Temperatur der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 70 niedriger als eine Anspringtemperatur ist. Wenn die Antwort bei 1018 Nein lautet, betreibt die Routine den Motors weiter, um ein ungefähr stöchiometrisches Kraftstoff/Luft-Verhältnis mit selektiver Anpassung der Spätzündung (z. B. im Wesentlichen keine Spätzündung, sofern diese nicht zur Klopfdämpfung, Drehzahlreduktion, etc. erforderlich ist) zu verbrennen. Wenn die Antwort bei 1018 Ja lautet, rückt die Routine alternativ zu 1022 vor, um den Motor so zu betreiben, dass er ein nahezu stöchiometrisches oder leicht mageres Kraftstoff/Luft-Verhältnis mit stärker verzögerten Zündzeiten als bei dem Betrieb bei 1016 und/oder 1020 verbrennt. Ansonsten betreibt die Routine den Motor bei 1020 so, dass er ein stöchiometrisches Kraftstoff/Luft-Verhältnis mit selektiver Anpassung der Spätzündung verbrennt, mit einer geringeren Verzögerung als bei 1022. Zum Beispiel können die Zündzeiten auf der Grundlage der Katalysatortemperatur um einen Betrag verzögert werden.
Als noch ein weiteres Beispiel kann die Anlage somit in mehreren Zündzeitverzögerungsbetriebsarten auf der Grundlage dessen, ob Abgase zu der Kohlenwasserstoffrückhaltevorrichtung geleitet werden, arbeiten. Zum Beispiel können die Betriebsarten eine erste Betriebsart umfassen, bei der die Routine Abgase zu der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage leitet und während zumindest eines Teils der ersten Betriebsart mit Zündung bei einer ersten Steuerzeit und mit einem ersten Kraftstoff/Luft-Verhältnis des Motors/Abgases arbeitet; und einer zweiten Betriebsart, bei der die Routine die Kohlenwasserstoffrückhalteanlage umgeht und zumindest während eines Teils der zweiten Betriebsart mit Zündung bei einer zweiten Steuerzeit, die gegenüber der ersten Steuerzeit verzögerter ist, oder bei einem zweitem Kraftstoff/Luft-Verhältnis des Motors/Abgases, das magerer als das erste Abgas-Kraftstoff/Luft-Verhältnis ist, arbeitet. In einem bestimmten Beispiel wird die zweite Betriebsart nach der ersten Betriebsart ausgeführt, beide während eines gemeinsamen Motorstarts, wobei die erste Betriebsart bei einer niedrigern Temperatur der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung ausgeführt wird als die zweite Betriebsart. Des Weiteren kann das erste Kraftstoff/Luft-Verhältnis während eines ersten Teils mager sein und kann während eines zweiten Teils der Betriebsart stöchiometrisch oder fett sein. Alternativ kann die erste Betriebsart während eines ersten Motorstarts ausgeführt werden, und die zweite Betriebsart kann während eines zweiten Motorstarts ausgeführt werden, wobei die Kohlenwasserstoffrückhalteanlage während des zweiten Starts eine größere Menge von Kohlenwasserstoffen gespeichert haben kann als während des ersten Starts.
Von 1020 ermittelt die Routine als Nächstes bei 1024, ob Spülen der Rückhalteanlage 22 vorliegt, einschließlich des Spülens von einem oder beiden der gespeicherten Kraftstofftankdämpfe und der gespeicherten Abgaskohlenwasserstoffe. Ist dies der Fall, rückt die Routine zu 1026 vor, wo das Steuersystem die Kraftstoffeinspritzmenge als Reaktion auf Rückmeldungen von einem oder mehreren Abgassauerstoffsensoren anpasst, um eine stöchiometrische Verbrennung und das Lernen einer Menge von Kohlenwasserstoffen, welche von der Rückhalteanlage 22 gespült werden, und/oder eine Menge von in der Rückhalteanlage 22 gespeicherten Kohlenwasserstoffen aufrecht zu erhalten. Des Weiteren kann die Routine die Drosselstellung als Reaktion auf eine Menge von durch die Kohlenwasserstoffrückhalteanlage gesaugter Frischluft anpassen. Zum Beispiel kann die Routine die Drossel schließen, wenn der Spülenvorgang eingeleitet wird, um ein zusätzliches Strömen auszugleichen.
