DE102013106323A1

DE102013106323A1 - System und Verfahren zum Verbessern des Betriebs eines SCR

Info

Publication number: DE102013106323A1
Application number: DE102013106323.3A
Authority: DE
Inventors: William Charles Ruona; Michiel J. Van Nieuwstadt; Upadhyay Devesh
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-07-05
Filing date: 2013-06-18
Publication date: 2014-01-09
Also published as: RU2641865C2; US20140010744A1; CN103527290B; RU2013130789A; CN103527290A

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Verbessern des Betriebs eines SCR offenbart. Bei einem Beispiel werden Motorkohlenwasserstoffemissionen reduziert und/oder so gelenkt, dass sie einen SCR umgehen, damit die SCR-Effizienz erhöht werden kann. Die Verfahren und Systeme können NOx-Emissionen eines Fahrzeugs über das Verbessern der SCR-Effizienz reduzieren.

Description

ERFINDUNGSGEBIET
Die vorliegende Beschreibung betrifft das Verbessern von Fahrzeugemissionen. Bei einem Beispiel werden Motorkohlenwasserstoffemissionen gespeichert und/oder so gelenkt, dass sie einen SCR umgehen, so dass die SCR-Effizienz verbessert werden kann. Der Ansatz kann besonders nützlich sein, um NOx-Emissionen nach dem Starten des Motors zu verbessern.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK/KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Aktuelle Abgasreinigungsvorrichtungen erfordern den Einsatz von Katalysatoren in den Abgassystemen von Kraftfahrzeugen, um Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoffe (HC) und Stickoxide (NOx), die während des Motorbetriebs erzeugt werden, in ungeregelte Abgase umzuwandeln. Mit Diesel- oder anderen Magermotoren ausgestattete Fahrzeuge bieten den Vorzug vergrößerter Kraftstoffökonomie, doch ist die Reinigung von NOx-Emissionen in diesen Systemen aufgrund des hohen Sauerstoffgehalts in dem Abgas kompliziert. In dieser Hinsicht ist bekannt, dass SCR-Katalysatoren (Selektive Catalytic Reduktion – selektive katalytische Reduktion), in denen NOx durch das aktive Einspritzen eines Reduktionsmittels wie etwa Harnstoff in die in den Katalysator eintretende Abgasmischung ständig beseitigt wird, eine hohe NOx-Umwandlungseffizienz erzielen. Ein typisches Magerabgasnachbehandlungssystem kann auch einen Oxidationskatalysator enthalten, der vor den SCR-Katalysator gekoppelt ist. Der Oxidationskatalysator wandelt Kohlenwasserstoffe (HC), Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxid (NO) in dem Motorabgas um. Der Oxidationskatalysator kann auch verwendet werden, um Wärme zum schnellen Aufwärmen des SCR-Katalysators zu liefern.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben bei einer derartigen Systemkonfiguration mehrere Nachteile erkannt. Weil sich der Oxidationskatalysator in der Regel unter der Karosserie weit hinter dem Motor befindet, ist nämlich eine signifikante Zeit erforderlich, um die Anspringtemperaturen (z. B. 200 Grad C) zu erreichen. Dies führt zu einem verzögerten Aufwärmen für den SCR-Katalysator und beeinflusst somit negativ die Abgasreinigung. Da der Oxidationskatalysator die eintretenden Kohlenwasserstoffe vor dem Erreichen von Anspringtemperaturen nicht umwandelt, können außerdem unter einigen Bedingungen wie etwa bei Kaltstarts oder bei längeren Perioden mit leichtem Lastbetrieb, Kohlenwasserstoffe aus dem Oxidationskatalysator entweichen und eine Verschlechterung des Betriebs des SCR-Katalysators verursachen, wodurch die Effizienz und die Nutzungsdauer des SCR-Katalysators reduziert werden.
Dementsprechend haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung ein System und Verfahren zum Verbessern des Betriebs eines SCR-Katalysators in einem Fahrzeugmotoremissionssystem entwickelt, umfassend: Lenken von Motorkohlenwasserstoffen, um einen SCR-Katalysator als Reaktion auf eine erste Bedingung über ein Bypassventil zu umgehen, und Lenken von Motorkohlenwasserstoffen durch den SCR-Katalysator als Reaktion auf eine zweite Bedingung. Bei einem Beispiel kann die erste Bedingung umfassen, bevor eine Abgasreinigungseinrichtung in dem Motoremissionssystem eine Schwellwerttemperatur erreicht, und die zweite Bedingung kann umfassen, nachdem die Abgasreinigungseinrichtung in dem Motoremissionssystem eine Schwellwerttemperatur erreicht. Auf diese Weise kann eine Verschlechterung des SCR-Katalysators reduziert werden, wodurch die Effizienz des SCR-Katalysators verbessert wird und die NOx-Emissionen des Fahrzeugs reduziert werden.
Die obigen Vorteile sowie andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich ohne Weiteres aus der folgenden ausführlichen Beschreibung entweder alleine oder in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen.
