DE102010046894A1 - Abgasbehandlungssystem für Verbrennungsmotor - Google Patents

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Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Betreiben eines Motors, der ein mit einem Motorauslass gekoppeltes Abgasbehandlungssystem umfasst, vorgesehen, wobei das Abgasbehandlungssystem weiterhin mittels eines Abgasrückführungs(AGR)-Systems mit einem Motoreinlass gekoppelt ist. Ein beispielhaftes Verfahren umfasst das Arbeiten in einem ersten Modus, der das Leiten von Abgas durch das Abgasbehandlungssystem zu einem Auspuffendrohr umfasst; das Arbeiten in einem zweiten Modus, der das Leiten von Abgas durch das Abgasbehandlungssystem mittels des AGR-Systems zu einem Motoreinlass umfasst; und das Arbeiten in einem dritten Modus, der das Leiten von Abgas durch das AGR-System zu einem Motoreinlass unter Umgehen des Abgasbehandlungssystems umfasst.

Description

  • Querverweis auf verwandte Anmeldung
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht Priorität aus der vorläufigen U.S.-Anmeldung Nr. 61/246,940, mit dem Titel „Exhaust Treatment System for Internal Combustion Engine”, eingereicht am 29. September 2009, deren gesamter Inhalt hierin jeweils durch Verweis aufgenommen ist.
  • Gebiet
  • Die vorliegende Beschreibung betrifft allgemein ein Abgasbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor, das ausgelegt ist, um Kohlenwasserstoff- und Partikelmaterialemissionen zurückzuhalten.
  • Hintergrund/Zusammenfassung
  • Motorabgasanlagen nutzen Kohlenwasserstoff zurückhaltende Vorrichtungen, beispielsweise Kohlenwasserstoff(HC)-Fallen, um Kaltstartemissionen für spätere Reaktion zurückzuhalten (HC-Speichern) oder sie in das Motoreinlasssystem zurückzuleiten (HC-Spülen). Bei Motoren wie benzinbasierten Direkteinspritzmotoren kann aber bei Arbeiten bei hohen Lasten auch eine erhebliche Menge an feinem Partikelmaterial (beispielsweise Ruß) erzeugt werden. Das Partikelmaterial (PM) kann durch solche Kohlenwasserstofffallen nicht effektiv entfernt werden. Bei Freisetzen an die Atmosphäre können diese feinen Partikel große Umwelt- und Gesundheitsrisiken darstellen.
  • Einige der vorstehenden Probleme können durch ein Verfahren zum Betreiben eines Motors, der ein mit einem Motorauslass gekoppeltes Abgasbehandlungssystem umfasst, angegangen werden, wobei das Abgasbehandlungssystem weiterhin mittels eines Abgasrückführungssystems (AGR-Systems) mit einem Motoreinlass gekoppelt ist. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das Arbeiten in einem ersten Modus, der das Leiten von Abgas durch das Abgasbehandlungssystem zu einem Auspuffendrohr umfasst; das Arbeiten in einem zweiten Modus, der das Leiten von Abgas durch das Abgasbehandlungssystem mittels des AGR-Systems zu einem Motoreinlass umfasst, und das Arbeiten in einem dritten Modus, der das Leiten von Abgas durch das AGR-System zu einem Motoreinlass unter Umgehen des Abgasbehandlungssystems umfasst.
  • In einem Beispiel kann während einer Motorkaltstartbedingung Abgas durch das Abgasbehandlungssystem zu einem Auspuffendrohr geleitet werden, um Abgaskohlenwasserstoffe (HC) und Partikelmaterial (PM) in dem Abgasbehandlungssystem zu speichern. In einem anderen Beispiel kann während einer Spülbedingung Abgas durch das Abgasbehandlungssystem mittels eines AGR-Systems, beispielsweise eines Niederdruck-AGR-Systems, zu einem Motoreinlass geleitet werden, um die gespeicherten HC und PM zu dem Motoreinlass zu spülen. In einem noch anderen Beispiel kann während einer AGR-Bedingung Abgas durch das AGR-System zu dem Motoreinlass geleitet werden, während das Abgasbehandlungssystem umgangen wird, um nur Abgas zu dem Motoreinlass zurückzuleiten. Auf diese Weise kann ein Abgasbehandlungssystem verwendet werden, um HC und PM des Abgases zu speichern, bis eine Katalysatoranspringtemperatur erreicht ist, woraufhin auch der Spülstrom von gespeichertem HC und PM als AGR-Strom verwendet werden kann. Bei Bedarf kann weiterhin auch ein AGR-Betrieb unabhängig von dem Abgasbehandlungssystem ausgeführt werden.
  • Es versteht sich, dass die vorstehende Zusammenfassung vorgesehen ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, welche in der folgenden 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 festgelegt ist. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf die Implementierungen beschränkt, welche vorstehend oder in einem Teil dieser Offenbarung angeführte Nachteile lösen.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors und eines zugeordneten Abgasbehandlungssystems.
  • 2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Brennraums, der mit einer Kraftstoffdirekteinspritzvorrichtung arbeitet.
  • 3A–E und 4A–C zeigen beispielhafte Ausführungsformen des Abgasbehandlungssystems von 1 in verschiedenen Betriebsmodi.
  • 5–6 zeigen alternative Ausführungsformen einer Fallenanordnung des Abgasbehandlungssystems von 3A.
  • 7 zeigt ein Übersichtsflussdiagramm, das den Betrieb des Abgasbehandlungssystems von 1 veranschaulicht.
  • 8 zeigt eine Tabelle, die die Stellung der verschiedenen Ventile des Abgasbehandlungssystems von 1 in den verschiedenen Betriebsmodi zusammenfasst.
  • 9 zeigt eine grafische Darstellung des Kohlenwasserstoffadsorptionswirkungsgrads einer beispielhaften Fallenanordnung der vorliegenden Offenbarung.
  • 10 zeigt eine grafische Darstellung der Monolithhaltbarkeit einer beispielhaften Fallenanordnung der vorliegenden Offenbarung;
  • 11 zeigt eine Tabelle, die den Entfernungswirkungsgrad von gespeicherten Kohlenwasserstoffen einer beispielhaften Kohlenwasserstoff- und Partikelmaterial-Fallenanordnung der vorliegenden Offenbarung zusammenfasst.
  • 12 zeigt ein Beispiel einer HC-Fallen/PM-Filter-Kombination, die in der Fallenanordnung von 3A verwendet werden kann.
  • Eingehende Beschreibung
  • Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Betreiben eines einem Verbrennungsmotor zugeordneten Abgasbehandlungssystems zum Entfernen von Kohlenwasserstoffen und Partikelmaterial aus Abgasemissionen. Wie in 1 gezeigt können durch Koppeln des Abgasbehandlungssystems mit einem Niederdruck-AGR-System des Motors vorteilhafte Synergien zwischen den beiden Systemen erhalten werden. Wie in 3A–E und 4A–C gezeigt können durch Koordinieren des Öffnens verschiedener Abgasbehandlungssystemventile (beispielsweise eines Umleitventils, eines Spülventils, eines Absperrventils und einer Abgasdrossel) mit einem AGR-Ventil des AGR-Systems HC und PM der Kaltstartemissionen für spätere Reaktion effektiv zurückgehalten werden oder in das Motoreinlasssystem zurückgeleitet werden. Wie in 5–6 gezeigt kann die Fallenanordnung des Abgasbehandlungssystems mit HC-Fallen und Partikelmaterialfiltern konfiguriert sein, um den HC- und PM-Gehalt der Abgasemissionen effektiv zu reduzieren. Alternativ kann die Fallenanordnung wie in 12 gezeigt eine HC-Fallen/PM-Filter-Kombination umfassen. Wie in 9–11 veranschaulicht können die beschriebenen Systeme und Verfahren verbesserte HC-Adsorptionswirkungsgrade und verbesserte Beseitigungswirkungsgrade für gespeichertes HC ermöglichen, ohne die Fallenhaltbarkeit zu verschlechtern. Ein Motorsteuergerät kann ausgelegt sein, um eine Routine auszuführen, beispielsweise die Routine von 7, um das Öffnen/Schließen der Abgasbehandlungssystemventile mit dem Öffnen/Schließen eines AGR-Ventils geeignet zu koordinieren. Durch Ausführen solcher Routinen können HC- und PM-Emissionen des Kaltstarts zurückgehalten werden, bis eine Schwellentemperatur, beispielsweise eine Katalysatoranspringtemperatur, erreicht ist. Alternativ kann das gespeicherte HC und PM unter Verwenden eines AGR-Stroms in den Motoreinlass zurückgeleitet werden. Des Weiteren kann ein AGR-Strom vorgesehen werden, während das Abgasbehandlungssystem umgangen wird. Auf diese Weise kann durch synergetisches Zusammenwirken eines Motorabgasbehandlungssystems mit dem AGR-System die Anzahl an Komponenten in dem System verringert werden, während die Qualität der Abgasemissionen verbessert wird.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugsystems 6. Das Fahrzeugsystem 6 umfasst ein Motorsystem 8, das mit einem Abgasbehandlungssystem 22 gekoppelt ist. Das Motorsystem 8 kann einen Motor mit mehreren Zylindern 30 umfassen. Der Motor 10 umfasst einen Einlass 23 und einen Auslass 25. Der Einlass 23 umfasst eine Drossel 62, die mit dem Motoransaugkrümmer 44 mittels eines Einlasskanals 42 fluidverbunden ist. Der Auslass 25 umfasst einen Abgaskrümmer 48, der zu einem Auslasskanal 45 führt, der Abgas mittels eines Endrohrs 35 an die Atmosphäre leitet. Der Auslasskanal 45 kann eine oder mehrere Schadstoffbegrenzungsvorrichtungen 70 umfassen, die in dem Auslass motornah eingebaut sein können. Eine oder mehrere Schadstoffbegrenzungsvorrichtungen können einen Dreiwegekatalysator, eine Mager-NOx-Falle, einen Oxidationskatalysator, etc. umfassen.
  • Der Motor 10 kann weiterhin eine Ladevorrichtung umfassen, beispielsweise einen Turbolader, die einen entlang des Einlasskanals 42 angeordneten Kompressor 52 umfasst. Der Kompressor 52 kann zumindest teilweise mittels einer Welle 56 durch eine Turbine 54 angetrieben sein, die entlang des Auslasskanals 45 angeordnet ist. In anderen Ausführungsformen kann die Ladevorrichtung ein Lader sein, wobei der Kompressor 52 zumindest teilweise durch den Motor und/oder eine elektrische Maschine angetrieben sein kann und keine Turbine umfassen könnte. Der Betrag an Ladedruck (oder Verdichtung), der einem oder mehreren Zylindern des Motors mittels eines Turboladers oder Laders geliefert wird, kann durch das Steuergerät 12 verändert werden. In manchen Ausführungsformen kann ein optionaler Ladeluftnachkühler 34 in dem stromabwärts befindlichen Kompressor 52 in dem Einlasskanal 42 enthalten sein. Der Nachkühler kann konfiguriert sein, um die Temperatur der von der Ladevorrichtung verdichteten Ansaugluft zu reduzieren.
  • Der Motor 10 kann weiterhin ein oder mehrere Systeme für Abgasrückführung (AGR) umfassen, die ausgelegt sind, um einen Teil des Abgases von dem Auslasskanal 45 zu dem Einlasskanal 42 zu leiten. Zum Beispiel kann der Motor 10 ein erstes Hochdruck-AGR-System (HD-AGR-System) 60 und ein zweites Niederdruck-AGR-System (ND-AGR-System) 70 umfassen. Das HD-AGR-System 60 kann einen HD-AGR-Durchlass 63, ein HD-AGR-Ventil 29 und einen HD-AGR-Kühler 64 umfassen. Im Einzelnen kann der HD-AGR-Durchlass 63 konfiguriert sein, um einen Teil von Abgas von dem Auslasskanal 45, stromaufwärts der Turbine 54, zu dem Einlasskanal 42, stromabwärts des Kompressors 52 und stromaufwärts der Drossel 62 zu leiten. Somit kann das HD-AGR-System 60 betrieben werden, wenn von der Ladevorrichtung kein Ladedruck vorgesehen wird. Das ND-AGR-System 70 kann einen ND-AGR-Durchlass 73, ein ND-AGR-Ventil 39 und einen ND-AGR-Kühler 74 umfassen. Der ND-AGR-Durchlass 73 kann konfiguriert sein, um einen Teil von Abgas von dem Auslasskanal 45, stromabwärts der Turbine 54, zu dem Einlasskanal 42, stromaufwärts des Kompressors 52 und der Drossel 62 zu leiten. Das ND-AGR-System 70 kann bei Vorhandensein oder Fehlen von Ladedruck von der Ladevorrichtung betrieben werden. Der HD-AGR-Kühler 64 und der ND-AGR-Kühler 74 können konfiguriert sein, um die Temperatur des durch die jeweiligen AGR-Durchlässe strömenden Abgases vor Rückführung in den Motoreinlass zu senken. Es versteht sich, dass andere Komponenten in dem Motor 10 enthalten sein können, beispielsweise verschiedene Ventile und Sensoren, wie hierin beschrieben und in dem beispielhaften Motor von 2–4 gezeigt wird.