In einem Beispiel kann der Motor ein Soll-Kraftstoff/Luft-Verhältnis durch Betreiben von manchen Zylindern in einem magereren als dem Soll-Kraftstoff/Luft-Verhältnis (z. B. stöchiometrisch) und von manchen Zylindern in einem fetteren als dem Soll-Kraftstoff/Luft-Verhältnis vorsehen. Ein solcher Betrieb kann in der Hinsicht vorteilhaft sein, dass er zusätzliche exotherme Abgaswärme erzeugen kann, während immer noch ein stöchiometrisches Kraftstoff/Luft-Verhältnis des Abgases vorgesehen wird. In einem Beispiel kann ein solcher geteilter Kraftstoff/Luft-Verhältnis-Betrieb während 1016 vorgesehen werden, zum Beispiel um ein verstärktes Beheizen der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung zu ermöglichen. Des Weiteren können durch Verwenden eines HC-Filters in der Rückhalteanlage 22 zum Beispiel sämtliche verbleibende Kohlenwasserstoffe, welche die Vorrichtung 70 verlassen, gefiltert werden, um die gewünschten Emissionswerte aufrecht zu erhalten.
Unter Bezug nun auf 11 ist eine Routine zum Ermitteln, ob die im Abgas erzeugten Kohlenwasserstoffe von der Rückhalteanlage 22 zu spülen sind, beschrieben. In einem Beispiel ermittelt die Routine von 11, ob das Kraftstofftankdampfspeichern (z. B. BETRIEBSART B) zu beenden ist und zum Spülen (z. B. BETRIEBSART C) überzugehen ist.
Zuerst ermittelt die Routine bei 1110, ob eine HC-Rückhaltevorrichtung, wie zum Beispiel ein HC-Filter oder ein Speicherbehälter, der Anlage 22 betrieben wurde, um Kohlenwasserstoffe während des Motorstarts zu speichern. Ist dies der Fall, rückt die Routine zu 1112 vor, um zu ermitteln, ob die Anlage gerade Kraftstofftankdämpfe spült. Ist dies nicht der Fall, rückt die Routine zu 1114 vor, um zu ermitteln, ob eine Abgastemperatur, wie zum Beispiel die Temperatur der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung, über einer Schwelletemperatur, wie zum Beispiel dem Schwellenwert von 818, liegt. Der Schwellenwert kann zum Beispiel, auf der Grundlage des Alkoholgehalts von Kraftstoff in dem Kraftstofftank und welcher in den Motor eingespritzt wird, angepasst werden.
Wenn die Antwort bei 1114 Ja lautet, rückt die Routine zu 1116 vor, um zu ermitteln, ob die Menge der in der Rückhalteanlage 22 gespeicherten Kohlenwasserstoffe (zum Beispiel die Menge der in dem HC-Filter 310 gespeicherten Kohlenwasserstoffe) größer als ein Schwellwert ist. Ist dies der Fall, rückt die Routine zu 118 vor, um zu ermitteln, ob das Kraftstoff/Luft-Verhältnis der Verbrennung in dem Motor 10 in etwa das stöchiometrische Verhältnis ist. Ist dies der Fall, rückt die Routine zu 1120 vor, um die Rückhalteanlage zu spülen, wie zum Beispiel, um einen HC-Filter und/oder Speicherbehälter zu spülen (z. B. in BETRIEBSART C zu arbeiten).
In einem Beispiel kann der Betrieb von 11 nach dem Motorstart oder während Startbedingungen, wie zum Beispiel während Startbedingungen mit heißem Motor, ausgeführt werden.
Unter Bezug nun auf 12 ist eine Routine zum Ermitteln, ob die in dem Kraftstofftank erzeugten Kohlenwasserstoffe von der Rückhalteanlage 22 zu spülen sind, beschrieben. In einem Beispiel ermittelt die Routine von 12, ob das Kraftstofftankdampfspeichern (z. B. BETRIEBSART B) zu beenden ist und zum Spülen (z. B. BETRIEBSART C) überzugehen ist. In einem Beispiel können die Routinen der 11 und 12 miteinander koordiniert werden, wie zum Beispiel, wenn das Kraftstofftankdampfspülen und das Spülen von im Abgas erzeugtem Kohlenwasserstoff gleichzeitig auftreten. In einem weiteren Beispiel werden die Routinen von 11 und 12 unabhängig voneinander ausgeführt, zum Beispiel wenn Kraftstofftankdampfspülen und das Spülen von im Abgas erzeugtem Kohlenwasserstoff unabhängig voneinander auftreten.