Es ist zu verstehen, dass die obige kurze Darstellung vorgelegt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben werden. Sie soll keine wichtigen oder essenziellen Merkmale des beanspruchten Gegenstands identifizieren, dessen Schutzbereich ausschließlich durch die Ansprüche definiert wird, die auf die detaillierte Beschreibung folgen. Weiterhin ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die etwaige oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung erwähnte Nachteile lösen.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Motors mit einem SCR und einem SCR-Bypassventil;
2A–2F zeigen beispielhafte Fahrzeugmotoremissionssysteme;
3 zeigt ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Betreiben eines Fahrzeugmotoremissionssystems; und
4–5 zeigen beispielhafte simulierte Kurven von relevanten Signalen beim Überwachen eines Fahrzeugmotoremissionssystems.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Beschreibung betrifft das Steuern von Fahrzeugemissionen eines Fahrzeugs. Insbesondere können NOx-Emissionen des Motors über die hier beschriebenen Systeme und Verfahren reduziert werden. 1 veranschaulicht ein Beispiel eines Motors, wenngleich die Systeme und das Verfahren, die offenbart werden, auf Selbstzündungsmotoren und Turbinen angewendet werden können. Mehrere beispielhafte Konfigurationen von einen SCR enthaltenden Fahrzeugmotoremissionssystemen sind in den 2A–2F gezeigt. 3 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Betreiben der Fahrzeugmotoremissionssysteme in 2C–2F, die einen SCR-Katalysator und einen SCR-Katalysator-Bypass umfassen. Die 4–5 schließlich veranschaulichen beispielhafte Arbeitssequenzen gemäß dem in 3 gezeigten Verfahren zum Betreiben der Fahrzeugmotoremissionssysteme von 2C–2F, die einen SCR-Katalysator und einen SCR-Katalysatorbypass umfassen.
Nunmehr unter Bezugnahme auf 1 wird ein Verbrennungsmotor 10, der mehrere Zylinder umfasst, von denen ein Zylinder in 1 gezeigt ist, durch einen elektronischen Motorcontroller 12 gesteuert. Der Motor 10 enthält eine Brennkammer 30 und Zylinderwände 32 mit einem darin positionierten und mit einer Kurbelwelle 40 verbundenen Kolben 36. Die Brennkammer 30 ist so gezeigt, dass sie mit einem Einlasskrümmer 44 und einem Auslasskrümmer 48 über ein jeweiliges Einlassventil 52 und Auslassventil 54 kommuniziert. Jedes Einlass- und Auslassventil kann durch einen Einlassnocken 51 und einen Auslassnocken 53 betätigt werden. Die Position des Einlassnockens 51 kann durch einen Einlassnockensensor 55 bestimmt werden. Die Position des Auslassnockens 53 kann über einen Auslassnockensensor 57 bestimmt werden.
Eine Kraftstoffeinspritzdüse 66 ist so positioniert gezeigt, dass sie Kraftstoff direkt in die Brennkammer 30 einspritzt, was dem Fachmann als Direkteinspritzung bekannt ist. Die Kraftstoffeinspritzdüse 66 liefert Kraftstoff proportional zu der Impulsbreite des Signals FPW von Controller 12. Der Kraftstoff wird durch ein Kraftstoffsystem wie in 2 gezeigt an die Kraftstoffeinspritzdüse 66 geliefert. Der durch das Kraftstoffsystem gelieferte Kraftstoffdruck kann durch Variieren eines Einlaufdosierventils, das den Strom zu einer nicht gezeigten Kraftstoffpumpe regelt, und eines Kraftstoffrail-Drucksteuerventils justiert werden.
Der Einlasskrümmer 44 ist mit einer optionalen elektronischen Drossel 62 kommunizierend gezeigt, die eine Position einer Drosselplatte 64 justiert, um einen Luftstrom von einer Einlassverstärkungskammer 46 zu steuern. Ein Verdichter 162 saugt Luft von einem Lufteinlass 42 an, um die Verstärkungskammer 46 zu versorgen. Abgase drehen schnell eine Turbine 164, die über eine Welle 161 an den Verdichter 162 gekoppelt ist. Bei einigen Beispielen kann ein Ladeluftkühler vorgesehen sein. Die Verdichterdrehzahl kann über das Justieren einer Position einer variablen Flügelsteuerung 72 oder eines Verdichterbypassventils 158 justiert werden. Bei alternativen Beispielen kann ein Wastegate 74 die variable Flügelsteuerung 72 ersetzen oder zusätzlich zu ihr verwendetet werden. Die variable Flügelsteuerung 72 justiert eine Position von eine variable Geometrie aufweisenden Turbinenflügeln. Abgase können durch die Turbine 164 hindurchtreten, wobei wenig Energie zum Drehen der Turbine 164 geliefert wird, wenn sich die Flügel in einer offenen Position befinden. Abgase können durch die Turbine 164 hindurchtreten und eine größere Kraft auf die Turbine 164 ausüben, wenn sich die Flügel in einer geschlossenen Position befinden. Alternativ gestattet das Wastegate 74, dass Abgase um die Turbine 164 herum fließen, um die der Turbine zugeführte Energiemenge zu reduzieren. Das Verdichterbypassventil 158 gestattet, dass Druckluft am Auslauf des Verdichters 162 zum Eingang des Verdichters 162 zurückgeschickt wird. Auf diese Weise kann die Effizienz des Verdichters 162 reduziert werden, um den Strom des Verdichters 162 zu beeinflussen und die Möglichkeit eines Verdichterpumpens zu reduzieren.