  • Die Menge und/oder Rate von HD-AGR, die dem Ansaugkrümmer 44 geliefert wird, kann durch das Steuergerät 12 mittels des HD-AGR-Ventils 29 verändert werden. Ein HD-AGR-Sensor 65 kann in dem HD-AGR-Durchlass 63 positioniert werden, um einen Hinweis auf eines oder mehrere von Druck, Temperatur, Zusammensetzung und Konzentration von Abgas zu liefern, das durch das HD-AGR-System 60 zurückgeleitet wird. Analog kann die Menge und/oder Rate von ND-AGR, das dem Einlasskanal 42 geliefert wird, durch das Steuergerät 12 mittels des ND-AGR-Ventil 39 verändert werden. Ein ND-AGR-Sensor 75 kann in dem ND-AGR-Durchlass 73 positioniert werden, um eine Hinweis auf eines oder mehrere von Druck, Temperatur, Zusammensetzung und Konzentration von Abgas zu liefern, das durch das ND-AGR-System 70 zurückgeleitet wird.
  • Unter manchen Bedingungen kann Abgasrückführung durch das HD-AGR-System 60 und/oder das ND-AGR-System 70 verwendet werden, um zum Beispiel die Temperatur des Luft- und Kraftstoffgemisches in dem Ansaugkrümmer zu regeln und/oder NOx-Bildung von Verbrennung durch Redzieren von Spitzenverbrennungstemperaturen zu reduzieren. Wie hierin unter Bezug auf 3A–E und 4A–C erläutert, kann unter manchen Bedingungen, beispielsweise Spülbedingungen, ein AGR-Strom durch das Abgasbehandlungssystem 22 und das ND-AGR-System 70 auch verwendet werden, um gespeicherte Kohlenwasserstoffe und Partikelmaterial aus dem Abgasbehandlungssystem 22 in den Motoreinlass zu spülen. Im Einzelnen können durch Verbinden des Abgasbehandlungssystems 22 mit dem ND-AGR-System 70 vorteilhafte Synergien zwischen dem Abgasbehandlungssystem und dem AGR-System erreicht werden.
  • Das Abgasbehandlungssystem 22 kann mit dem Auslass 25 entlang des Auslasskanals 45 verbunden sein. Wenn in einem Beispiel der Auslasskanal 45 eine Abgasdrossel und einen Abgaskühler umfasst, kann das Abgasbehandlungssystem 22 stromabwärts der Abgasdrossel und stromaufwärts des Abgaskühlers positioniert werden. Unter manchen Betriebsbedingungen, zum Beispiel 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 aufweist, können Abgase zum Abgasbehandlungssystem 22 geleitet werden, bevor sie entlang des Endrohrs 35 an die Atmosphäre abgelassen werden. Auf diese Weise kann eine größere Menge von Kohlenwasserstoff(HC)- und Partikelmaterial(PM)-Emissionen des Kaltstarts in dem Abgasbehandlungssystem 22 gespeichert werden, während die Abgase die Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 70 beheizen. Sobald dann die Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 70 ihre Betriebstemperatur erreicht hat, können die zurückgehaltenen HC und PM mittels des ND-AGR-Durchlasses 73 von dem Abgasbehandlungssystem 22 zu dem Motoreinlass 23 gespült werden, wie hierin nachstehend beschrieben wird.
  • Der Motor 10 kann zumindest teilweise durch ein Steuersystem 14, das ein Steuergerät 12 umfasst, und durch Eingabe von einem Fahrer des Fahrzeugs mittels einer (nicht gezeigten) Eingabevorrichtung gesteuert werden. Das Steuersystem 14 ist gezeigt, wie es Informationen von mehreren Sensoren 16 (verschiedene Beispiele derselben werden hierin beschrieben) empfängt und Steuersignale zu mehreren Aktuatoren 81 (verschiedene Beispiele derselben werden hierin beschrieben) sendet. Zum Beispiel können die Sensoren 16 einen Abgassensor 126, der sich stromaufwärts der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung befindet, einen Abgastemperatursensor 128 und einen Abgasdrucksensor 129, der sich stromabwärts der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung und des Abgasbehandlungssystems in dem Endrohr 35 befindet, einen HD-AGR-Sensor 65, der sich in dem HD-AGR-Durchlass 63 befindet, und einen ND-AGR-Sensor 75, der sich in dem ND-AGR-Durchlass 73 befindet, umfassen. Andere Sensoren, beispielsweise zusätzliche Druck-, Temperatur-, Luft/Kraftstoff-Verhältnis- und Zusammensetzungssensoren, können mit verschiedenen Stellen in dem Fahrzeugssystem 6 verbunden sein. Als weiteres Beispiel können die Aktuatoren 81 eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66, das HD-AGR-Ventil 29, das ND-AGR-Ventil 39 und die Drossel 62 umfassen. Andere Aktuatoren, beispielsweise verschiedene zusätzliche Ventile und Drosseln, können mit verschiedenen Stellen in dem Fahrzeugsystem 6 verbunden sein, wie zum Beispiel hierin in 3–4 bezüglich der verschiedenen Ventile und Drosseln des Abgasbehandlungssystems 22 beschrieben wird. Das Steuergerät 12 kann Eingangsdaten von den verschiedenen Sensoren empfangen, die Eingangsdaten verarbeiten und die Aktuatoren als Reaktion auf die verarbeiteten Eingangsdaten beruhend auf einem darin programmierten Befehl oder Code, der einer oder mehreren Routinen entspricht, auslösen. Eine beispielhafte Routine wird hierin unter Bezug auf 7 beschrieben.
  • 2 stellt eine beispielhafte Ausführungsform eines Brennraums oder Zylinders eines Verbrennungsmotors 10 dar. Der Motor 10 kann zumindest teilweise durch ein Steuersystem, das das Steuergerät 12 umfasst, und durch Eingabe von einem Fahrer 130 des Fahrzeugs mittels einer Eingabevorrichtung 132 gesteuert werden. In diesem Beispiel umfasst die Eingabevorrichtung 132 ein Gaspedal und einen Pedalstellungssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalstellungssignals PP. Ein Zylinder (d. h. Brennraum) 30 des Motors 10 kann Brennraumwände 136 mit einem darin positionierten Kolben 138 umfassen. Der Kolben 138 kann mit einer Kurbelwelle 140 verbunden sein, so dass eine Hubbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgesetzt wird. Die Kurbelwelle 140 kann mittels eines Getriebesystems mit mindestens einem Antriebsrad des Personenfahrzeugs verbunden sein. Ferner kann ein Anlasser mittels einer Schwungscheibe mit der Kurbelwelle 140 verbunden sein, um einen Startbetrieb des Motors 10 zu ermöglichen.
  • Der Zylinder 30 kann mittels einer Reihe von Einlassluftkanälen 142, 144 und 146 Ansaugluft aufnehmen. Der Einlassluftkanal 146 kann mit anderen Zylindern des Motors 10 neben dem Zylinder 30 in Verbindung stehen. In manchen Ausführungsformen können ein oder mehrere der Einlasskanäle eine Ladevorrichtung, beispielsweise einen Turbolader oder Lader, umfassen. Zum Beispiel zeigt 2 den Motor 10 mit einem Turbolader konfiguriert, der einen Kompressor 52 umfasst, der zwischen Einlasskanälen 142 und 144 angeordnet ist, und eine Auslassturbine 54, die entlang des Auslasskanals 148 angeordnet ist. Der Kompressor 52 kann zumindest teilweise mittels einer Welle 56 von einer Abgasturbine 54 angetrieben sein. In anderen Beispielen, bei denen der Motor 10 beispielsweise mit einem Lader versehen ist, kann aber optional auf die Abgasturbine 54 verzichtet werden, wobei der Kompressor 52 an einen Elektromotor gekoppelt sein kann (wie in 1 dargestellt), um bei Bedarf elektrischen Ladedruck vorzusehen. Eine Drossel 62, die eine Drosselklappe 164 umfasst, kann entlang eines Einlasskanals des Motors zum Verändern des Durchsatzes und/oder Drucks von Ansaugluft vorgesehen sein, die den Motorzylindern geliefert wird. Zum Beispiel kann die Drossel 62 stromabwärts des Kompressors 52 angeordnet sein, wie in 2 gezeigt ist, oder kann alternativ stromaufwärts des Kompressors 52 vorgesehen sein.
  • Der Auslasskanal 148 kann von anderen Zylindern des Motors 10 zusätzlich zu Zylinder 30 Abgase aufnehmen. Ein Abgassensor 126 ist mit dem Auslasskanal 148 stromaufwärts einer Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 70 gekoppelt gezeigt. Ein Sensor 126 kann jeder geeignete Sensor zum Liefern eines Hinweises auf das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases sein, beispielsweise ein linearer Sauerstoffsensor oder UEGO (Universal- oder Breitband-Abgassauerstoff), ein Zweizustandssauerstoffsensor oder EGO (wie gezeigt), ein HEGO (beheizter EGO), ein NOx-, HC- oder CO-Sensor. Die Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 70 kann ein Dreiwegekatalysator (TWC), ein NOx-Filter, verschiedene andere Schadstoffbegrenzungsvorrichtungen oder Kombinationen derselben sein.
  • Jeder Zylinder des Motors 10 kann ein oder mehrere Einlassventile und ein oder mehrere Auslassventile umfassen. Zum Beispiel ist der Zylinder 30 mit mindestens einem Einlasstellerventil 150 und mindestens einem Auslasstellerventil 156 gezeigt, die sich an einem oberen Bereich des Zylinders 30 befinden. In manchen Ausführungsformen kann jeder Zylinder des Motors 10, einschließlich Zylinder 30, mindestens zwei Einlasstellerventile und mindestens zwei Auslasstellerventile umfassen, die sich an einem oberen Bereich des Zylinders befinden.
  • Das Einlassventil 150 kann durch ein Steuergerät 12 mittels eines Aktuators 152 gesteuert werden. Analog kann das Auslassventil 156 durch das Steuergerät 12 mittels eines Aktuators 154 gesteuert werden. Während mancher Bedingungen kann das Steuergerät 12 die den Aktuatoren 152 und 154 gelieferten Signale verändern, um das Öffnen und Schließen der jeweiligen Einlass- und Auslassventile zu steuern. Die Stellung des Einlassventils 150 und des Auslassventils 156 kann durch jeweilige Ventilstellungssensoren (nicht gezeigt) ermittelt werden. Die Ventilaktuatoren können von elektrischer Ventilbetätigungsart oder Nockenbetätigungsart oder einer Kombination derselben sein Die Steuerzeiten des Einlass- und Auslassventils können gleichzeitig gesteuert werden, oder es kann eines einer Auswahl von veränderlicher Einlassnockensteuerung, veränderlicher Auslassnockensteuerung, duale unabhängige veränderliche Nockensteuerung oder feste Nockensteuerung verwendet werden. Jedes Nockenbetätigungssystem kann einen oder mehrere Nocken umfassen und kann 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, die von dem Steuergerät 12 betrieben werden können, um den Ventilbetrieb zu verändern. Zum Beispiel kann der Zylinder 30 alternativ ein mittels elektrischer Ventilbetätigung gesteuertes Einlassventil und ein mittels Nockenbetätigung einschließlich CPS und/oder VCT gesteuertes Auslassventil umfassen. In anderen Ausführungsformen können die Einlass- und Auslassventile durch einen gemeinsamen Ventilaktuator oder ein gemeinsames Betätigungssystem oder einen Aktuator oder ein Betätigungssystem für veränderliche Ventilsteuerung gesteuert werden. Der Motor kann weiterhin einen Nockenstellungssensor umfassen, dessen Daten mit dem Kurbelwellenstellungssensor zusammengeführt werden können, um eine Motorposition und Nockensteuerung zu ermitteln.
  • Der Zylinder 30 kann ein Verdichtungsverhältnis aufweisen, das das Verhältnis von Volumina ist, wenn sich der Kolben 138 bei der unteren Mitte zur oberen Mitte befindet Herkömmlicherweise liegt das Verdichtungsverhältnis in dem Bereich von 9:1 bis 10:1. In manchen Beispielen, in denen unterschiedliche Kraftstoffe verwendet werden, kann das Verdichtungsverhältnis aber angehoben werden.
  • In manchen Ausführungsformen kann jeder Zylinder des Motors 10 eine Zündkerze 192 zum Auslösen von Verbrennung umfassen. Eine Zündanlage 190 kann dem Brennraum 30 unter ausgewählten Betriebsmodi mittels der Zündkerze 192 als Reaktion auf ein Zündungsfrühverstellsignal SA von dem Steuergerät 12 einen Zündfunken liefern. In manchen Ausführungsformen kann aber auf die Zündkerze 192 verzichtet werden, beispielsweise wenn der Motor 10 die Verbrennung durch Selbstzündung oder durch Einspritzung von Kraftstoff auslösen kann, wie es bei manchen Dieselmotoren der Fall sein kann.