Zuerst ermittel die Routine bei 1210, ob eine HC-Rückhaltevorrichtung, wie zum Beispiel ein HC-Filter oder ein Speicherbehälter, von Anlage 22 gerade gespült wird. Ist dies der Fall, endet die Routine. Ansonsten rückt die Routine zu 1212 vor, um zu ermitteln ob ein Motorstart vorliegt, wie zum Beispiel hierin beschrieben ist. Ist dies nicht der Fall, rückt die Routine zu 1214 vor, um das Kraftstoffdampfspülen mit adaptivem Lernen von Kraftstoffeinspritzventilfehlern, MAF-Sensor-Fehlern, etc. zu koordinieren, und dann rückt die Routine zu 1216 vor, um das Spülen von Kraftstofftankdämpfen zu dem Einlass auszuführen, was bei 1214 koordiniert wurde.
Wenn die Antwort bei 1212 Ja lautet, rückt die Routine zu 1218 vor, um zu ermitteln, ob das Verbrennungs-Kraftstoff/Luft-Verhältnis ungefähr dem stöchiometrischen Kraftstoff/Luft-Verhältnis entspricht (siehe 10). Ist dies nicht der Fall, lässt die Routine Spülen nicht zu, zum Beispiel wenn HEGO-Sensoren verwendet werden, das es schwierig sein kann, das Kraftstoff/Luft-Verhältnis bei Vorliegen eines Spülvorgangs zu steuern. Ist dies der Fall, rückt die Routine zu 1220 vor, um zu ermitteln, ob die Anlage derzeit arbeitet, um Abgase durch die Rückhalteanlage 22 zu leiten. Ist dies der Fall, endet die Routine (in dem Fall, in dem das Spülen und das Speichern nicht gleichzeitig auftreten). Ansonsten rückt die Routine zu 1216 vor, um die Rückhalteanlage zu dem Einlass zu spülen.
Unter Bezug nun auf 13 ist eine Routine zum Ermitteln beschrieben, ob Abgase während anderer Bedingungen als dem Motorstartbetrieb, wie zum Beispiel anderen Motorbetriebsbedingungen, bei denen der Motor dreht und/oder das Kraftfahrzeug fährt, zu der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22 zu leiten sind. Die Routine von 13 kann nach Start/Aufwärmvorgängen des Motors verwendet werden, wie zum Beispiel den hierin vorstehend beschriebenen.
Zum Beispiel kann der unter Bezug auf 13 beschriebene Betrieb während Zylinderventildeaktivierungsbedingungen von einem oder mehreren Zylindern (z. B. einem Betrieb eines Motors mit veränderlichem Hubvolumen (VDE)), bei dem die Temperatur einer Schadstoffbegrenzungsvorrichtung unter eine Aktivierungs- oder Anspringtemperatur fallen kann, vorteilhaft sein. Unter solchen Bedingungen können die verbleibenden aktiven Zylindern stöchiometrisch oder leicht fett arbeiten und die Abgase können der Rückhalteanlage 22 zum Speichern überschüssiger Kohlenwasserstoffe, welche aus der gekühlten Schadstoffbegrenzungsvorrichtung austreten, zugeführt werden. Des Weiteren kann es während des Betriebs des Abschaltens von Kraftstoff beim Abbremsen (DFSO) oder nach Reaktivierung von DFSO-Zylindern, wobei eine beträchtliche Menge von frischem, sauerstoffreichem Gas in der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung gespeichert wird, wodurch die katalytische Reaktion von Emissionen von dem Motor sowie seine Temperatur reduziert wird, vorteilhaft sein. Dies kann besonders vorteilhaft sein beim Reaktivieren der Verbrennung nach einem DFSO, wobei das Verbrennungs-Kraftstoff/Luft-Verhältnis während der Reaktivierung im Wesentlichen fett ist, um den gespeicherten Sauerstoff zu reduzieren und den Soll-Sauerstoffspeicherzustand des Katalysators wieder herzustellen. Der Betrieb von 13 kann auch während überhöhten Katalysatortemperaturen verwendet werden (wie zum Beispiel, wenn die Katalysatortemperatur über der für die aktuellen Bedingungen maximal zulässigen Temperatur liegt), wobei der Motor fett betrieben wird, um die Katalysatortemperatur zu reduzieren.