Die Verbrennung wird in der Brennkammer 30 initiiert, wenn Kraftstoff ohne eine eigene Funkenquelle wie etwa eine Zündkerze zündet, wenn sich der Kolben 36 einem Verdichtungshub am oberen Totpunkt annähert und der Zylinderdruck steigt. Bei einigen Beispielen kann ein UEGO-Sensor (Universal Exhaust Gas Oxygen – unbeheizte Lambdasonde) 126 an den Abgaskrümmer 48 vor der Emissionseinrichtung 70 gekoppelt sein. Bei anderen Beispielen kann sich der UEGO-Sensor hinter einer oder mehreren Abgasnachbehandlungseinrichtungen befinden. Weiterhin kann der UEGO-Sensor bei einigen Beispielen durch einen NOx-Sensor ersetzt werden, der sowohl NOx- als auch Sauerstofferfassungselemente aufweist.
Bei niedrigeren Motortemperaturen kann eine Glühkerze 68 elektrische Energie in Wärmeenergie umwandeln, um eine Temperatur in der Brennkammer 30 anzuheben. Durch Anheben der Temperatur der Brennkammer 30 kann es leichter werden, ein Luft-Kraftstoff-Gemisch im Zylinder über Verdichtung zu zünden.
Die Abgasreinigungseinrichtung 70 kann bei einem Beispiel einen Partikelfilter und Katalysatorbricks enthalten. Bei einem anderen Beispiel können mehrere Abgasreinigungseinrichtungen, jeweils mit mehreren Bricks, verwendet werden. Die Abgasreinigungseinrichtung 70 kann bei einem Beispiel einen Oxidationskatalysator enthalten. Bei anderen Beispielen kann die Abgasreinigungseinrichtung eine Mager-NOx-Falle, eine Kohlenwasserstofffalle, eine CO-Falle, einen SCR-Katalysator (Selective Catalyst Reduction – selektive katalytische Reduktion) und/oder einen Dieselpartikelfilter (DPF) enthalten. Wenngleich in 1 nicht explizit gezeigt, können sich bei weiteren Beispielen andere Abgasreinigungseinrichtungen vor oder hinter dem SCR 71 befinden. Beispielsweise kann die Abgasreinigungseinrichtung 70 einen Oxidationskatalysator und eine Kohlenstofffalle vor dem SCR 71 enthalten, während ein DPF hinter dem SCR 71 angeordnet sein kann. Ein SCR-Bypassventil 80 kann sich vor dem SCR 71 befinden.
Das SCR-Bypassventil 80 kann so positioniert sein, dass ein Abgasfluss entweder den SCR 71 umgeht oder durch den SCR 71 fließt. Bei einigen Beispielen kann der SCR 71 ein Harnstoff-SCR (U-SCR) sein. Bei einem Beispiel kann ein Harnstoffeinspritzsystem vorgesehen sein, um flüssigen Harnstoff in den SCR-Katalysator 71 einzuspritzen. Verschiedene alternative Ansätze können jedoch verwendet werden, wie etwa feste Harnstoffpellets, die einen Ammoniakdampf generieren, der dann in den SCR-Katalysator 71 eingespritzt oder dosiert wird. Bei noch einem weiteren Beispiel kann eine Mager-NOx-Falle vor dem SCR-Katalysator 71 positioniert sein, um je nach der Fettheit des der Mager-NOx-Falle zugeführten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses Ammoniak für den SCR-Katalysator zu generieren. Ammoniak kann auch in einem Kohlenwasserstoff-SCR (HC-SCR), der vor dem SCR-Katalysator 71 positioniert ist, generiert werden.