  • In manchen Ausführungsformen kann jeder Zylinder des Motors 10 mit einer oder mehreren Kraftstoffeinspritzvorrichtungen zum Liefern von Kraftstoff zu diesem konfiguriert sein. Als nicht einschränkendes Beispiel ist der Zylinder 30 mit einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 gezeigt, die direkt mit dem Zylinder 30 verbunden ist. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 kann proportional zur Pulsweise eines Signals FPW, das von dem Steuergerät 12 mittels eines elektronischen Treibers 168 empfangen wird, Kraftstoff direkt in diesen einspritzen. Auf diese Weise liefert die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 eine als Direkteinspritzung (nachstehend auch als „DI” bezeichnet) bekannte Einspritzung von Kraftstoff in den Verbrennungszylinder 30. Während 2 die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 166 als Seiteneinspritzvorrichtung zeigt, kann sie sich auch über dem Kolben, beispielsweise nahe der Position der Zündkerze 192, befinden. Alternativ kann sich die Einspritzvorrichtung über oder nahe dem Einlassventil befinden. Kraftstoff kann der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 von einer Hochdruck-Kraftstoffanlage 172 zugeführt werden, welche einen Kraftstofftank, Kraftstoffpumpen und ein Kraftstoffverteilerrohr umfasst. Alternativ kann der Kraftstoff durch eine einstufige Kraftstoffpumpe bei niedrigerem Druck zugeführt werden. Während dies nicht gezeigt ist, kann der Kraftstofftank weiterhin einen Druckwandler aufweisen, der dem Steuergerät 12 ein Signal liefert.
  • Es versteht sich, dass in einer anderen Ausführungsform die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 eine Saugrohreinspritzvorrichtung sein kann, die Kraftstoff in das Saugrohr stromaufwärts des Zylinders 30 liefert. Es versteht sich ferner, dass der Zylinder von mehreren Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, beispielsweise mehreren Saugrohreinspritzvorrichtungen, mehreren Direkteinspritzvorrichtungen oder einer Kombination derselben, Kraftstoff aufnehmen kann..
  • Das Steuergerät 12 ist in 2 als Mikrocomputer gezeigt, welcher umfasst: einen Mikroprozessor 106, Input/Output-Ports 108, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, das in diesem besonderen Beispiel als Festwertspeicher 110 gezeigt wird, einen Arbeitsspeicher 112, einen batteriestromgestützten Speicher 114 und einen Datenbus. Das Steuersystem 12 kann von mit dem Motor 10 gekoppelten Sensoren verschiedene Signale zusätzlich zu den bereits erläuterten Signalen empfangen kann, darunter: eine Messung der eingeleiteten Luftmasse (MAF) von einem Luftmengenmesser 122, Motorkühlmitteltemperatur (ECT) von einem mit einem Kühlmantel 118 verbundenen Temperaturfühler 116; ein Zündungsprofil-Aufnehmersignal (PIP) von einem mit der Kurbelwelle 140 verbundenen Hallgeber 120 (oder einer anderen Art); eine Drosselstellung (TP) von einem Drosselstellungssensor (nicht gezeigt); und ein Krümmerunterdrucksignal (MAP) von einem Sensor 124. Ein Motordrehzahlsignal RPM kann von dem Steuergerät 12 aus dem Signal PIP (oder dem Kurbelwellenstellungssensor) erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor kann verwendet werden, um einen Hinweis auf Unterdruck oder Druck in dem Ansaugkrümmer vorzusehen. Der Festwertspeicher 110 des Speichermediums kann mit maschinell lesbaren Daten programmiert sein, die von dem Prozessor 106 ausführbare Befehle zum Durchführen der nachstehend beschriebenen Verfahren sowie anderer Varianten darstellen, die erwartet, aber nicht eigens aufgeführt sind.
  • Ein System für Abgasrückführung (AGR) (wie in 1 gezeigt) kann einen erwünschten Teil von Abgas mittels eines (nicht gezeigten) AGR-Durchlasses von dem Auslasskanal 148 zu dem Einlasskanal 144 leiten. Die dem Einlass gelieferte AGR-Menge kann durch das Steuergerät 12 mittels eines (nicht gezeigten) AGR-Ventils verändert werden. Ferner kann ein (nicht gezeigter) AGR-Sensor in dem AGR-Durchlass angeordnet sein und kann einen Hinweis auf eines oder mehrere von: Druck, Temperatur und Konzentration des Abgases liefern. Unter manchen Bedingungen kann das AGR-System verwendet werden, um die Temperatur des Luft- und Kraftstoffgemisches in dem Brennraum zu regeln, wodurch ein Verfahren zum Steuern der Zündzeiten während mancher Verbrennungsmodi vorgesehen wird.
  • Wie vorstehend beschrieben zeigt 2 nur einen Zylinder eines Mehrzylindermotors. Somit kann jeder Zylinder analog seinen eigenen Satz aus Einlass-/Auslassventilen, Kraftstoffeinspritzvorrichtung(en), Zündkerze etc. umfasse.
  • Unter Bezug nun auf 3A–E zeigt 3A eine beispielhafte Ausführungsform eines Abgasbehandlungssystems 22 in einem ersten Modus (Modus A) des Betriebs. 3B–E zeigen jeweils beispielhafte Ausführungsformen des Abgasbehandlungssystems von 3A in einem ersten Zwischenmodus (Modus 1), einem zweiten Modus (Modus B), einem zweiten Zwischenmodus (Modus II) und einem dritten Modus (Modus C) des Betriebs. 4A–C stellen eine andere Ausführungsform des Abgasbehandlungssystems 22 in dem ersten Modus (Modus A), dem zweiten Modus (Modus B) bzw. dem dritten Modus (Modus C) des Betriebs dar. Es versteht sich, dass in 3A eingeführte, ähnlich bezeichnete Komponenten in 3B–E und 4A–C ähnlich bezeichnet werden können.
  • Zurück zu 3A zeigt diese eine beispielhafte Ausführungsform 300 des Abgasbehandlungssystems 22. Das Abgasbehandlungssystem 22 kann konfiguriert sein, um Abgas von einer Schadstoffbegrenzungsvorrichtung entlang des Auslasskanals 45 aufzunehmen, bevor das Abgas durch das Endrohr 35 an die Atmosphäre ausgelassen wird. In dem Auslasskanal 145 kann eine Abgasdrossel 302 enthalten sein, um ein Abgasdrosseln zu ermöglichen und den Strom und Druck von Abgasen in dem Durchlass zu steuern. In einem Beispiel kann die Abgasdrossel 302 ein Abgasdrosselventil mit dualer Bohrung sein, das eine einzelne Welle mit zu um 90 Grad versetzten Klappen aufweist. Hierin kann die Drossel zwischen einer vollständig offenen und einer vollständig geschlossenen Stellung verstellt werden. In einem anderen Beispiel kann die Abgasdrossel 302 konfiguriert sein, um einen breiten Bereich an Drosselöffnungswinkeln vorzusehen. Zum Beispiel kann die Abgasdrossel 302 ein oder mehrere einzelne Ventile umfassen und könnte keine gemeinsame Welle aufweisen, um einen breiteren Bereich von Drosselöffnungswinkeln zu ermöglichen. Hierin kann die Drossel auf vollständig offen, vollständig geschlossen oder teilweise offen angepasst werden.
  • Ein Umleitventil 306 kann konfiguriert sein, um zum Beispiel während Kaltstartbedingungen mindestens etwas Abgas mittels Leitung 373 von dem Auslasskanal 145 in den Bypasskanal 245 umzuleiten. Der Bypasskanal 245 kann eine Fallenanordnung 320 zum Zurückhalten von HC und PM der Emissionen umfassen. Wie in 5–6 weiter ausgeführt kann eine Fallenanordnung 320 ein oder mehrere HC-Fallen zum Zurückhalten von HC der Emissionen, ein oder mehrere PM-Filter zum Zurückhalten von PM der Emissionen umfassen und/oder kann eine Kombination von HC-Falle/PM-Filter umfassen (wie in 12 beschrieben). Der Durchlasskanal 245 kann mit dem ND-AGR-Durchlass 73 nahe dem Einlass der Fallenanordnung 230 gekoppelt sein. Die Leitung 373 kann sich hierin im Wesentlichen in den ND-AGR-Durchlas 73 erstrecken.
  • Geöffnet kann das Umleitventil 306 Abgas an einer Stelle nahe dem Einlass der Fallenanordnung 320 in den Bypasskanal 245 umleiten. Das durch die Fallenanordnung 320 geführte Abgas kann dann entlang der Auslassleitung 310 an die Atmosphäre abgelassen werden. Das Strömen von Abgasen von der Fallenanordnung 320 durch die Abgasleitung 310 kann durch ein Absperrventil 304 geregelt werden. Das Absperrventil 304 kann eine zusätzliche Abgasdrosselung ermöglichen und kann das Erreichen eines AGR-Solldurchsatzes unterstützen. In einem Beispiel kann die Betätigung der Abgasdrossel 302 und des Absperrventils 304 durch einen ersten Betätigungskoppler 311 mit einem ersten Aktuator 303 gekoppelt werden. Somit kann in einem Beispiel durch die Betätigung des ersten Aktuators 303 das Schließen der Abgasdrossel 302 mit dem Öffnen des Absperrventils 304 gekoppelt werden. In anderen Beispielen können die Abgasdrossel und das Absperrventil unabhängig von getrennten Aktuatoren betätigt werden.
  • Ein Spülventil 308 kann ebenfalls konfiguriert sein, um zum Beispiel während Spülbedingungen nach Erreichen einer Katalysatoranspringtemperatur mindestens etwas Abgas entlang einer Spülleitung 312 von dem Auslasskanal 145 in den Bypasskanal 245 umzuleiten. Im Einzelnen kann das Spülventil 308 Abgas an einer Stelle nahe dem Auslass der Fallenanordnung 320 in den Bypasskanal 245 umleiten. Die Spülleitung 312 kann hierin im Wesentlichen parallel zur Leitung 373 und dem ND-AGR-Durchlass 73 sein. Auf diese Weise können Abgase verwendet werden, um gespeichertes HC und PM aus der Fallenanordnung 320 zu spülen. Dann kann das gespülte Abgas entlang des ND-AGR-Durchlasses 73 zurück zu dem Motoreinlass geleitet werden. Das Strömen von gespülten Abgasen von der Fallenanordnung 320 in den ND-AGR-Durchlass 73 kann durch das ND-AGR-Ventil 39 geregelt werden. In einem Beispiel kann die Betätigung des Umleitventils 306 und des Spülventils 308 wie gezeigt durch den zweiten Betätigungskoppler 309 mit einem zweiten Aktuator 307 gekoppelt sein. Somit kann in einem Beispiel durch die Betätigung des zweiten Aktuators 308 das Schließen des Spülventils 308 mit dem Öffnen des Umleitventils 306 gekoppelt sein. In anderen Beispielen können aber das Umleitventil und das Spülventil durch getrennte Aktuatoren unabhängig betätigt werden. In noch anderen Beispielen kann die Betätigung eines oder mehrerer von: Umleitventil, Spülventil, Absperrventil und Abgasdrossel mit der Betätigung des ND-AGR-Ventils 39 gekoppelt sein.
  • Das Abgasbehandlungssystem 22 kann durch ein Steuergerät durch selektive Anpassung der verschiedenen Ventile in mehreren Modi betrieben werden. Zum Beispiel können die folgenden Betriebsmodi durchgeführt werden:
    MODUS A: Speicherung von Abgas-HC und -PM
    MODUS I: Zwischenbetrieb bei kaltem Motor
    MODUS B: Spülen der Fallenanordnung
    MODUS II: Zwischenbetrieb bei Motorleerlauf
    MODUS C: AGR
  • Die Konfiguration der verschiedenen Ventile und Drosseln des Abgasbehandlungssystems 22 in den verschiedenen Betriebsmodi wird hierin näher beschrieben und in der Tabelle von 8 zusammengefasst.
  • Zurück zu 3A zeigt diese eine beispielhafte Konfiguration der verschiedenen Ventile des Abgasbehandlungssystems 22 in einem ersten Betriebsmodus (Modus A, Speicherung von Abgas-HC und -PM). Während ausgewählter Motor- und/oder Fahrzeugbetriebsbedingungen, beispielsweise während einer Motorkaltstartbedingung (zum Beispiel wenn der Motor und/oder ein Katalysator kalt sind), kann das Steuergerät 12 zum Beispiel die Abgasdrossel 302 schließen und das Absperrventil 304 öffnen, indem es den ersten Aktuator 303 verstellt. Ferner kann das Steuergerät 12 zum Beispiel das Spülventil 308 schließen und das Umleitventil 306 öffnen, indem es den zweiten Aktuator 308 verstellt. Des Weiteren kann das Steuergerät das ND-AGR-Ventil 39 schließen. In dieser Konfiguration wird Abgas von dem Motor in den Bypasskanal 245 und die Fallenanordnung 320 umgeleitet, bevor es mittels des Absperrventils 304 und des Endrohrs 35 an die Atmosphäre abgelassen wird. Im Einzelnen kann das Abgas so ausgelegt werden, dass es durch die Fallenanordnung 320 des Abgasbehandlungssystems 22 zu dem Endrohr strömt, während es das ND-AGR-System umgeht. Auf diese Weise können unbehandelte Abgaskohlenwasserstoffe und -partikel, die von einem nicht aktiven Katalysator ausgestoßen werden, im Wesentlichen aus dem Abgas entfernt werden, bevor es an die Atmosphäre ausgestoßen wird. Während des Speicherbetriebs kann ein Temperatursensor (zum Beispiel Abgastemperatursensor 128) verwendet werden, um eine Temperatur des Abgases zu ermitteln und/oder eine Temperatur der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung zu folgern und demgemäß die Dauer jedes Modus und/oder einen Wechsel zwischen Modi entsprechend anzupassen. Auf diese Weise ermöglicht der erste Betriebsmodus, Modus A, das Speichern von Kohlenwasserstoffen und Partikelmaterial von dem Motorabgas in der Fallenanordnung.