In noch einem weiteren Beispiel kann die Routine der Abgase zu der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22 während anderer Bedingungen als dem Motorstartbetrieb verwendet werden, um die Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22 für nachfolgendes Spülen zu beheizen. Zum Beispiel kann, sobald die Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22 ausreichend beheizt ist, der Spülbetrieb aktiviert werden. Dies kann vorteilhaft sein, wenn die Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22 unter einer Schwelltemperatur liegt, und würde sonst eine langsame und/oder ineffiziente Kohlenwasserstofffreisetzung und/oder -desorption bewirken.
Unter Bezug nun spezifisch auf 13 ermittelt die Routine bei 1310, ob ein Motorstart vorliegt, wie zum Beispiel hierin beschrieben ist. Ist dies der Fall, rückt die Routine zu 1312 vor, um zu ermitteln, ob die Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22 seit dem Motorstart des vorliegenden Motorbetriebs gespült wurde und/oder ob die Menge der Kohlenwasserstoffe und Kraftstoffdämpfe, welche schätzungsweise in der Anlage 22 gespeichert sind, unter einem Schwellwert liegen. Zum Beispiel kann die Routine ermitteln, ob die Menge der in dem HC-Filter 310 gespeicherten Kohlenwasserstoffe unter einem Schwellwert liegt.
Ist dies der Fall, rückt die Routine zu 1314 vor, um zu ermitteln, ob ausgewählte Bedingungen vorliegen. In einem Beispiel umfassen die ausgewählten Bedingungen, wenn ein erhöhtes Potential für einen Kohlenwasserstoffdurchbruch von der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 70 über einem Schwellwert liegt. In einem weiteren Beispiel umfassen die ausgewählten Bedingungen ein Kraftstoff-Abschalten von einem oder mehreren Zylindern bei Abbremsen und/oder die Reaktivierung nach solchen Bedingungen. In einem noch anderen Beispiel umfassen die ausgewählten Bedingungen, wenn das Abgas-Kraftstoff/Luft-Verhältnis von dem Motor ausreichend unterstöchiometrisch ist (z. B. fetter als ein Schwellwert). In einem noch anderen Beispiel umfassen die ausgewählten Bedingungen, wenn ein oder mehrere Zylindern deaktiviert ist/sind, zum Beispiel wenn Einlass- und Auslassventile während des 4-Takt-Zyklus geschlossen gehalten werden. Ist dies der Fall, rückt die Routine zu 1316 vor, um die Auslassventile so zu betreiben, dass Abgas durch die Kohlenwasserstoffrückhalteanlage 22 geleitet wird (z. B. Arbeiten in BETRIEBSART A).
Aus diese Weise kann selbst während Nichtstartbedingungen des Motors eine verbesserte Emission erreicht werden. Ferner versteht sich, dass zusätzliches Spülen nach dem Speicherbetrieb von 1316 während des folgenden Motorbetriebs ausgeführt werden kann, sobald der Betrieb bei 316 geendet hat.
In einem bestimmten Beispiel kann die Routine während anderen Bedingungen als einem Motorstart, bei denen die katalytische Schadstoffbegrenzungsvorrichtung über ihrer Anspringtemperatur liegt, Abgas zu der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage leiten, wenn die Temperatur der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage unter einem Schwellenwert liegt, wobei der Ablauf fortläuft, bis die Kohlenwasserstoffrückhalteanlage eine Schwellenspültemperatur erreicht, und dann lässt der Ablauf Abgase an die Atmosphäre ab, wobei die Kohlenwasserstoffanlage umgangen wird, und spült die Kohlenwasserstoffanlage zu dem Motoreinlass.