Ein Sensor 125 kann sich hinter der Abgasreinigungseinrichtung 70 befinden, aber vor dem SCR-Bypassventil 80. Der Sensor 125 kann ein Kohlenwasserstoffsensor sein, der mit dem Controller 12 kommuniziert. Bei einigen Beispielen kann der Controller 12 das vom Sensor 125 eingegebene Signal integrieren, wodurch eine über die Zeit integrierte Höhe an Kohlenwasserstoffen erhalten wird. Bei anderen Beispielen kann der Sensor 125 auch ein Sauerstoffsensor (O₂-Sensor) sein, und die Sauerstoffsensorausgabe kann eine Basis für das Schließen auf Kohlenwasserstoffe sein. Der Sensor 127 detektiert die Temperatur der Abgasreinigungseinrichtung 70 und kommuniziert mit dem Controller 12. Je nach den Signalen von dem Sensor 125 und/oder Sensor 127 kann der Controller 12 das SCR-Bypassventil 80 betätigen, um Abgasstrom dahingehend zu lenken, das SCR 71 entweder zu umgehen oder dort hindurch zu treten. Bei anderen Beispielen kann der Sensor 127 entfallen und es kann auf die SCR-Temperatur geschlossen werden. Der Controller 12 kann das SCR-Bypassventil 80 auch dahingehend betätigen, dass Abgasstrom dahingehend gelenkt wird, dass er auf der Basis von vom Abgassensor 126 zusätzlich zum Sensor 125 und Sensor 127 eingegebenen Signalen den SCR 71 entweder umgeht oder dort hindurch fließt. Wie oben angegeben, kann der Sensor 126 ein UEGO-Sensor oder ein NOx-Sensor sein, der sowohl NOx- als auch sauerstofferfassende Elemente aufweist. Falls beispielweise der Sensor 125 anzeigt, dass die Kohlenwasserstoffkonzentration hinter einer Abgasreinigungseinrichtung 70 vor dem SCR über einer Schwellwerthöhe liegt, oder der Sensor 127 eine Temperatur einer Abgasreinigungseinrichtung unter einer Schwellwerttemperatur anzeigt (z. B. unter DOC-Anspringtemperaturen) oder der Sensor 126 niedrige NOx-Höhen im Abgas anzeigt, kann der Controller 12 das SCR-Bypassventil 80 betätigen, um den Abgasstrom so zu lenken, dass er den SCR 71 umgeht.
Wie oben beschrieben kann die Betätigung des SCR-Bypassventils 80 durch den Controller 12 von Informationen abhängen, die an dem Controller von den Sensoren 125, 126 und 127 empfangen werden. Das Umgehen des U-SCR 71 kann unter bestimmten Bedingungen die Lebensdauer des U-SCR und den effizienten Betrieb des U-SCR verlängern, indem beispielsweise die Ansammlung von Kohlenwasserstoffen in dem U-SCR verhindert wird. Falls beispielsweise die Abgas-NOx-Höhen niedrig sind, wie durch den NOx-Sensor 126 angezeigt, kann der SCR-Bypass durch den Controller 12 so positioniert werden, dass er den die Abgasreinigung 70 verlassenden Abgasfluss so lenkt, dass er den U-SCR 71 umgeht. Falls als weiteres Beispiel die Temperatur der Abgasreinigungseinrichtung 70, wie durch den Temperatursensor 127 angezeigt, unter einer DOC-Anspringtemperatur (z. B. < 200°C) liegt, kann das SCR-Bypassventil 80 vom Controller 12 positioniert werden, um den die Abgasreinigungseinrichtung 70 verlassenden Abgasfluss so zu lenken, dass er den U-SCR 71 umgeht. Bei niedrigen Temperaturen oxidiert die einen Oxidationskatalysator umfassende Abgasreinigungseinrichtung 70 möglicherweise Kohlenwasserstoffe in dem Abgasfluss unvollständig. Kohlenwasserstoffe können dadurch an der Abgasreinigungseinrichtung 70 vorbei entweichen und den U-SCR 71 blockieren, wodurch seine Arbeitseffizienz zum Reduzieren von NOx reduziert wird. Kohlenwasserstoffe können aufgrund einer unvollständigen Verbrennung in dem Fahrzeugmotor in dem Abgas vorliegen. Zusätzliche Kohlenwasserstoffe (z. B. Kraftstoff) können auch innerhalb des Zylinders oder hinter dem Zylinder eingespritzt werden. Falls als ein weiteres Beispiel die Kohlenwasserstoffkonzentration im Abgas hinter einer Abgasreinigungseinrichtung 70 vor dem SCR 71 über einer Schwellwerthöhe liegt, wie durch den Kohlenwasserstoffsensor 125 angezeigt, kann das SCR-Bypassventil 80 vom Controller 12 positioniert werden, um den die Abgasreinigungseinrichtung 70 verlassenden Abgasfluss so zu lenken, dass er den U-SCR 71 umgeht. Wie zuvor beschrieben, können Kohlenwasserstoffe in dem Abgas den U-SCR 71 blockieren, wodurch seine Arbeitseffizienz zum Reduzieren von NOx reduziert wird. Somit kann das Umlenken des Abgasflusses, damit es den U-SCR umgeht, die Effizienz und Lebensdauer des U-SCR verlängern. Bei einem weiteren Beispiel kann das SCR-Bypassventil 80 vom Controller 12 justiert werden, um den Abgasfluss so zu lenken, dass es den U-SCR 71 umgeht, falls eine beliebige der folgenden Bedingungen vorliegt: niedrige NOx-Konzentration im Abgas vor dem SCR 71, durch den NOx-Sensor 126 angezeigt (z. B. NOx-Konzentration unter einer Schwellwerthöhe); niedrige Abgasreinigungseinrichtungstemperatur, durch den Temperatursensor 127 angezeigt (z. B. Temperatur unter einer Schwellwerttemperatur); und hohe Kohlenwasserstoffkonzentration im Abgas hinter einer Abgasreinigungseinrichtung 70 vor dem SCR 71, durch den Kohlenwasserstoffsensor 125 angezeigt (z. B. Kohlenwasserstoffkonzentration über einer Schwellwerthöhe).