  • 3B zeigt eine beispielhafte Konfiguration 350 der verschiedenen Ventile des Abgasbehandlungssystems 22 in einem ersten Zwischenbetriebsmodus (Modus I, Zwischenbetrieb bei kaltem Motor). Während ausgewählter Motor- und/oder Fahrzeugbetriebsbedingungen, beispielsweise einer ersten Zwischenbedingung nach der Motorkaltstartbedingung und vor einer Spülbedingung, einschließlich nach dem Erreichen einer Katalysatoranspringtemperatur, aber vor Erreichen von AGR-förderlichen Abgastemperaturen, kann das Steuergerät 12 zum Beispiel die Abgasdrossel 302 öffnen (zum Beispiel vollständig öffnen oder teilweise öffnen) und das Absperrventil 304 schließen, indem es den ersten Aktuator 303 verstellt. Ferner kann das Steuergerät 12 zum Beispiel das Spülventil 308 öffnen und das Umleitventil 306 schließen, indem es den zweiten Aktuator 307 verstellt. Des Weiteren kann das Steuergerät das ND-AGR-Ventil 39 schließen. In dieser Konfiguration können Abgase entlang des Auslasskanals 145 durch das Abgasbehandlungssystem geleitet und nach Behandlung durch die Schadstoffbegrenzungsvorrichtung durch das Auspuffendrohr an die Atmosphäre abgelassen werden, während die Fallenanordnung umgangen wird. D. h. die Fallenanordnung 320 kann von dem Abgas isoliert und dem AGR-System sein, und das zurückgehaltene HC und PM kann mit beschränktem Schlupf in der Fallenanordnung 320 gespeichert bleiben. Auf diese Weise ermöglicht der erste Zwischenbetriebsmodus einen Zwischenbetrieb bei kaltem Motor und verschiebt das Spülen des gespeicherten HC und PM, bis eine Abgassolltemperatur (zum Beispiel eine AGR-Betriebe begünstigende Motortemperatur) erreicht ist.
  • 3C zeigt eine beispielhafte Konfiguration 360 der verschiedenen Ventile des Abgasbehandlungssystems 22 in einem ersten Betriebsmodus (Modus B, Spülen der Fallenanordnung). Während ausgewählter Motor- und/oder Fahrzeugbetriebsbedingungen, beispielsweise nach dem Erreichen einer Katalysatoranspringtemperatur und von AGR-förderlichen Abgastemperaturen, kann das Steuergerät 12 zum Beispiel die Abgasdrossel 302 öffnen (zum Beispiel vollständig öffnen oder teilweise öffnen) und das Absperrventil 304 schließen, indem es den ersten Aktuator 303 verstellt. Ferner kann das Steuergerät 12 zum Beispiel das Spülventil 308 öffnen und das Umleitventil 306 schließen, indem es den zweiten Aktuator 307 verstellt. Des Weiteren kann das Steuergerät das ND-AGR-Ventil 39 öffnen. In dieser Konfiguration wird erwärmtes Abgas von dem Motor mittels der Spülleitung 312 in den Bypasskanal 245 umgeleitet und dann weiter zur Fallenanordnung 320 zum Spülen des gespeicherten HC und PM entlang des AGR-Durchlasses 73 in den Motoreinlass. Somit kann Abgas in dieser Konfiguration ausgelegt sein, von dem Auslass der Fallenanordnung 320 hin zu dem Einlass der Fallenanordnung 320 zu strömen (d. h. in einer Strömrichtung entgegengesetzt zur der, die während des Speicherbetriebs des ersten Modus, Modus A, verwendet wird). In einem Beispiel kann das Steuergerät 12 konfiguriert sein, den Arbeitszyklus zumindest des Spülventils 308 beruhend auf einer Rückmeldung bezüglich der Abgastemperatur, die von einem Temperatursensor, beispielsweise Abgastemperatursensor 128, ermittelt wird, anzupassen. Der Arbeitszyklus kann angepasst werden, um eine erwünschte Abgaseinlassgastemperatur vorzusehen. In einem Beispiel kann die erwünschte Abgastemperatur als Funktion des Sauerstoffgehalts des Abgases angepasst werden. Durch Koordinieren des Arbeitszyklus des Spülventils beruhend auf Temperaturrückmeldung können eine erwünschte Fallenanordnungs-Einlasstemperatur und eine erwünschte Abgasstromgeschwindigkeit durch die Fallenanordnung erreicht werden, um die Falle effektiv von gespeichertem HC und PM zu reinigen.
  • Auf diese Weise ermöglicht der zweite Betriebsmodus, Modus B, dass gespeichertes HC und PM aus der Fallenanordnung in den Motor gespült und in diesem verbrannt wird. Im Einzelnen kann in dem zweiten Betriebsmodus das Abgas durch die Fallenanordnung des Abgasbehandlungssystems und dann das ND-AGR-System geleitet werden, bevor es zu dem Motoreinlass umgeleitet wird. D. h. ein Spülstrom kann auch als AGR-Strom verwendet werden. Durch Leiten des Spülstroms in den Ansaugkrümmer als gekühlten AGR-Strom ermöglicht der zweite Betriebsmodus das Erreichen von Synergien zwischen dem Abgasbehandlungssystem und dem ND-AGR-System.
  • 3D zeigt eine beispielhafte Konfiguration 370 der verschiedenen Ventile des Abgasbehandlungssystems 22 in einem zweiten Zwischenbetriebsmodus (Modus II, Zwischenbetrieb bei Motorleerlauf). Während ausgewählter Motor- und/oder Fahrzeugbetriebsbedingungen, beispielsweise einer zweiten Zwischenbedingung nach der Spülbedingung und vor einer AGR-Bedingung, einschließlich Bedingungen, bei denen Abgastemperaturen über einer Schwellentemperatur liegen (zum Beispiel einer Temperatur, über der das Abgas das Material der Fallenanordnung verschlechtern kann, beispielsweise über 400°C), bei Motorleerlaufdrehzahl und/oder wenn keine AGR erwünscht ist, kann das Steuergerät 12 zum Beispiel die Abgasdrossel 302 öffnen (zum Beispiel vollständig öffnen oder teilweise öffnen) und das Absperrventil 304 schließen, indem es den ersten Aktuator 303 verstellt. Ferner kann das Steuergerät 12 zum Beispiel das Spülventil 308 öffnen und das Umleitventil 306 schließen, indem es den zweiten Aktuator 307 verstellt. Des Weiteren kann das Steuergerät das ND-AGR-Ventil 39 schließen. In dieser Konfiguration können Abgase an die Atmosphäre abgelassen werden und die Fallenanordnung 320 kann von heißem mageren Abgas isoliert werden. Auf diese Weise können Abgase entlang des Auslasskanals 145 durch das Abgasbehandlungssystem geleitet und nach Behandlung durch die Schadstoffbegrenzungsvorrichtung durch das Auspuffendrohr an die Atmosphäre abgelassen werden, während die Fallenanordnung umgangen wird. In einem Beispiel kann das Steuergerät 12 weiterhin konfiguriert sein, um beruhend auf Rückmeldung bezüglich der Abgastemperatur von dem Abgastemperatursensor 128 den Arbeitszyklus zumindest des Spülventils 308 anzupassen (zum Beispiel ein schnelles Bewegen desselben hin zu null zu bewirken). Auf diese Weise ermöglicht der zweite Zwischenbetriebsmodus einen Zwischenbetrieb bei Motorleerlauf und mindert durch das erwärmte Abgas eine Degradation der Fallenanordnung (beispielsweise der Fallenmaterialien, der Fallenfilter, der Fallentragstrukturen, etc.).
  • 3E zeigt eine beispielhafte Konfiguration 380 der verschiedenen Ventile des Abgasbehandlungssystems 22 in einem dritten Betriebsmodus (Modus C, AGR). Während ausgewählter Motor- und/oder Fahrzeugbetriebsbedingungen, beispielsweise nach Abschließen eines Spülbetriebs der Fallenanordnung und/oder wenn nur AGR erwünscht ist, kann das Steuergerät 12 zum Beispiel die Abgasdrossel 302 öffnen (zum Beispiel vollständig öffnen oder teilweise öffnen) und das Absperrventil 304 schließen, indem es den ersten Aktuator 303 verstellt. Ferner kann das Steuergerät 12 zum Beispiel das Spülventil 308 schließen und das Umleitventil 306 öffnen, indem es den zweiten Aktuator 307 verstellt. Des Weiteren kann das Steuergerät das ND-AGR-Ventil 39 öffnen. In dieser Konfiguration kann Abgas von dem Motor entlang des AGR-Durchlasses 73 zu dem Motoreinlass geleitet werden. Somit kann die Fallenanordnung 320 in dieser Konfiguration von dem AGR-Abgasstrom isoliert bleiben. Durch Leiten von Abgas durch das AGR-System, während die Fallenanordnung des Abgasbehandlungssystems umgangen wird, ermöglicht auf diese Weise der dritte Betriebsmodus das Ausführen eines AGR-Betriebs unabhängig von einem Abgasbehandlungsbetriebs.
  • 4A–C zeigen eine andere Ausführungsform des Abgasbehandlungssystems 22 in dem ersten Modus (Modus A, Speicherung von Abgas-HC und -PM), dem zweiten Modus (Modus B, Spülen der Fallenanordnung) bzw. dem dritten Modus (Modus C, AGR) des Betriebs. Es versteht sich, das in 3A du 4A eigeführte gleich bezeichnete Komponenten in 4B–C ähnlich bezeichnet werden können.
  • Zurück zu 4A zeigt diese eine beispielhafte Ausführungsform 400 des Abgasbehandlungssystems 22. Abgas kann von einer Schadstoffbegrenzungsvorrichtung entlang eines Auslasskanals 145 aufgenommen werden, bevor es durch das Endrohr 35 an die Atmosphäre abgelassen wird. In dem Auslasskanal 145 kann eine Abgasdrossel 402 enthalten sein. Hierin kann in dem Bypasskanal 245, stromaufwärts der Fallenanordnung 320, ein Umleitventil 406 positioniert sein. Geöffnet kann das Umleitventil 406 zum Beispiel während Kaltstartbedingungen zumindest etwas Abgas mittels einer Leitung 473 von dem Auslasskanal 145 aufnehmen und das Abgas in den Bypasskanal 245 umleiten. Wie in 5–6 weiter ausgeführt wird, kann die Fallenanordnung 320 eine oder mehrere HC-Fallen, einen oder mehrere PM-Filter und/oder eine oder mehrere Kombinationen von HC-Falle/PM-Filtern umfassen. Der Bypasskanal 245 kann nahe dem Einlass der Fallenanordnung 320 mit dem ND-AGR-Durchlass 73 gekoppelt sein. Die Leitung 473 könnte sich hierin (im Gegensatz zu der beispielhaften Ausführungsform von 3A–E) nicht wesentlich in den ND-AGR-Durchlass 73 erstrecken.
  • Bei Strömen durch die Fallenanordnung 320 kann das Abgas entlang einer Abgasleitung 410 mittels eines Absperrventils 404 an die Atmosphäre abgelassen werden. In einem Beispiel kann die Betätigung der Abgasdrossel 402 und des Absperrventils 404 durch einen ersten Betätigungskoppler 411 mit einem ersten Aktuator 403 gekoppelt sein, so dass der erste Aktuator 403 ausgelegt sein kann, die Abgasdrossel 402 zu schließen, während er das Absperrventil 404 öffnet. In anderen Beispielen können die Abgasdrossel und das Absperrventil unabhängig von getrennten Aktuatoren betätigt werden.
  • Ein Spülventil 408, das in einer Spülleitung 412 positioniert ist, kann zum Beispiel während Spülbedingungen zumindest etwas Abgas von dem Auslasskanal 145, das mittels Leitung 473 aufgenommen wird, entlang der Spülleitung 412 in den Bypasskanal 245 an einer Stelle nahe dem Auslass der Fallenanordnung 320 umleiten. Die Spülleitung 412 kann hierin im Wesentlichen parallel zu dem Bypasskanal 245 und dem Auslasskanal 145 sein. Nach dem Strömen durch die Fallenanordnung 320 kann das gespülte Abgas entlang des ND-AGR-Kanals 73 mittels des ND-AGR-Ventils 39 zu dem Motoreinlass zurückgeleitet werden. In einem Beispiel kann die Betätigung des Umleitventils 406 und des Spülventils 408 durch den zweiten Betätigungskoppler 409 mit dem zweiten Aktuator 407 gekoppelt sein. Zum Beispiel kann der zweite Aktuator 408 konfiguriert sein, das Umleitventil 406 zu öffnen, während er das Spülventil 408 schließt. In anderen Beispielen können aber das Umleitventil und das Spülventil unabhängig von getrennten Aktuatoren betätigt werden. In noch anderen Beispielen kann die Betätigung eines oder mehrerer von Umleitventil, Spülventil, Absperrventil und Abgasdrossel mit der Betätigung des ND-AGR-Ventils 39 gekoppelt sein.