Wie in 14 erwähnt, kann das Steuersystem eine Ermittlung von Degradation der Rückhalteanlage 22 ermöglichen, zum Beispiel um eine Degradation zwischen einem Spülbehälter und einem HC-Filter zu ermitteln und zu unterscheiden. In manchen Beispielen kann die aus Rückmeldungen des Abgassauerstoffsensors gelernte Spül-Kohlenwasserstoffkonzentration und die Anpassung der Kraftstoffeinspritzung unabhängige Schätzungen der Kohlenwasserstoffspeicherung vorsehen, zum Beispiel wenn ein Kraftstofftankbehälter (z. B. 422) eine andere Temperatur als ein HC-Filter (z. B. 310) aufweist. Alternativ kann die gelernte Kohlenwasserstoffmenge während des Spülens zum Ermitteln von Leistung eines HC-Filters verwendet werden, der beladen und dann während einer Bedingung mit wenig oder keiner Kraftstofftankdampferzeugung gespült wurde, bevor die Kraftstofftankdämpfe ausreichend gespült wurden. Bei einem anderen spezifischen Beispiel kann der HC-Filter beruhend auf dem Detektieren einer Änderung einer Temperaturbedingung von Gas während Spülen von Gasen durch den Filter diagnostiziert werden. Nachstehend werden hierin verschiedene Beispiele sowie zusätzliche Diagnoseansätze beschrieben.
In den folgenden Beispielen wird die Diagnostik bezüglich des Beispiels eines kohlenstoffbasierten Kohlenwasserstofffilters, der in der Rückhalteanlage 22 verbaut ist, beschrieben. Ferner wird der Betrieb in dem Beispiel beschrieben, bei dem nach einem Startvorgang der Abgasstrom durch den HC-Filter umgeleitet wird, bis die Schadstoffbegrenzungsvorrichtung ausreichend erwärmt ist und einen erwünschten. Umwandlungswirkungsgrad erreicht hat. Ferner werden nach dem Speichern die zurückgehaltenen Kohlenwasserstoffe dann durch Strömenlassen von Luft durch den HC-Filter zur Verbrennung zurück in den Motor gespült. Der Spülstrom kann in Reihe oder parallel zu der Aktivkohlebehälterspülung der im Kraftstofftank erzeugten Verdampfungsemissionen erfolgen. Die folgende Diagnostik kann aber auch bei verschiedenen anderen Systemkonfigurationen und Betriebsarten angewendet werden.
Die folgende Diagnostik kann als Funktions- und/oder Schwellenwertüberwachung verwendet werden. Die Funktionsüberwachung kann ermitteln, ob eine Vorrichtung angeschlossen ist und wie erwartet funktioniert, während eine Schwellenwertüberwachung die Wirksamkeit der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung ermitteln kann.
Eine mögliche Degradationsbetriebsart kann eine schwingungsbedingte und mechanische Beschädigung der Kohle in dem HC-Filter umfassen – z. B. können Kohlenkörnchen zerbrechen und verschleißen. Dadurch kann die HC-Filterfähigkeit des Filters verringert werden, wenn die Kohlenkörnchen auseinander brechen und möglicherweise aus dem Endrohr verloren gehen. Wird genügend Kohle verloren oder zusammengepresst und wird das Volumen des Filters nicht länger gefüllt, kann ein Teil des Abgases das Kohlebett umgehen und die Endrohremissionen können zunehmen. Somit nutzt ein Ansatz eine Überwachung, die einen Verlust des Kohlenvolumens als Schwellenwertüberwachung detektiert.
Bei einem ersten Ansatz kann das Steuersystem die Temperatur an dem Auslass des HC-Filters während des Filterns und Spülens messen. Nach einem Kaltstart wird erwartet, dass die Temperatur an dem Auslass bei Aufwärmen der Abgasanlage ansteigt. Dies zeigt an, dass das System mit der Abgasanlage verbunden ist und dass die zum Umleiten des Stroms zu dem Filter verwendeten Ventile funktionieren. Nachdem zugelassen wird, dass der Strom den Filter umgeht, sollte sich die Temperatur stabilisieren, was anzeigt, dass die Ventile ihren Zyklus ordnungsgemäß durchlaufen haben. Ein weiterer Temperaturanstieg würde anzeigen, dass der Filter immer noch Abgasen ausgesetzt ist. Während des Spülzyklus sollte die Temperatur fallen, wenn Frischluft in den Filter eingelassen wird.