Der Controller 12 ist in 1 als ein herkömmlicher Mikrocomputer gezeigt, der Folgendes enthält: eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs-/Ausgangs-Ports 104, einen Festwertspeicher 106, einen Direktzugriffsspeicher 108, einen Arbeitsspeicher 110 und einen herkömmlichen Datenbus. Der Controller 12 ist so gezeigt, dass er verschiedene Signale von an den Motor 10 gekoppelten Sensoren empfängt, zusätzlich zu jenen zuvor erörterten Signalen, einschließlich: Motorkühlmitteltemperatur (ECT – Engine Coolant Temperature) von einem an eine Kühlmuffe 114 gekoppelten Temperatursensor 112; ein an ein Fahrpedal 130 gekoppelter Positionssensor 134 zum Erfassen einer durch einen Fuß 132 eingestellten Fahrpedalposition; eine Messung des Motorkrümmerdrucks (MAP – Manifold Pressure) von einem an den Einlasskrümmer 44 gekoppelten Drucksensor 121; einen Ladedruck von einem Drucksensor 122; Abgassauerstoffkonzentration von einem Sauerstoffsensor 126; eine Motorposition von einem Hall-Effekt-Sensor 118, der eine Position der Kurbelwelle 40 erfasst; eine Messung der in den Motor eintretenden Luftmasse von einem Sensor 120 (z. B. einem Hitzedraht-Luftmengenmesser) und eine Messung einer Drosselposition von einem Sensor 58. Auch der barometrische Druck kann erfasst werden (Sensor nicht gezeigt), um durch den Controller 12 verarbeitet zu werden. Bei einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Beschreibung erzeugt der Motorpositionssensor 118 pro Umdrehung der Kurbelwelle eine vorbestimmte Anzahl von gleichmäßig beabstandeten Impulsen, woraus die Motordrehzahl (min^–1) bestimmt werden kann.
Während des Betriebs durchläuft jeder Zylinder innerhalb des Motors 10 in der Regel einen Viertaktprozess: der Prozess enthält den Ansaugtakt, den Verdichtungstakt, den Arbeitstakt, und den Ausstoßtakt. Während des Ansaugtakts schließt allgemein das Auslassventil 54, und das Einlassventil 52 öffnet. Luft wird über einen Einlasskrümmer 44 in die Brennkammer 30 eingeleitet, und der Kolben 36 bewegt sich zum Boden des Zylinders, um das Volumen innerhalb der Brennkammer 30 zu vergrößern. Die Position, bei der sich der Kolben 36 nahe dem Boden des Zylinders und am Ende seines Takts befindet (wenn z. B. die Brennkammer 30 ihr größtes Volumen aufweist) wird von dem Fachmann in der Regel als der untere Totpunkt (UT) bezeichnet. Während des Verdichtungstakts sind das Einlassventil 52 und das Auslassventil 54 geschlossen. Der Kolben 36 bewegt sich in Richtung des Zylinderkopfs, um die Luft innerhalb der Brennkammer 30 zu verdichten. Der Punkt, an dem sich der Kolben 36 am Ende seines Takts und am nächsten am Zylinderkopf befindet (wenn z. B. die Brennkammer 30 ihr kleinstes Volumen aufweist) wird von dem Fachmann in der Regel als der obere Totpunkt (OT) bezeichnet.
Bei einem im Folgenden als Einspritzung bezeichneten Prozess wird Kraftstoff in die Brennkammer eingeleitet. Bei einigen Beispielen kann Kraftstoff während eines einzelnen Zylindertakts mehrmals in einen Zylinder eingespritzt werden. Bei einem im Folgenden als Zündung bezeichneten Prozess wird der eingespritzte Kraftstoff durch Selbstzündung gezündet, was zu Verbrennung führt. Während des Arbeitstakts drücken die sich ausdehnenden Gase im Kolben 36 zurück zum UT. Die Kurbelwelle 40 wandelt eine Kolbenbewegung in ein Drehmoment der Drehwelle um. Schließlich öffnet sich das Auslassventil 54 während des Ausstoßtakts, um das verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch zum Auslasskrümmer 48 freizugeben, und der Kolben kehrt zum OT zurück. Man beachte, dass das oben Gesagte lediglich als ein Beispiel beschrieben wird und dass Öffnungs- und/oder Schließzeiten der Einlass- und Auslassventile variieren können, um eine positive oder negative Ventilüberlappung, ein spätes Einlassventilschließen oder verschiedene andere Beispiele bereitzustellen. Weiterhin kann bei einigen Beispielen vielmehr ein Zweitaktprozess denn ein Viertaktprozess verwendet werden.