  • Hierin kann die Konfiguration der verschiedenen Ventile des Abgasbehandlungssystems 22 in dem ersten Betriebsmodus (Modus A, Speicherung von Abgas-HC und -PM) im Wesentlichen die gleiche wie zuvor in 3A und Tabelle 800 (8) gezeigt) sein. Während ausgewählter Motor- und/oder Fahrzeugbetriebsbedingungen, beispielsweise während eines Motorkaltstarts, kann das Steuergerät 12 zum Beispiel die Abgasdrossel 402 schließen und das Absperrventil 404 öffnen, indem es den ersten Aktuator 403 verstellt. Ferner kann das Steuergerät 12 zum Beispiel das Spülventil 408 schließen und das Umleitventil 406 öffnen, indem es den zweiten Aktuator 407 verstellt. Des Weiteren kann das Steuergerät das ND-AGR-Ventil 39 schließen. In dieser Konfiguration strömt Abgas von dem Motor entlang Leitung 473 in den Bypasskanal 245, von wo das Umleitventil 406 das Abgas in die Fallenanordnung 320 leitet, bevor das Abgas durch das Absperrventil 404, eine Abgasleitung 410 und das Endrohr 35 an die Atmosphäre abgelassen wird. Auf diese Weise können unbehandelte Abgaskohlenwasserstoffe und -partikel, die aus einem nicht aktiven Katalysator ausgestoßen werden, aus dem Abgas im Wesentlichen entfernt werden, bevor es an die Atmosphäre abgelassen wird. Ein Temperatursensor (zum Beispiel Abgastemperatursensor 128) kann verwendet werden, um eine Temperatur des Abgases zu ermitteln und/oder eine Temperatur der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung zu folgern und demgemäß die Dauer jedes Modus und/oder einen Wechsel zwischen Modi anzupassen.
  • 4B zeigt eine beispielhafte Konfiguration 460 der verschiedenen Ventile des Abgasbehandlungssystems 22 in dem zweiten Betriebsmodus (Modus BI, Spülen der Fallenanordnung). Während ausgewählter Motor- und/oder Fahrzeugbetriebsbedingungen, beispielsweise nach Erreichen einer Katalysatoranspringtemperatur und von AGR-förderlichen Abgastemperaturen, kann das Steuergerät 12 zum Beispiel die Abgasdrossel 402 öffnen (zum Beispiel vollständig öffnen oder teilweise öffnen) und das Absperrventil 404 schließen, indem es den ersten Aktuator 403 verstellt. Ferner kann das Steuergerät 12 zum Beispiel das Spülventil 408 öffnen und das Umleitventil 406 schließen, indem es den zweiten Aktuator 407 verstellt. Des Weiteren kann das Steuergerät das ND-AGR-Ventil 39 öffnen. In dieser Konfiguration wird erwärmtes Abgas von dem Motor durch das Spülventil 408 in die Spülleitung 412 umgeleitet, von wo das Abgas an einer Position nahe dem Auslass der Fallenanordnung 320 in den Bypasskanal 245 und die Fallenanordnung 320 geleitet wird. Von hier kann der Spülstrom entlang des AGR-Durchlasses 73 mittels des ND-AGR-Ventils 39 zu dem Motoreinlass geleitet werden. Somit kann der Spülstrom auch als AGR-Strom verwendet werden. Das Steuergerät 12 kann den Arbeitszyklus des Spülventils 408 zum Beispiel beruhend auf Rückmeldung von dem Abgastemperatursensor 128 anpassen. Der Arbeitszyklus kann angepasst werden, um das Vorsehen einer erwünschten Abgaseinlassgastemperatur zum Beispiel als Funktion des Sauerstoffgehalts des Abgases zu ermöglichen.
  • 4C zeigt eine beispielhafte Konfiguration 480 der verschiedenen Ventile des Abgasbehandlungssystems 22 in dem dritten Betriebsmodus (Modus C, AGR). Während ausgewählter Motor- und/oder Fahrzeugbetriebsbedingungen, beispielsweise nach Abschließen eines Spülbetriebs der Fallenanordnung und/oder wenn nur AGR erwünscht ist, kann das Steuergerät 12 zum Beispiel die Abgasdrossel 402 öffnen (zum Beispiel vollständig öffnen oder teilweise öffnen) und das Absperrventil 404 schließen, indem es den ersten Aktuator 403 verstellt. Ferner kann das Steuergerät 12 zum Beispiel das Spülventil 408 schließen und das Umleitventil 406 öffnen, indem es den zweiten Aktuator 407 verstellt. Des Weiteren kann das Steuergerät das ND-AGR-Ventil 39 öffnen. In dieser Konfiguration kann Abgas von dem Motor entlang der Leitung 473 in den Bypasskanal 245 geleitet werden, von wo das Umleitventil 406 das Abgas entlang des AGR-Durchlasses 73 in den Motoreinlass leiten kann. Somit kann Abgas durch das AGR-System zu dem Motoreinlass geleitet werden, während die Fallenanordnung des Abgasbehandlungssystems umgangen wird. D. h. die Fallanordnung 320 bleibt von dem AGR-Abgasstrom isoliert. Somit ermöglicht Modus C das Ausführen eines AGR-Betriebs unabhängig von dem Abgasbehandlungssystem.
  • Auf diese Weise kann beruhend auf den Motorbetriebsbedingungen der Strom von Abgas durch das Abgasbehandlungssystem und das AGR-System angepasst werden. In einem Beispiel kann ein Wechsel zwischen den verschiedenen Betriebsmodi auf mindestens einem von Abgastemperatur und Schadstoffbegrenzungstemperatur beruhen.
  • Unter Bezug nun auf 5–6 sind beispielhafte Ausführungsformen (500 und 600) der Fallenanordnung 320 gezeigt. Die Fallenanordnung 320 kann ein Faltengehäuse 502, 602 zum Umfangen von Bestandteilen der Fallenanordnung umfassen. Das Fallengehäuse 502, 602 kann zum Beispiel aus Kunststoff oder Stahl bestehen. Die Fallenanordnung 320 kann ein oder mehrere HC-Fallen zum Zurückhalten von Abgas-HC und einen oder mehrere Partikelfilter (hierin auch einfach als „Filter” bezeichnet) zum Zurückhalten von Abgas-PM umfassen.
  • In einem in der beispielhaften Ausführungsform 500 von 5 dargestellten Beispiel kann die Fallenanordnung 320 eine erste HC-Falle 522, eine zweite HC-Falle 524 und einen ersten Filter 526 umfassen. Ferner können die HC-Fallen und Filter in verschiedenen Reihenfolgen angeordnet werden. Zum Beispiel kann die erste HC-Falle 526 nahe dem Auslass 512 der Fallenanordnung 320 positioniert sein. Die zweite HC-Falle 524 kann zum Beispiel zwischen der ersten HC-Falle 520 und dem ersten Filter 526 positioniert sein. In dieser Konfiguration kann während eines Betriebs der Beladung (oder Speicherung) Abgas durch die erste HC-Falle 522, die zweite HC-Falle 524 und den ersten Filter 526 in diese Reihenfolge (wie durch Pfeil 514 gezeigt) strömen. Während eines Spülbetriebs kann dagegen Abgas durch den ersten Filter 526, die zweite HC-Falle 524 und die ersten HC-Falle 522 in dieser Reihenfolge (wie durch Pfeil 516 gezeigt) strömen.
  • In einem anderen Beispiel, das in der beispielhaften Ausführungsform von 6 dargestellt ist, die Fallenanordnung 320 eine erste HC-Falle 622, eine zweite HC-Falle 624, einen ersten Filter 626 und einen zweiten Filter 628 umfassen, die in dem Fallengehäuse 602 umfangen sind. Die HC-Fallen und Filter können in verschiedenen Reihenfolgen angeordnet sein. Zum Beispiel kann der erste Filter 626 nahe dem Einlass 610 der Fallenanordnung 320 angeordnet sein, während der zweite Filter 628 nahe dem Auslass 612 der Fallenanordnung 320 angeordnet sein kann. Die erste HC-Falle 622 und die zweite HC-Falle 624 können zum Beispiel zwischen dem ersten und zweiten Filter positioniert sein, mit der ersten HC-Falle 622 nahe dem ersten Filter 626 und der zweiten HC-Falle 624 nahe dem zweiten Filter 628. In dieser Konfiguration kann während eines Betriebs des Beladens (oder Speicherns) Abgas durch den ersten Filter 626, die erste HC-Falle 622, die zweite HC-Falle 624 und den zweiten Filter 628 in dieser Reihenfolge (wie durch Pfeil 614 angezeigt) strömen. Während eines Spülbetriebs kann dagegen Abgas durch den zweien Filter 628, die zweite HC-Falle 624, die erste HC-Falle 622 und den ersten Filter 626 in dieser Reihenfolge (wie durch Pfeil 616 gezeigt) strömen.
  • In einem Beispiel können die HC-Fallen in Form eines Brick oder Monolithen (zum Beispiel eines extrudierten Monolithen) vorliegen, der ein Grundsubstrat beschichtet mit einem oder mehreren geeigneten HC-Adsorbentien umfasst. In einem anderen Beispiel können die HC-Fallen Granulat des geeigneten Adsorbens umfassen. Die Adsorbentien von HC-Fallen können so gewählt werden, dass eine maximale HC-Menge während HC-Speicherung adsorbiert wird, während eine maximale Desorption von HC während HC-Spülung bei einer hinreichend niedrigen Temperatur ohne Altern der Falle ermöglicht wird. Die gewählten Adsorbentien können auch eine hohe Haltbarkeit aufweisen, um eine Verschlechterung aufgrund von Wärme oder Vergiftung durch das Abgas zu verhindern. Zum Beispiel können die HC-Fallen mindestens eines von Aktivkohle und katalysierten Zeolithen umfassen.
  • Die verwendeten Adsorbentien können sich in der Porosität unterscheiden. Zum Beispiel können die HC-Falle und/oder der Filter nahe dem Einlass der Fallenanordnung ein Adsorbens größerer Porosität (zum Beispiel zum Zurückhalten größerer Ketten von HC und PM) umfassen, während die HC-Falle und/oder der Filter nahe dem Auslass der Fallenanordnung ein Adsorbens kleinerer Porosität (zum Beispiel zum Zurückhalten kleinerer Ketten von HC und PM) umfassen. Zusätzlich oder optional können sich die verwendeten Adsorbentien in den chemischen Eigenschaften unterscheiden. Zum Beispiel können die HC-Falle und/oder der Filter nahe dem Einlass der Fallenanordnung ein Adsorbens mit einer höheren Affinität für längere Ketten von HC und größeres PM umfassen, während die HC-Falle und/oder der Filter nahe dem Auslass der Fallenanordnung ein Adsorbens mit einer höheren Affinität für kürzere Ketten von HC und kleines PM umfassen kann. In einem Beispiel können durch Positionieren einer Falle/eines Filters größerer Porosität vor einer Falle/einem Filter kleinerer Porosität in der Richtung von Abgasstrom während eines Speicherbetriebs mögliche Probleme bezüglich Verstopfen von Falle/Filter verringert werden.
  • In einem Beispiel kann die erste HC-Falle (522, 622) makroporöse Aktivkohle (zum Beispiel in Monolithform oder Granulatform) umfassen, während die zweie HC-Falle (524, 624) mikroporöse Aktivkohle (zum Beispiel in Monolithform oder Granulatform) umfassen kann. In einem anderen Beispiel kann die erste HC-Falle makroporöse katalysierte Zeolithe (zum Beispiel in Monolithform oder Granulatform) umfasse, während die zweite HC-Falle mikroporöse katalysierte Zeolithe (zum Beispiel in Monolithform oder Granulatform) umfassen kann. Die katalysierten Zeolithe können verschiedene inenausgetauschte Zeolithe umfassen, beispielsweise kupferausgetauschte Zeolithe und eisenausgetauschte Zeolithe. In noch anderen Beispielen kann eine Kombination von aktivkohlebasierten Fallen und zeolithbasierten Fallen verwendet werden, zum Beispiel eine erste HC-Falle aus makroporöser Aktivkohle und eine zweite HC-Falle aus mikroporösem Zeolith.
  • Die Adsorbentienkombination kann auch beruhend auf dem Bereich der erwünschten oder erwarteten Einlasstemperaturen der Fallenanordnung angepasst werden. Zum Beispiel können aktivkohlebasierte Fallen für niedrigere Einlasstemperaturen (die zum Beispiel 350°C nicht übersteigen) verwendet werden, während auf katalysiertem Zeolith basierende Fallen für höhere Einlasstemperaturen (zum Beispiel bis zu 600°C) verwendet werden können.