Bei einem zweiten Ansatz kann die Druckdifferenz über dem Kohlenbett des HC-Filters während des Zurückhaltens oder Spülens als Hinweis auf das Vorhandensein einer Strömbeschränkung aufgrund der Kohle gemessen werden. Ein Kohlenverlust würde bei einer vorgegebenen Strömungsgeschwindigkeit zu einer Abnahme der Druckdifferenz führen. Es können ein oder mehrere Drucksensoren stromaufwärts und/oder stromabwärts des HC-Filters angebracht werden.
Bei einem dritten Ansatz kann ein Kraftstoffdampf-/Kohlenwasserstoffsensor verwendet werden. Zum Beispiel kann ein HC-Sensor in dem Filterauslass die Wirksamkeit des Filters während des Filters direkt messen, da eine Degradation des Filters zu einem Anstieg des HC-Durchbrechens an der Lüftungsöffnung 27 führen würde. Es kann eine Modellierung der Konzentration und Zusammensetzung des Abgases als Funktion von Drehzahl/Last/Spätzündung/Temperaturen und/oder gesamtem verbrauchten Kraftstoff seit Start zusammen mit der erwarteten Abnahme des HC vor dem Filter aufgrund von Katalysatoranspringen verwendet werden, um das Leistungsvermögen einer Schwellenwertüberwachung zu verbessern. Alternativ könnte ein empirisches Modell des erwarteten HC aus dem Filter verwendet werden.
Bei einem vierten Ansatz können vor und nach dem HC-Filter positionierte Temperatursensoren einen Hinweis auf eine Temperaturdifferenz während der Phasen des Filters (z. B. aufgrund von Adsorption) und des Spülens (z. B. Desorption) liefern. Die Temperaturdifferenz kann auch durch den Prozentsatz des Stroms beeinflusst werden, der an dem Kohlebett (vorrangig Wasser und HC) adsorbiert und desorbiert wird. In anderen Beispielen können Temperaturabweichungen von erwarteten oder geschätzten Werten verwendet werden. In den Beispielen, die einen HC-Filter in der Abgasanlage mit einem stromabwärts befindlichen Temperatursensor verwenden, kann das System eine gefolgerte Abgastemperatur an dem Filterauslass nutzen, um eine Temperaturdifferenz zwischen der gefolgerten und tatsächlichen Temperatur an dem Filterauslass zu erzeugen. Dann kann das System beruhend auf dieser Temperaturdifferenz die Adsorptionsfunktion diagnostizieren. Ferner kann aufgrund von möglichen Fehlern bei Temperaturschätzungen die Feststellung einer Temperaturverschiebung auf der von dem Temperatursensor detektierten anfänglichen Einlasstemperatur und dann Berücksichtigen eines gemessenen Temperaturanstiegs verglichen mit einem geschätzten Temperaturanstieg während ausgewählter Bedingungen, zum Beispiel Speichern oder Spülen, beruhen. Zu beachten ist auch, dass bei manchen Beispielen die Sensoren für das Kraftstoff/Luft-Verhältnis des Abgases unter ausgewählten Bedingungen als Temperatursensor betrieben werden können.
Bei einem fünften Ansatz kann eine Positionsmessung des HC-Filters verwendet werden. Im Einzelnen können zum Verringern von die Kohle in dem Filter und/oder Behälter beschädigender Vibration die Vorrichtungen eine schwimmende Endplatte und eine oder mehrere Federn umfassen, um einen gewissen Druckwert an der Kohle beizubehalten. Wenn die Kohle trotz dieser Maßnahmen degradiert, kann die Volumenabnahme zu einer Änderung der Position der Endplatte(n) und einer Abnahme der von der Feder ausgeübten Kraft führen. Es können verschiedene Verfahren zum Detektieren der Bewegung verwendet werden, um den Kohleverlust festzustellen. In einem Beispiel können diese einen Positionssensor, einen dünnen Draht, der brechen würde, wenn die Feder verlängert wird, Kontakte, die sich öffnen würden, wenn sich die Platte bewegt, Wandler zum Messen der Federkraft oder in die Feder eingebaute dehnmessstreifenartige Vorrichtungen umfassen.