Nunmehr unter Bezugnahme auf die 2A–2F werden mehrere beispielhafte Konfigurationen von Kraftfahrzeugmotoremissionssystemen zum Verbessern des Betriebs eines SCR gezeigt. In 2A ist eine erste beispielhafte Konfiguration 200 für ein Fahrzeugmotoremissionssystem gezeigt, wobei Abgas sequenziell von einem Motor 10 durch einen Dieseloxidationskatalysator (DOC Diesel Oxidation Catalyst) 204, einen Kohlenwasserstoff-SCR-Katalysator (HC-SCR) 206, einen Harnstoff-SCR-Katalysator (U-SCR) 208 und einen DPF 210 fließt. Der DOC 204 kann beispielsweise ein poröses Zeolith oder ein anderes keramikbasiertes Material umfassen, dessen Oberfläche mit einer katalytisch aktiven Menge aus Pt oder Pd oder Kombinationen aus beiden Metallen beschichtet ist. Es können auch andere Metalle als Pt oder Pd oder Kombinationen davon verwendet werden. Der DOC 204 wandelt unverbrannte Kohlenwasserstoffe in dem Motorabgas um, wobei die Kohlenwasserstoffe zu Kohlendioxid und Wasser oxidiert werden. Außerdem kann im DOC 204 Kohlenmonoxid (CO) in dem Motorabgas zu Kohlendioxid (CO₂) oxidiert werden. Andere in dem Abgas vorliegende Spezies wie etwa Stickoxid, Schwefelverbindungen und polyaromatische Kohlenwasserstoffe können ebenfalls oxidiert werden, wenn sie durch den DOC 204 hindurchgehen. Der DOC 204 kann vor dem U-SCR 208 positioniert sein, da Oxidationsreaktionen unter mageren Bedingungen begünstigt sind (z. B. Bedingungen, bei denen O₂-Konzentrationen vorliegen, die höher sind als stöchiometrische Abgasbedingungen). Der DOC 204 ist am effektivsten, wenn seine Temperatur über einer Schwellwerttemperatur liegt (z. B. etwa 200°C, der Anspringtemperatur für die Kohlenwasserstoffoxidationsreaktion). Bei Temperaturen unter der Schwellwerttemperatur können Kohlenwasserstoffe nicht umgesetzt durch den DOC 204 entweichen oder hindurchtreten. Die Temperatur des DOC 204 kann vom Temperatursensor 127 gemessen und an den Controller 12 kommuniziert werden.
Als nächstes werden NOx-Komponenten in dem Abgas im HC-SCR 206 reduziert, wobei die Kohlenstoffe in dem Abgas als Reduktionsmittel dienen, wodurch das Abgas-NOx und Kohlenwasserstoffe zu Stickstoffgas (N₂), Kohlendioxid (CO₂) und Wasser (H₂O) umgewandelt werden. Unter mageren Bedingungen können Kohlenwasserstoffe vor (z. B. innerhalb des Zylinders und/oder hinter dem Zylinder) dem HC-SCR 206 (z. B. im Zylinder oder hinter dem Zylinder) eingespritzt werden, um zusätzliches Reduktionsmittel für die Reaktion im HC-SCR 206 zu liefern. Sauerstoffsensoren bei 126 und/oder bei 127 können zum Messen der Sauerstoffhöhen (wobei z. B. magere oder fette Bedingungen angezeigt werden) in dem Abgas gemessen und an den Controller 12 kommuniziert werden. Der HC-SCR 206 kann somit unverbrannte Kohlenwasserstoffe spülen, die unverbrannt durch den DOC 204 hindurchtreten, wenn beispielsweise Temperaturen unter einem Schwellwert vorliegen, wobei die Kohlenwasserstoffe in NOx-Reduktionsreaktionen verbraucht und dadurch am Hindurchtreten durch den nachgeschalteten U-SCR 208 gehindert werden. Dementsprechend kann der HC-SCR 206 Abgaskohlenwasserstoffe während Kaltstarts (z. B. bevor eine Temperatur eine Schwellwerttemperatur erreicht hat) oder wenn die Abgaskohlenwasserstoffkonzentration über einem Schwellwert liegt, adsorbieren und speichern, beides Beispiele für Bedingungen, bei denen eine Oxidation von Abgaskohlenwasserstoffen vor dem U-SCR möglicherweise unvollständig ist. Der HC-SCR 206 kann ein beliebiges geeignetes Katalysatormaterial umfassen, das eine für Kohlenwasserstoffe selektive Katalysatorreduktion von NOx bereitstellen kann, einschließlich Kupferzeolith, Platingruppenmetall (PGM), Silber-Aluminiumoxid-, Platin-Aluminium- und andere übergangsmetallbasierte Katalysatoren wie etwa Kupfer, Chrom, Eisen, Kobalt usw. und Mischungen davon, die feuerfeste Oxide (z. B. Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, Siliziumoxid-Aluminiumoxid, Titanoxid) als Träger aufweisen. Der HC-SCR 206 kann auch eine Keramikmatrix einschließlich eines Zeolithen umfassen. Es können auch andere Beispiele für in der Technik bekannte Katalysatormaterialien, um eine für Kohlenwasserstoffe selektive katalytische Reduktion von NOx bereitzustellen, oder Kombinationen davon verwendet werden.