  • Der erste und zweite PM-Filter können zum Beispiel mindestens eines von Dieselpartikelfiltern, Aktivkohlegranulat (mikroporös oder makroporös), Granulat aus katalysiertem Zeolith (mikroporös oder makroporös), poröse Blocks aus Zeolith, Metallsiebe verschiedener Größen, Naturfasern (beispielsweise Baumwolle und/oder Papier), Verbundfasern und Schaumstoffblöcke umfassen.
  • Während die dargestellten Beispiele eine Falle/einen Filter größerer Porosität zeigen, der in der Richtung von Abgasstrom während eines Speicherbetriebs vor einer Falle/einem Filter kleinerer Porosität positioniert ist, kann in anderen Beispielen eine Falle/ein Filter kleinerer Porosität in der Richtung von Abgasstrom während eines Speicherbetriebs vor einer Falle/einem Filter größerer Porosität positioniert sein. In noch anderen Beispielen können die erste und die zweite Falle die gleiche Zusammensetzung und/oder Porosität aufweisen, und der erste und zweite Filter können ebenfalls die gleiche Zusammensetzung und/oder Porosität aufweisen. In noch anderen Beispielen können die AGR-Kühlerkanäle mit katalysiertem Zeolith beschichtet sein und können als HC-Falle verwendet werden.
  • In noch anderen Beispielen kann die Fallenanordnung 320 eine Vorrichtung zum Speichern von Abgas-HC und -PM umfassen, beispielsweise einen oder mehrere Bricks einer Kombination von HC-Falle/PM-Filter, wie bezüglich der beispielhaften Ausführungsform 1200 von 12 gezeigt ist. Die Bricks können Monolithstrukturen aufweisen, beispielsweise die Monolithstrukturen von Dieselpartikelfiltern. Die Bricks können zum Beispiel aus einem extrudierten HC-Rückhaltemittel oder -adsorbens bestehen, beispielsweise aus Aktivkohle oder katalysiertem Zeolith. Die Porosität des Bricksubstrats, d. h. des extrudierten HC-Adsorbens, kann angepasst werden, um Abgas durch die Wände strömen zu lassen. Wie in 12 gezeigt kann der Brick innen mehrere Kanäle 1202 zum Filtern von Partikelmaterial aus dem Abgas 1206 umfassen. Weiterhin können abwechselnde Kanäle 1202 verstopft sein, zum Beispiel durch Stopfen 1204. In einem Beispiel können die Stopfen das Abgas 1206 zwingen, durch Kanalwände 1209 zu strömen und ermöglichen ein Sammeln von Partikelmaterial 1210 aus den Kaltstartemissionen daran. In noch anderen Beispielen sammelt sich das Partikelmaterial an der Auslassseite des Kanalstopfens, in welchem Fall am Ende eines Speicherbetriebs die Auslassseite abwechselnder Kanalstopfen mit Partikelmaterial bedeckt sein kann, was charakteristische schachbrettartige Muster entstehen lässt. Analog kann der Strom von Abgas 1206 durch die Kanalwände, die aus dem HC-Rückhaltemittel bestehen, ein Speichern von Abgas-HC in dem Kanal, beispielsweise in konzentrierten Zonen 1212, ermöglichen.
  • Während dies nicht gezeigt ist, kann die Fallenanordnung von 5 6-6 und 12 weiterhin verschiedene Sensoren, beispielsweise einen Drucksensor, Temperatursensor und/oder Abgassensor, umfassen. In einem Beispiel kann ein Drucksensor mit der Fallenanordnung 320 verbunden sein, beispielsweise in dem Faltengehäuse. Eine in den Fallen und Filtern der Fallenanordnung 320 gespeicherte HC- und PM-Menge kann dann beruhend auf dem geschätzten Druck gefolgert werden. Wenn zum Beispiel der Druck unter einem Schwellenwert liegt, kann eine Speicherbedingung ermittelt werden. Wenn Speichern fortschreitet, kann dann der Druck steigen, und wenn der Druck über dem Schwellenwert liegt, kann eine Spülbedingung ermittelt werden. Wenn analog der Spülbetrieb fortschreitet, kann der Druck fallen, und wenn der Druck unter dem Schwellenwert liegt, kann ein Spülbetrieb als beendet betrachtet werden. In einem anderen Beispiel kann die in den Fallen und Filtern der Fallenanordnung 320 gespeicherte HC- und PM-Menge beruhend auf dem Messwert eines Abgassensors ermittelt werden, der stromabwärts der Fallenanordnung oder nahe dem Fallenanordnungsauslass positioniert ist.
  • Unter Bezug auf 7 ist eine beispielhafte Routine 700 zum Anpassen des Betriebsmodus eines Abgasbehandlungssystems durch Anpassen der Konfiguration von Ventilen darin (wie in der Tabelle von 8 zusammengefasst) gezeigt. Somit kann das Abgasbehandlungssystem in einem von 5 Betriebsmodi, einschließlich eines Speichermodus, eines Spülmodus, eines AGR-Modus und von zwei Zwischenmodi, betrieben werden. Die Routine 700 kann unter Verwenden von Systemen, Komponenten und Vorrichtungen implementiert werden, die hierin beschrieben sind, kann aber alternativ unter Verwenden anderer geeigneter Systeme, Komponenten und Vorrichtungen implementiert werden.
  • Bei 702 bestätigt die Routine Motorkaltstartbedingungen. Zum Beispiel kann die Routine ermitteln, ob der Motor aus Stillstand gestartet wird und/oder ob der Motor mittels eines Motoranlassbetriebs gestartet wurde. Weiterhin kann die Routine eine Schadstoffbegrenzungsvorrichtungstemperatur schätzen und/oder folgern und bestätigen, dass sie unter einer Schwellentemperatur liegt (beispielsweise einer Katalysatoranspringtemperatur). In einem Beispiel kann die Schadstoffbegrenzungsvorrichtungstemperatur unter Verwenden eines dedizierten Temperatursensors geschätzt werden, beispielsweise eines an der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung angebrachten Temperatursensors. In einem anderen Beispiel kann die Temperatur von einem oder mehreren Abgastemperatursensoren gefolgert werden, die sich in dem Auslasskanal 45 oder dem Abgaskrümmer befinden. In einem noch anderen Beispiel kann die Schadstoffbegrenzungsvorrichtungstemperatur beruhend auf einer Motorabschaltzeit (Standzeit), Umgebungstemperatur, Motorkühlmitteltemperatur und Ansauglüftfüllungstemperatur gefolgert werden. Wenn keine Kaltstartbedingungen bestätigt werden, kann die Routine enden. Bei 704 können HC- und PM-Speicherbedingungen bestätigt werden. In einem Beispiel können Speicherbedingungen bestätigt werden, wenn die Speicherkapazität einer oder mehrerer Fallen und Filter des Abgasbehandlungssystems 22 größer als ein Schwellenwert ist. In einem anderen Beispiel können Speicherbedingungen bei Ermittlung bestätigt werden, dass das Abgasbehandlungssystem 22 während eines vorherigen Motorbetriebs gespült wurde. Ferner kann die Routine Speichern in dem Abgasbehandlungssystem 22 ermöglichen, wenn die Temperatur des Abgasbehandlungssystems 22 kleiner als eine maximale Speichertemperatur ist. Des Weiteren kann die Routine eine Speicherung von Abgas-HC und -PM in dem Abgasbehandlungssystem 22 beruhend auf einer Kraftstoffeigenschaft des in dem Motor verbrannten Kraftstoffs, beispielsweise einer Alkoholmenge in dem Kraftstoff, ermöglichen. Wenn Speicherbedingungen nicht erfüllt sind, kann die Routine enden.
  • Wenn die Speicherbedingungen bei 706 bestätigt sind, kann die Routine die mehreren Ventile des Abgasbehandlungssystems 22 anpassen, um das System in einem ersten Betriebsmodus (Modus A, Speicherung von Abgas-HC und -PM) arbeiten zu lassen. Das Motorsteuergerät 12 kann im Einzelnen den ersten Aktuator 303, 403 verstellen, um die Abgasdrossel 302 vollständig zu schließen, während es das Absperrventil 304, 404 öffnet. Ferner kann das Motorsteuergerät 12 den zweiten Aktuator 307, 407 anpassen, um das Spülventil 408, 408 zu schließen, während es das Umleitventil 406, 406 öffnet, Des Weiteren kann das Steuergerät 12 das ND-AGR-Ventil 39 schließen. In dieser Konfiguration kann Abgas nach dem Strömen durch die Fallenanordnung 320 an die Atmosphäre abgelassen werden, wobei Abgas-HC und -PM zurückgehalten werden kann.
  • Bei 708 kann ermittelt werden, ob die Schadstoffbegrenzungsvorrichtungstemperatur einen Schwellenwert erreicht hat. In einem Beispiel kann der Schwellenwert einer Katalysatoranspringtemperatur der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung entsprechen (d. h. einer Temperatur, bei der der Katalysator bei hohem Wirkungsgrad arbeiten kann). Wenn die Schwellentemperatur nicht erreicht wurde, kann die Routine zurück zu 706 gehen und weiter in dem ersten Betriebsmodus (Speichermodus) arbeiten. Auf diese Weise können unbehandelte HC-Emissionen bis zur Aktivierung der Katalysatoren in der Fallenanordnung zurückgehalten werden, wodurch die Qualität von Kaltstartemissionen verbessert wird.
  • Wenn die Schwellentemperatur bei 710 bestätigt wird (d. h. die Schadstoffbegrenzungsvorrichtung hat eine Temperatur erreicht, bei der sie katalytisch aktiv ist), kann die Routine die mehreren Ventile des Abgasbehandlungssystems 22 anpassen, um das System in einem ersten Zwischenbetriebsmodus (Modus I, Zwischen, kalter Motor) arbeiten zu lassen. Im Einzelnen kann das Motorsteuergerät 12 den ersten Aktuator 303, 403 anpassen, um die Abgasdrossel 302 zumindest teilweise zu öffnen, während es das Absperrventil 304, 404 schließt. Ferner kann das Motorsteuergerät 12 den zweiten Aktuator 307, 407 anpassen, um das Spülventil 308, 408 zu öffnen, während es das Umleitventil 306, 406 schließt. Des Weiteren kann das Steuergerät 12 das ND-AGR-Ventil 39 in dem geschlossenen Zustand halten. In dieser Konfiguration kann Abgas nach katalytischer Behandlung durch die (nun katalytisch aktive) Schadstoffbegrenzungsvorrichtung an die Atmosphäre abgelassen werden. Die Fallenanordnung 320 kann hierin von dem Abgasstrom isoliert werden, was das behandelte Abgas ungehindert durch den Auslasskanal und aus dem Endrohr 35 zur Atmosphäre strömen lässt. Auf diese Weise kann gereinigtes Abgas an die Atmosphäre abgelassen werden, während sich der Motor erwärmt und/oder bis Spülbedingungen bestätigt sind.
  • Bei 712 kann ermittelt werden, ob Spülbedingungen erfüllt sind. Somit kann Spülen beruhend auf verschiedenen Motor- und Fahrzeugbetriebsbedingungen ermöglicht werden, einschließlich der in dem Abgasbehandlungssystem 22 gespeicherten HC- und PM-Menge (beispielsweise der in den HC-Fallen der Fallenanordnung 320 gespeicherten HC-Menge und/oder der in den Filtern der Fallenanordnung 320 gespeicherten PM-Menge, die über einem Schwellenwert liegen), der Temperatur und/oder des Drucks des Abgasbehandlungssystems (beispielsweise der Temperatur und des Drucks, die über einem Schwellenwert liegen), der Kraftstofftemperatur, der Motortemperatur, der Anzahl an Starts seit dem letzten Spülen (beispielsweise der Anzahl an Starts, die über einem Schwellenwert liegen), der Kraftstoffeigenschaften (beispielsweise der Alkoholmenge in dem verbrannten Kraftstoff, der Frequenz des Spülens, die steigt, wenn eine Alkoholmenge in dem Kraftstoff zunimmt) usw. In einem Beispiel kann die in den Fallen und Filtern der Fallenanordnung 320 gespeicherte HC_ und PM-Menge beruhend auf einem Druckanstieg der Fallenanordnung 320 ermittelt werden (zum Beispiel durch einen dedizierten Drucksensor ermittelt). In einem anderen Beispiel kann die in den Fallen und Filtern der Fallenanordnung 320 gespeicherte HC- und PM-Menge beruhend auf dem Messwert eines Abgassensors ermittelt werden, der stromabwärts der Fallenanordnung positioniert ist. In einem Beispiel können die Spülbedingungen als erfüllt betrachtet werden, wenn die Routine während des aktuellen Motorstarts ermittelt, dass Abgase zuvor zu dem Abgasbehandlungssystem 22 geleitet wurden. In einem anderen Beispiel können Spülbedingungen als erfüllt betrachtet werden, wenn die Motortemperatur so gestiegen ist, dass sie AGR-Stabilitätsschwellenwerte erfüllt (d. h. eine Schwellentemperatur, bei der AGR effektiv sein kann). Wenn die Spülbedingungen nicht erfüllt sind, während die Temperatur der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung über der Schwellentemperatur bleibt, kann die Routine in dem ersten Zwischenbetriebsmodus weiterarbeiten.