Bei einem sechsten Ansatz können Sonden, die die Leitfähigkeit des Kohlenstoffbetts messen, verwendet werden, um eine Impedanzmessung vorzusehen, die bei Verlust von Federdruck oder einer Abnahme des Kohlenvolumens zunehmen würde. Der Widerstand zwischen zwei Kontaktflächen, die auf die Oberseite des Behälters aufgelegt werden, kann einen stärkeren Anstieg zeigen, wenn das Bett sich genügend gesetzt hat, um einen Umgehungspfad für die Abgase vorzusehen. In einem Beispiel kann die Leitfähigkeit während ausgewählter Bedingungen gemessen werden, beispielsweise während Erwärmen oder nach dem Erwärmen.
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 hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu verwirklichen, wird aber zur besseren Veranschaulichung und Beschreibung vorgesehen. Ein 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.
Es versteht sich, dass die hierin offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und dass diese spezifischen Ausführungen nicht einschränkend aufgefasst werden dürfen, da zahlreiche Abänderungen möglich sind. Zum Beispiel kann die vorstehend Technologie für V-6, I-4, I-6, V-12, Boxermotoren und andere Motorarten angewandt 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.
Die folgenden Ansprüche zeigen insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen auf, welche als neuartig und nicht nahe liegend betrachtet werden. Diese Ansprüche können auf „ein” Element oder „ein erstes” Element oder eine Entsprechung desselben verweisen. Diese Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie das Integrieren eines oder mehrerer solcher Elemente umfassen, wobei sie zwei oder mehrere dieser Elemente weder fordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Abänderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche werden, ob sie nun gegenüber dem Schutzumfang der ursprünglichen Ansprüche breiter, enger, gleich oder unterschiedlich sind, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.

Claims

System für ein Fahrzeug, das einen Motor mit einem Einlass und einem Auslass aufweist, wobei das System umfasst: ein Kraftstoffsystem des Fahrzeugs; eine Kohlenwasserstoffrückhalteanlage, die selektiv mit dem Motoreinlass, dem Motorauslass und dem Kraftstoffsystem verbunden ist; wobei die Kohlenwasserstoffrückhalteanlage eine erste und zweite Kohlenwasserstoffrückhaltevorrichtung umfasst, wobei die zweite Kohlenwasserstoffrückhaltevorrichtung eine kleinere Porosität als die erste Kohlenwasserstoffrückhaltevorrichtung aufweist; und ein Steuergerät zum selektiven Leiten von Abgasen des Motors zu der ersten Kohlenwasserstoffrückhaltevorrichtung und dann zu der zweiten Kohlenwasserstoffrückhaltevorrichtung, um Abgaskohlenwasserstoffe zu speichern; zum selektiven Leiten von Kraftstoffdämpfen von dem Kraftstoffsystem zu der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage; und zum selektiven Spülen von gespeicherten Kohlenwasserstoffen von der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage zu dem Motoreinlass.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät weiterhin die Kohlenwasserstoffrückhalteanlage so betreibt, dass sie selektiv Frischluft durch die erste und zweite Kohlenwasserstoffrückhaltevorrichtung parallel saugt, um gespeicherte Kohlenwasserstoffe zu dem Motoreinlass zu spülen.
System nach Anspruch 1, wobei das Steuergerät weiterhin beruhend auf einem Kraftstoff/Luft-Verhältnis des Abgases während des Spülbetriebs Degradation der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage ermittelt.
System zum Handhaben von Emissionen eines Motors eines Fahrzeugs, wobei das System umfasst: einen eine Schadstoffbegrenzungsvorrichtung umfassenden ersten Auslasskanal, wobei der erste Kanal einen stromabwärts befindlichen Abschnitt umfasst, der stromabwärts befindliche Abschnitt sich stromabwärts der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung befindet und ein Endrohr des Fahrzeugs umfasst; einen mit dem ersten Auslasskanal verbundenen zweiten Auslasskanal stromabwärts der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung, wobei der zweite Auslasskanal eine Kohlenwasserstoffrückhalteanlage mit einer ersten und zweiten Kohlenwasserstoffrückhaltevorrichtung umfasst, wobei die zweite Kohlenwasserstoffrückhaltevorrichtung eine kleinere Porosität als die erste Kohlenwasserstoffrückhaltevorrichtung aufweist, wobei die Kohlenwasserstoffrückhalteanlage weiterhin einen Lüftungskanal umfasst, wobei mindestens ein Teil des Lüftungskanals benachbart zu und thermisch verbunden mit mindestens einem Teil des stromabwärts befindlichen Abschnitts des ersten Auslasskanals positioniert ist.