Hinter dem HC-SCR 206 befindet sich der SCR-Katalysator U-SCR 208. Der U-SCR 208 kann ähnlich dem in 1 dargestellten SCR 71 funktionieren. Der U-SCR 208 kann weiterhin NOx-Komponenten im Abgas unter Verwendung von Ammoniak als Reduktionsmittel reduzieren. Das Ammoniak entsteht in dem Abgas aus sich zersetzendem Harnstoff, der über eine Harnstoffdosierungseinspritzdüse 205 in den Abgasstrom eingespritzt wird. Die Harnstoffdosiereinspritzdüse 205 liefert Harnstoff von einem Harnstoffspeichertank 203 und befindet sich vor dem U-SCR 208. Unter bestimmten Bedingungen kann Ammoniak auch während der Reduktion von NOx durch die Kohlenstoffe in dem HC-SCR 206 generiert werden. Bei dem Einspritzen in das Abgas zersetzt sich der Harnstoff unter Entstehung von Ammoniak und Kohlendioxid. Der Harnstoff kann an einem Ort in dem Auspuff weit genug vor dem U-SCR 208 eingespritzt werden, um die Harnstoffzersetzung vor dem Eintritt in den U-SCR 208 zu gestatten. Die Harnstoffeinspritzdosierung kann in Abhängigkeit von der NOx-Höhe in dem Abgas direkt vor dem U-SCR 208 gesteuert werden. Dementsprechend kann die eingespritzte Harnstoffmenge durch einen im Controller 12 ausgeführten Harnstoffdosiersteueralgorithmus geregelt werden. Das Fahrzeugmotoremissionssystem kann weiterhin NOx-, Harnstoff- und/oder Ammoniaksensoren direkt vor dem U-SCR 208 umfassen. Das Harnstoffdosiersteuersystem kann Eingaben von Harnstoff- oder Ammoniaksensoren empfangen, um die dem Abgassystem zugeführte Harnstoff- oder Ammoniakdosis zu quantifizieren. Eine Einspritzmenge von Harnstoff, die zu niedrig ist, kann zu einer NOx-Umwandlungseffizienz führen, die zu gering ist, um die Vorschriftsnormen zu erfüllen. Andererseits kann eine Einspritzmenge an Harnstoff, die zu hoch ist, zu Harnstoffabscheidungen in dem System führen, die ebenfalls die NOx-Effizienz senken und den Harnstoffschlupf vergrößern können und auch bei hohen Temperaturen im Abgas weißen Rauch erzeugen können, wenn sich die Abscheidung zersetzt und freigesetzt wird. Weiterhin kann die Einspritzung von zu viel Harnstoff den Harnstoffverbrauch erhöhen, wodurch die Harnstoffökonomie reduziert wird. Der Harnstofftank 203 kann während der periodischen Fahrzeugwartung wieder aufgefüllt werden. Nach dem Verlassen des U-SCR 208 tritt das Abgas durch den DPF 210 hindurch. Der DPF 210 entfernt Partikelmaterie oder Ruß aus dem Abgas. Der DPF 210 kann ein Cordierit-, Keramikfaser-, Siliziumcarbid-, Metallfaser- oder andere Art von Dieselpartikelfilter sein.
Somit verbraucht in der ersten Konfiguration 200 eines Fahrzeugmotoremissionssystems der vor dem U-SCR 208 befindliche HC-SCR 206 nicht umgesetzte Kohlenwasserstoffe über NOx-Reduktion, bevor sie den U-SCR 208 erreichen. Auf diese Weise können als Reaktion auf eine erste Bedingung, wenn die Abgastemperatur niedrig ist (z. B. während Kaltstarts, bevor die Abgastemperatur eine Schwellwerttemperatur erreicht hat) und/oder wenn die Konzentration an Kohlenwasserstoffen in dem Abgas über einer Schwellwerthöhe liegt, Kohlenwasserstoffe im Abgas über Oxidation im DOC 204 und/oder Reduktion im HC-SCR 206 verbraucht werden, wodurch verhindert wird, dass sie stromabwärts durch den U-SCR 208 hindurchtreten. Bei einem weiteren Beispiel kann die erste Bedingung auch Bedingungen umfassen, wo NOx-Höhen unter einer NOx-Schwellwerthöhe liegen (z. B. unter geregelten NOx-Emissionsgrenzen). Die NOx-Schwellwerthöhe kann auch als eine integrierte NOx-Schwellwerthöhe bezeichnet werden, und der NOx-Sensor 202 kann eine integrierte NOx-Konzentration im Abgas messen.