  • Wenn die Spülbedingungen erfüllt sind, kann die Routine bei 714 die mehreren Ventile des Abgasbehandlungssystems 22 anpassen, um das System in einem zweiten Betriebsmodus (Modus B, Spülen der Fallenanordnung) arbeiten zu lassen. Im Einzelnen kann das Motorsteuergerät 12 den ersten Aktuator 303, 403 anpassen, um die Abgasdrossel 302 zumindest teilweise offen zu halten, während es das Absperrventil 304, 404 geschlossen hält. Ferner kann das Motorsteuergerät 12 den zweiten Aktuator 307, 407 anpassen, um das Spülventil 308, 408 offen zu halten und das Umleitventil 306, 406 geschlossen zu halten. Des Weiteren kann das Steuergerät 12 das ND-AGR-Ventil 39 öffnen. In dieser Konfiguration kann Abgas durch die Spülleitung 312, 412 in einer Strömungsrichtung entgegengesetzt zur Strömungsrichtung während des ersten (Speicher-)Modus des Betriebs in die Fallenanordnung 320 geleitet werden. Im Einzelnen kann erwärmtes Abgas von dem Auslass der Fallenanordnung 320 hin zum Einlass der Fallenanordnung 320 strömen, bevor es mittels des ND-AGR-Durchlasses zurück in den Motoreinlass geleitet wird. Auf diese Weise kann der Spülstrom auch als AGR-Strom verwendet werden, wodurch Vorteile bezüglich Kraftstoffwirtschaftlichkeit vorgesehen werden. Durch gemeinsames Nutzen von Komponenten von dem Abgasbehandlungssystem und dem AGR-System können auch Vorteile bezüglich Komponentenreduzierung erreicht werden.
  • Während die dargestellte Routine das Wechseln von dem ersten Betriebsmodus zu dem zweiten Betriebsmodus durch Arbeiten in dem ersten Zwischenmodus zeigt, kann in anderen Beispielen die Routine von dem ersten Betriebsmodus zu dem zweiten Betriebsmodus wechseln, ohne einen Zwischenmodus zu durchlaufen.
  • Nach dem Abschluss des Spülbetriebs kann bei 716 ermittelt werden, ob nur AGR erwünscht ist. In einem Beispiel kann der Spülbetrieb als abgeschlossen betrachtet werden, wenn die in den HC-Fallen der Fallenanordnung 320 gespeicherte HC-Menge und/oder die in den Filtern der Fallenanordnung 320 gespeicherte PM-Menge kleiner als ein Schwellenwert sind. In einem anderen Beispiel kann der Spülbetrieb nach einer vorbestimmten Dauer ab Start des Spülbetriebs als abgeschlossen betrachtet werden.
  • Wenn in einem Beispiel keine AGR bei 716 erwünscht ist und der Motor bei Leerlaufdrehzahlen liegt und/oder die Abgastemperatur über einem Schwellenwert (zum Beispiel über 400°C) liegt, kann die Routine bei 718 die mehreren Ventile des Abgasbehandlungssystems 22 anpassen, um in einem zweiten Zwischenbetriebsmodus (Modus II, Zwischenbetrieb, Motorleerlauf) arbeiten. Im Einzelnen kann das Motorsteuergerät 12 den ersten Aktuator 303, 403 anpassen, um die Abgasdrossel 302 zumindest teilweise offen zu halten, während es das Absperrventil 304, 404 geschlossen hält. Ferner kann das Motorsteuergerät 12 den zweiten Aktuator 307, 407 anpassen, um das Spülventil 308, 408 offen zu halten und das Umleitventil 306, 406 geschlossen zu halten. Des Weiteren kann das Steuergerät 12 das ND-AGR-Ventil 39 schließen. In dieser Konfiguration kann heißes Abgas nach der katalytischen Behandlung durch die Schadstoffbegrenzungsvorrichtung an die Atmosphäre abgelassen werden, während die Fallenanordnung 320 von den potentiell schädlichen Wirkungen des erhitzten Abgasstroms isoliert wird.
  • Wenn im Vergleich bei 716 nur AGR erwünscht ist, zum Beispiel nach einem erfolgreichen Spülbetrieb, kann die Routine bei 720 die mehreren Ventile des Abgasbehandlungssystems 22 anpassen, um das System in dem dritten Betriebsmodus (Modus C, nur AGR) arbeiten zu lassen. Im Einzelnen kann das Motorsteuergerät 12 den ersten Aktuator 303, 403 anpassen, um die Abgasdrossel 302 zumindest teilweise offen zu halten, während es das Absperrventil 304, 404 geschlossen hält. Ferner kann das Motorsteuergerät 12 den zweiten Aktuator 307, 407 anpassen, um das Spülventil 308, 408 zu schließen und das Umleitventil 306, 406 zu öffnen. Des Weiteren kann das Steuergerät 12 das ND-AGR-Ventil 39 offen halten. In dieser Konfiguration kann Abgas mittels der Leitung 373, 473 und des ND-AGR-Durchlasses 73 in den Motoreinlass zurückgeleitet werden. Ferner kann die Fallenanordnung 320 von dem AGR-Strom isoliert bleiben, wodurch das Ausführen eines AGR-Betriebs unabhängig von dem Abgasbehandlungssystem ermöglicht wird.
  • Während die dargestellte Routine das Wechseln von dem zweiten Betriebsmodus zu dem dritten Betriebsmodus durch Arbeiten in dem zweiten Zwischenmodus veranschaulicht, kann die Routine in anderen Beispielen ohne Durchlaufen eines Zwischenmodus von dem zweiten Betriebsmodus zu dem dritten Betriebsmodus wechseln.
  • Auf diese Weise kann durch Verbinden eines Abgasbehandlungssystems mit einem AGR-System ein Spülstrom von gespeichertem HC und PM als AGR-Strom verwendet werden, wenn ein Spülbetrieb erwünscht ist, und ein AGR-Strom kann unabhängig von dem Spülstrom erreicht werden, wenn nur ein AGR-Betrieb erwünscht ist. Durch synergetisches Nutzen des Abgasbehandlungssystems und des AGR-Systems kann auch die Anzahl an Komponenten in dem Fahrzeugsystem verringert werden.
  • Unter Bezug nun auf 9 stellt die grafische Darstellung 900 den Kohlenwasserstoffadsorptionswirkungsgrad des Abgasbehandlungssystems 22 unter Bezug auf eine Vielzahl unterschiedlicher Kohlenwasserstoffspezies dar. Im Einzelnen vergleicht die grafische Darstellung die Menge (in Milligramm) jeder der verschiedenen HC-Spezies (im Einzelnen unterschiedliche Nichtmethan-HC-Spezies, NMHC) am Einlass der Fallenanordnung mit einer Menge an dem Auslass (zum Beispiel unter Verwenden von Gaschromatographie und Fouriertransformationsinfrarotspektroskopie ermittelt), wodurch für jede zurückgehaltene HC-Spezies ein Adsorptionswirkungsgrad ermittelt wird. In einem Beispiel kann die getestete Fallenanordnung wie gezeigt einen Grundsubstratkanister mit einem Durchmesser von 3 Zoll (7,62 cm) und einer Länge von 8 Zoll (20,32 cm) aufweisen und kann bei 200 cpsi/0,88 L mit Asorbens imprägniert sein. Der darin getestete Kraftstoff kann eine Ethanolmischung sein, zum Beispiel wie hierin gezeigt E85 (das eine Zusammensetzung von 85% Ethanol und 15% Benzin hat). Somit können bei Flexfuel-Fahrzeugen, die mit Kraftstoff mit einer unterschiedlichen Alkoholzusammensetzung arbeiten (z. B. von Benzin (E0) bis Ethanol (E85) reichend), die alkoholgemischten Kraftstoffe Abgas mit breit variierenden Zusammensetzungen erzeugen. Zum Beispiel kann das Abgas von mit Alkohol gemischten Kraftstoffen mit größerem Alkoholanteil einen größeren Prozentsatz von organischen Nichtmethangasen (NMOG, hierin auch als NMHC bezeichnet) aufweisen, einschließlich Kohlenwasserstoff kleinerer Ketten. Somit kann die unterschiedliche Zusammensetzung des Abgases zu einer breiten Schwankung von Adsorptionswirkungsgraden bei herkömmlich verwendeten Fallen führen. Wie in der grafischen Darstellung 900 gezeigt kann durch Verwenden einer Kombination von Fallenmaterialien und Partikelfiltern, wie in dem beispielhaften Abgasbehandlungssystem der vorliegenden Offenbarung beschrieben, der Adsorptionswirkungsgrad der verschiedenen Abgas-HC-Spezies wesentlich verbessert werden. In einem Beispiel können wie gezeigt 80% der ausgestoßenen Ethanolspezies adsorbiert werden, während 60% der C3-Kohlenwasserstoffe adsorbiert werden können. In einem anderen Beispiel können 93–99% von C4-C9-Kohlenwasserstoffen adsorbiert werden. Somit kann der Gesamtadsorptionswirkungsgrad von Abgas-HC-Spezies wesentlich verbessert werden (zum Beispiel auf 72% angehoben werden). Dadurch kann die Falle in der Lage sein, einen breiteren Bereich von HC- und PM-Bestandteilen aus Abgasemissionen zu entfernen. Durch Verwenden solcher Fallen kann der Wirkungsgrad des Abgasbehandlungssystems verbessert werden.
  • 10 zeigt eine grafische Darstellung 100, die die Wirkung von Monolithalterung auf den HC-Adsorptionswirkungsgrad der Falle(n) des Abgasbehandlungssystems 22 darstellt. Im Einzelnen wird die Monolithhaltbarkeit der Fallen/Filter durch Untersuchen der Wirkung auf HC-Adsorptionswirkungsgrad bei Altern des Monolithen über 0–300 Stunden bei einem Bereich von Abgastemperaturen (zum Beispiel von 250°C bis 350°C) und bei einem Bereich von Luft/Kraftstoff-Verhältnissen (zum Beispiel von Lambda 1,0 bis 1,3) getestet. Selbst bei Behandeln über lange Stunden mit einem fetten Abgas bei im Wesentlichen hohen Temperaturen (wie zum Beispiel durch die grafische Darstellung für 350C lam 1,3 gezeigt) kann der HC-Adsorptionswirkungsgrad des gealterten Fallenmonolithen wie gezeigt nicht wesentlich verschlechtert werden. Der gealterte Monolith kann zum Beispiel verglichen mit dem HC-Adsorptionswirkungsgrad eines frischen Fallenmonolithen, der zum Beispiel bei 92% liegen kann, HC-Adsorptionswirkungsgrade in dem Bereich von 50–90% Adsorption aufweisen. Somit kann die Falle in der Lage sein, HC und PM mit verbessertem Wirkungsgrad über einen längeren Zeitraum zu entfernen. Auf diese Weise kann die Betriebsdauer des Abgasbehandlungssystems verlängert werden.
  • 11 zeigt eine Tabelle 1100, die den Entfernungswirkungsgrad von gespeichertem Kohlenwasserstoff des Abgasbehandlungssystems 22 darstellt. Im Einzelnen vergleicht die Tabelle die Menge (in Prozent) des gespeicherten HC, das aus der Falle freigesetzt wird, wenn sie mit Abgas unterschiedlicher Temperaturen (wie bei Einlassgastemperatur gezeigt) und Durchsätzen (wie bei mittlerem Einschaltzyklusstrom durch CHCT gezeigt) gespült wird. Selbst bei Spülen mit Abgas niedrigerer Temperaturen (zum Beispiel in dem Bereich von 200°C bis 250°C), bei höheren Durchsätzen (zum Beispiel bei 53 l/min.) kann wie gezeigt eine wesentliche Menge des gespeicherten HC (zum Beispiel 80% des gespeicherten HC) effektiv desorbiert werden. Bei Spülen mit Abgas bei höheren Temperaturen (zum Beispiel in dem Bereich von 300°C bis 350°C) und hohen Durchsätzen (zum Beispiel bei 53 l/min.) kann im Wesentlichen das gesamte gespeicherte HC (zum Beispiel 9% des gespeicherten HC (effektiv desorbiert werden.
  • Somit können die Fallen und Filter des Abgasbehandlungssystems in der Lage sein, eine Vielzahl von HC-Spezies effektiv zu adsorbieren und auch das gespeicherte HC bei moderaten Spülgastemperaturen und Durchsätzen effektiv zu desorbieren (oder zu entfernen). Auf diese Weise kann das Abgasbehandlungssystem die Qualität von Abgasemissionen wesentlich verbessern.
  • Auf diese Weise kann ein mit einem Niederdruck-AGR-System gekoppeltes Abgasbehandlungssystem vorteilhaft genutzt werden, um einen Spülstrom mit einem AGR-Strom zu kombinieren, wenn ein Spülen von gespeichertem HC und PM erwünscht ist, während nur ein AGR-Strom ermöglicht wird, wenn nur AGR erwünscht ist. Durch Anpassen des Öffnens und Schließens eines Umleitventils und Spülventils kann eine Richtung von Abgasstrom durch ein Abgasbehandlungssystem selektiv verändert werden, wodurch Betriebsmodi zwischen Speicherbetrieben, Spülbetrieben und AGR-Betrieben selektiv variiert werden. Durch gemeinsames Nutzen von Komponenten durch das Abgasbehandlungssystem und das AGR-System könne die Kosten und die Komplexität des Abgasbehandlungssystems verringert werden, während seine Leistung verbessert wird.