System nach Anspruch 4, welches weiterhin einen zwischen einem Motoreinlass und der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage angeschlossenen Spülkanal umfasst.
System nach Anspruch 4, welches weiterhin ein dafür ausgelegtes Steuersystem umfasst, Abgase während einer ersten Bedingung zu dem zweiten Auslasskanal zu leiten, um Abgaskohlenwasserstoffe in der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage zu speichern, und während einer zweiten Bedingung die Kohlenwasserstoffrückhalteanlage zu einem Motoreinlass zu spülen.
System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersystem während des Spülens die Kohlenwasserstoffrückhalteanlage so betreibt, dass sie Frischluft in den Lüftungskanal saugt, um Kohlenwasserstoff von der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage zu dem Motoreinlass zu spülen.
System nach Anspruch 7, wobei das Steuersystem das Einleiten des Spülens als Reaktion auf Abgastemperatur anpasst.
System nach Anspruch 8, welches weiterhin mehrere Ventile zum selektiven Leiten von Abgas zu dem ersten und zweiten Kanal umfasst.
System nach Anspruch 4, welches weiterhin ein Steuersystem zum so gearteten Betreiben der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage umfasst, dass sie Frischluft mittels des Lüftungskanals und parallel durch die erste und zweite Kohlenwasserstoffrückhaltevorrichtung saugt, um gespeicherte Kohlenwasserstoffe zu einem Motoreinlass zu spülen.
System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersystem weiterhin die Kohlenwasserstoffrückhalteanlage so betreibt, dass sie mindestens eine von erster und zweiter Kohlenwasserstoffrückhaltevorrichtung in einer Richtung entgegengesetzt zum Speichern spült.
System nach Anspruch 4, welches weiterhin umfasst: ein Steuersystem zum selektiven Leiten von Abgasen des Motors zu der ersten Kohlenwasserstoffrückhaltevorrichtung und dann zu der zweiten Kohlenwasserstoffrückhaltevorrichtung, um Abgaskohlenwasserstoffe zu speichern; zum selektiven Leiten von Kraftstoffdämpfen von einem Kraftstoffsystem zu der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage; und zum selektiven Spülen von gespeicherten Kohlenwasserstoffen von der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage zu einem Motoreinlass.
System nach Anspruch 12, wobei das Steuersystem während des selektiven Leitens Abgase in mindestens eine der Kohlenwasserstoffrückhaltevorrichtungen in einer ersten Richtung eindringen und während selektiven Spülens Spülgas aus der mindestens einen Vorrichtung mit gespeicherten Kohlenwasserstoffen in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung austritt.
System nach Anspruch 12, welches weiterhin einen in dem zweiten Auslasskanal angeschlossenen Drucksensor umfasst, wobei das Steuersystem beruhend auf dem Drucksensor Degradation von mindestens einer von erster und zweiter Kohlenwasserstoffrückhaltevorrichtung ermittelt.
System für ein Fahrzeug, das einen Motor mit einem Einlass und einem Auslass aufweist, wobei das System umfasst: ein Kraftstoffsystem des Fahrzeugs; eine Kohlenwasserstoffrückhalteanlage, die selektiv mit dem Motoreinlass, dem Motorauslass und dem Kraftstoffsystem verbunden ist; wobei die Kohlenwasserstoffrückhalteanlage eine erste und zweite Kohlenwasserstoffrückhaltevorrichtung umfasst, wobei die zweite Kohlenwasserstoffrückhaltevorrichtung eine kleinere Porosität als die erste Kohlenwasserstoffrückhaltevorrichtung aufweist; und ein Steuergerät zum selektiven Leiten von Abgasen des Motors zu der ersten Kohlenwasserstoffrückhaltevorrichtung und dann zu der zweiten Kohlenwasserstoffrückhaltevorrichtung, um Abgaskohlenwasserstoffe zu speichern; zum Beenden des Leitens der Abgase beruhend auf mindestens einer Alkoholmenge von Kraftstoff in dem Kraftstoffsystem; zum selektiven Leiten von Kraftstoffdämpfen von dem Kraftstoffsystem zu der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage; und zum selektiven Spülen von gespeicherten Kohlenwasserstoffen von der Kohlenwasserstoffrückhalteanlage zu dem Motoreinlass.