  • 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 eine oder mehrere einer Reihe von Verarbeitungsstrategien darstellen, beispielsweise ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen. Daher können verschiedene gezeigte Arbeitsgänge, Schritte oder Funktionen in der gezeigten Abfolge oder parallel ausgeführt oder in manchen Fällen ausgelassen werden. Analog ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht unbedingt erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu verwirklichen, wird aber zur besseren Veranschaulichung und Beschreibung vorgesehen. Einer oder mehrere der gezeigten Arbeitsgänge oder Funktionen können abhängig von der jeweils eingesetzten Strategie wiederholt ausgeführt werden. Weiterhin können die beschriebenen Arbeitsgänge einen in das maschinenlesbare Speichermedium in dem Motorsteuersystem einzuprogrammierenden Code graphisch darstellen.
  • 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 vorstehende Technologie auf V6-, 1-4-, 1-6-, V12-Boxer- oder andere Motortypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuartigen und nicht nahe liegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen sowie andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hierin offenbart werden.

Claims (23)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Motors, der ein mit einem Motorauslass gekoppeltes Abgasbehandlungssystem umfasst, wobei das Abgasbehandlungssystem weiterhin mittels eines Abgasrückführungs(AGR)-Systems mit einem Motoreinlass gekoppelt ist, wobei das Verfahren umfasst: Arbeiten in einem ersten Modus, der das Leiten von Abgas durch das Abgasbehandlungssystem zu einem Auspuffendrohr umfasst; Arbeiten in einem zweiten Modus, der das Leiten von Abgas durch das Abgasbehandlungssystem mittels des AGR-Systems zu einem Motoreinlass umfasst; und Arbeiten in einem dritten Modus, der das Leiten von Abgas durch das AGR-System zu einem Motoreinlass unter Umgehen des Abgasbehandlungssystems umfasst.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeiten in dem ersten Modus das Speichern von Abgaskohlenwasserstoffen (HC) und Partikelmaterial (PM) in dem Abgasbehandlungssystem umfasst und dass das Arbeiten in dem zweiten Modus das Spülen des gespeicherten HC und PM zu dem Motoreinlass umfasst und dass weiterhin das Arbeiten in dem dritten Modus das Rückführen von Abgas zu dem Motoreinlass umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasbehandlungssystem eine Fallenanordnung umfasst, die mindestens eine Vorrichtung umfasst, die zum Zurückhalten von HC und PM ausgelegt ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fallenanordnung mehrere HC-Fallen unterschiedlicher Porosität und mehrere PM-Filter unterschiedlicher Porosität umfasst.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die HC-Falle mindestens eines von Aktivkohle und katalysiertem Zeolith umfasst und dass der PM-Filter mindestens eines von: einem Dieselpartikelfilter, Aktivkohle, katalysiertem Zeolith, Naturfaser, Verbundfaser und Schaumstoff umfasst.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wechsel zwischen den Betriebsmodi auf mindestens einem von: einer Abgastemperatur und einer Schadstoffbegrenzungsvorrichtungstemperatur beruht.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasbehandlungssystem eine Abgasdrossel, ein Absperrventil, ein Umleitventil und ein Spülventil umfasst und dass das AGR-System ein AGR-Ventil umfasst und dass weiterhin das Arbeiten in dem ersten Modus das Schließen der Abgasdrossel, das Öffnen des Absperrventils, das Schließen des Spülventils, das Öffnen des Umleitventils und das Schließen des AGR-Ventils umfasst, dass das Arbeiten in dem zweiten Modus das Öffnen der Abgasdrossel, das Schließen des Absperrventils, das Öffnen des Spülventils, das Schließen des Umleitventils und das Öffnen des AGR-Ventils umfasst und dass das Arbeiten in dem dritten Modus das Öffnen der Abgasdrossel, das Schließen des Absperrventils, das Schließen des Spülventils, das Öffnen des Umleitventils und das Öffnen des AGR-Ventils umfasst.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Öffnen der Abgasdrossel mit dem Schließen des Absperrventils gekoppelt ist und dass das Öffnen des Umleitventils mit dem Schließen des Spülventils gekoppelt ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasbehandlungssystem weiterhin eine Fallenanordnung umfasst, wobei das Verfahren weiterhin das Wechseln von dem ersten Betriebsmodus zu dem zweiten Betriebsmodus durch Arbeiten in einem ersten Zwischenmodus und das Wechseln von dem zweiten Betriebsmodus zu dem dritten Betriebsmodus durch Arbeiten in einem zweiten Zwischenmodus umfasst, wobei der erste und der zweite Zwischenmodus das Leiten von Abgas durch das Abgasbehandlungssystem zu einem Auspuffendrohr unter Umgehen der Fallenanordnung umfasst.
  10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeiten in dem ersten und zweiten Zwischenmodus das Öffnen des Abgasdrosselventils, das Schließen des Absperrventils, das Öffnen des Spülventils, das Schließen des Umleitventils und das Schließen des AGR-Ventils umfasst.
  11. Verfahren zum Betreiben eines Motors, der ein mit einem Motorauslass gekoppeltes Abgasbehandlungssystem umfasst, wobei das Abgasbehandlungssystem weiterhin mittels eines Abgasrückführungs(AGR)-Systems mit einem Motoreinlass gekoppelt ist, wobei das Verfahren umfasst: während einer Motorkaltstartbedingung das Leiten von Abgas durch das Abgasbehandlungssystem zu einem Auspuffendrohr, um Kohlenwasserstoffe und Partikelmaterial in dem Abgasbehandlungssystem zu speichern; während einer Spülbedingung das Leiten von Abgas durch das Abgasbehandlungssystem mittels des AGR-Systems zu einem Motoreinlass, um das gespeicherte HC und PM Kohlenwasserstoffe zu spülen; und während einer AGR-Bedingung das Leiten von Abgas zu einem Motoreinlass durch das AGR-System unter Umgehen des Abgasbehandlungssystems, um nur Abgasrückführung durchzuführen.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasbehandlungssystem eine Fallenanordnung umfasst, die eine oder mehrere HC-Fallen zum Speichern von Abgas-HC und einen oder mehrere PM-Filter zum Speichern von Abgas-PM umfasst, wobei die eine oder die mehreren HC-Fallen eine oder mehrere HC-Fallen unterschiedlicher Porosität umfassen, wobei der eine oder die mehreren PM-Filter einen oder mehrere PM-Filter unterschiedlicher Porosität umfassen.
  13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasbehandlungssystem weiterhin ein Abgasdrosselventil, ein Absperrventil, ein Umleitventil und ein Spülventil umfasst und dass das AGR-System ein AGR-Ventil umfasst und dass weiterhin während der Kaltstartbedingung das Leiten von Abgas das Schließen des Abgasdrosselventils, das Öffnen des Absperrventils, das Schließen des Spülventils, das Öffnen des Umleitventils und das Schließen des AGR-Ventils umfasst, dass während der Spülbedingung das Leiten von Abgas das Öffnen des Abgasdrosselventils, das Schließen des Absperrventils, das Öffnen des Spülventils, das Schließen des Umleitventils und das Öffnen des AGR-Ventils umfasst und dass während der AGR-Bedingung das Leiten von Abgas das Öffnen des Abgasdrosselventils, das Schließen des Absperrventils, das Schließen des Spülventils, das Öffnen des Umleitventils und das Öffnen des AGR-Ventils umfasst.
  14. Verfahren nach Anspruch 12, welches weiterhin umfasst: während einer ersten Zwischenbedingung nach der Motorkaltstartbedingung und vor der Spülbedingung das Leiten von Abgas durch das Abgasbehandlungssystem zu dem Auspuffendrohr unter Umgehen der Fallenanordnung; und während einer zweiten Zwischenbedingung nach der Spülbedingung und vor der AGR-Bedingung das Leiten von Abgas durch das Abgasbehandlungssystem zu dem Auspuffendrohr unter Umgehen der Fallenanordnung.
  15. System für ein Fahrzeug, das einen Motor mit einem Einlass und einem Auslass umfasst, wobei das Verfahren umfasst: ein AGR-System, das mit dem Motoreinlass und -auslass gekoppelt ist, wobei das AGR-System konfiguriert ist, um mindestens einen Teil des Abgases von dem Motorauslass zu dem Motoreinlass zurückzuleiten; ein Abgasbehandlungssystem, das mit dem Motorauslass gekoppelt ist, wobei das Abgasbehandlungssystem weiterhin mittels des AGR-Systems mit dem Motoreinlass gekoppelt ist, wobei das Abgasbehandlungssystem eine Fallenanordnung umfasst, wobei die Fallenanordnung eine Vorrichtung zum Speichern von Abgas-HC und Abgas-PM umfasst; und ein Steuersystem mit einem maschinell lesbarem Speichermedium mit Befehlen zum: Betreiben des Motors während einer ersten Speicherbedingung in einem ersten Modus, wobei Abgas durch das Abgasbehandlungssystem in einer ersten Richtung und aus einem Auspuffendrohr unter Umgehen des AGR-Systems strömt; Betreiben des Motors während einer zweiten Spülbedingung in einem zweiten Modus, wobei Abgas durch das Abgasbehandlungssystem in einer zweiten, entgegengesetzten Richtung und mittels des AGR-Systems in den Motoreinlass ström; und Betreiben des Motors während einer dritten AGR-Bedingung in einem dritten Modus, wobei das Abgas durch das AGR-System in den Motoreinlass unter Umgehen des Abgasbehandlungssystems strömt.
  16. System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasbehandlungssystem weiterhin ein Abgasdrosselventil, ein Absperrventil, ein Umleitventil und ein Spülventil umfasst und dass das AGR-System ein AGR-Ventil umfasst und dass weiterhin das Arbeiten in dem ersten Modus das Schließen des Abgasdrosselventils, das Öffnen des Absperrventils, das Schließen des Spülventils, das Öffnen des Umleitventils und das Schließen des AGR-Ventils umfasst, dass das Arbeiten in dem zweiten Modus das Öffnen des Abgasdrosselventils, das Schließen des Absperrventils, das Öffnen des Spülventils, das Schließen des Umleitventils und das Öffnen des AGR-Ventils umfasst und dass das Arbeiten in dem dritten Modus das Öffnen des Abgasdrosselventils, das Schließen des Absperrventils, das Schließen des Spülventils, das Öffnen des Umleitventils und das Öffnen des AGR-Ventils umfasst.
  17. System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersystem weiterhin Befehle umfasst zum: Wechseln während einer ersten Zwischenbedingung von dem ersten Betriebsmodus zu dem zweiten Betriebsmodus durch Arbeiten in einem ersten Zwischenmodus, wobei Abgas durch das Abgasbehandlungssystem zu dem Auspuffendrohr unter Umgehen der Fallenanordnung strömt; und Wechseln während einer zweiten Zwischenbedingung von dem zweiten Betriebsmodus zu dem dritten Betriebsmodus durch Arbeiten in einem zweiten Zwischenmodus, wobei Abgas durch das Abgasbehandlungssystem zu dem Auspuffendrohr unter Umgehen der Fallenanordnung strömt, wobei das Arbeiten in dem ersten und zweiten Zwischenmodus das Öffnen des Abgasdrosselventils, das Schließen des Absperrventils, das Öffnen des Spülventils, das Schließen des Umleitventils und das Schließen des AGR-Ventils umfasst.
  18. System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Fallenanordnung eine oder mehrere HC-Fallen unterschiedlicher Porosität umfass und einen oder mehrere PM-Filter unterschiedlicher Porosität umfasst.
  19. System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das AGR-System ein Niederdruck-AGR-System ist.
  20. System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass während der zweiten Spülbedingung ein Arbeitszyklus des Spülventils beruhend auf einem von: einem erwünschten AGR-Durchsatz und einer erwünschten Fallenanordnungseinlasstemperatur angepasst wird.
  21. System für ein Fahrzeug, das einen Motor mit einem Einlass und einem Auslass umfasst, wobei das System umfasst: ein Benzindirekteinspritz-Kraftstoffsystem, das mit dem Motor gekoppelt ist; ein Abgasbehandlungssystem mit einem Partikelfilter und einer Kohlenwasserstofffalle, wobei das Abgasbehandlungssystem mit mindestens dem Auslass und dem Einlass selektiv gekoppelt ist.
  22. System nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenwasserstofffalle einen mit einem Kohlenwasserstoffadsorbens beschichteten Kühler umfasst.
  23. System nach Anspruch 21, welches weiterhin ein Steuersystem mit einem maschinell lesbaren Speichermedium mit darauf kodierten Befehlen umfasst, wobei die Befehle umfassen: Befehle zum Arbeiten in einem ersten Modus, der das Leiten von Abgas durch das Abgasbehandlungssystem zu einem Auspuffendrohr umfasst; Befehle zum Arbeiten in einem zweiten Modus, der das Leiten von Abgas durch das Abgasbehandlungssystem zu dem Motoreinlass umfasst; und Befehle zum Arbeiten in einem dritten Modus, der das Leiten von Abgas zu dem Motoreinlass unter Umgehen des Abgasbehandlungssystems umfasst.
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