Nunmehr unter Bezugnahme auf 2B wird eine zweite Konfiguration 220 eines Fahrzeugmotoremissionssystems dargestellt, wobei Abgas sequenziell von einem Motor 10 durch den DOC 204, eine Kohlenwasserstofffalle (HC-Falle) 222, den U-SCR 208 und den DPF 210 strömt. Die zweite Konfiguration 220 unterscheidet sich von der ersten Konfiguration 200 dadurch, dass die HC-Falle 222 anstelle des HC-SCR 206 hinter dem DOC 204 und vor dem U-SCR 208 angeordnet ist. Die HC-Falle 222 kann einen Zeolithen umfassen, der als Molekularsieb dient und Kohlenwasserstoffmoleküle in den Zeolithporen einfängt. Dementsprechend werden während Kaltstarts oder anderer Fahrzeugarbeitsbedingungen, wenn die Temperaturen des Abgases und des DOC 204 niedrig sind, die am DOC 204 vorbei entweichenden Kohlenwasserstoffe in der HC-Falle 222 eingefangen. Die HC-Falle 222 kann dadurch verhindern, dass Kohlenwasserstoffe als Reaktion auf eine erste Bedingung, wenn die Temperatur unter einer Schwellwerttemperatur ist und/oder wenn die Kohlenwasserstoffkonzentration hinter einer Abgasreinigungseinrichtung vor dem U-SCR 208 über einer Schwellwerthöhe liegt, oder noch weiter, wenn die NOx-Konzentration vor dem U-SCR 208 unter einer NOx-Schwellwerthöhe liegt (z. B. unter der geregelten NOx-Emissionshöhe), den U-SCR erreichen.
Nunmehr unter Bezugnahme auf 2C wird eine dritte Konfiguration 230 eines Fahrzeugmotoremissionssystems gezeigt, wobei ein Abgas sequenziell von einem Motor 10 durch einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) 204, eine Kohlenmonoxidfalle (CO-Falle) 232 und eine HC-Falle 222 strömt. Als nächstes lenkt ein SCR-Bypassventil 280 den Abgasstrom so, dass er entweder den U-SCR 208 umgeht oder dort hindurchfließt, wonach das Abgas durch den DPF 210 strömt. Wie in der Konfiguration 200 wird Harnstoff in dem Harnstoffspeichertank 203 gespeichert und über die Harnstoffdosiereinspritzdüse 205 an das System geliefert. Der Harnstoff kann sich in dem Abgasstrom unter Ausbildung von Ammoniak und Kohlendioxid zersetzen. Ammoniak kann auch stromaufwärts unter fetten Bedingungen während der Desorption und Reduktion von NOx in der CO-Falle 232 entstehen. In der dritten Konfiguration 230 kann Kohlenmonoxid in dem den DOC 204 verlassenden Abgas unter anderen Komponenten innerhalb der CO-Falle 232 zurückgehalten werden. Zu Beispielen für die CO-Falle 232 zählen ein Zeolith-Molekularsieb oder ein Mager-NOx-Katalysator (LNT – Lean NOx Catalyst). LNTs können eine adsorbierende Erdalkaliverbindung (z. B. BaCO₃) und einen Edelmetallkatalysator (z. B. Pt, Rh und dergleichen) umfassen. Zusätzlich zu dem Einfangen von CO kann ein LNT NOx-Komponenten unter mageren Bedingungen adsorbieren. Umgekehrt kann der LNT während fetter Bedingungen NOx desorbieren und reduzieren, wobei das NOx durch die Kohlenwasserstoffe in dem Abgas reduziert wird und sie zu Stickstoff, Kohlendioxid und Wasser umgewandelt werden. Ammoniak kann ebenfalls in einem LNT unter fetten Abgasbedingungen während NOx-Reduktion und -desorption erzeugt werden. Die HC-Falle 222 kann sich hinter der CO-Falle 232 befinden. Während einer ersten Bedingung, wenn die Temperatur der Abgasreinigungseinrichtung unter einer Schwellwerttemperatur liegt (z. B. unter DOC-Anspringtemperaturen) und/oder wenn die Kohlenwasserstoffkonzentration über einer Schwellwerthöhe liegt, können Kohlenwasserstoffe und andere Komponenten in dem Abgas an dem DOC 204 vorbei entweichen. Diese entwichenen Kohlenwasserstoffe können von der HC-Falle 222 eingefangen werden, während entwichenes CO von der CO-Falle 232 eingefangen werden kann. Die CO-Falle 232 kann auch NOx-Komponenten aus dem Abgas adsorbieren. Der Sensor 202 kann konfiguriert sein zum Messen der Temperatur und/oder von NOx-Höhen in dem Abgas und zum Kommunizieren mit dem Controller 12. Der Sensor 202 kann sich vor dem DOC 204 befinden, wie in 2C–2F gezeigt, oder beim DOC 204, wo er die Temperatur des DOC 204 messen kann. Der Sensor 202 kann sich auch am U-SCR 208 befinden, wo er die Temperatur des U-SCR 208 messen kann. Der Sensor 207 kann ein Kohlenwasserstoffsensor sein, der sich hinter der HC-Falle 222 und/oder der CO-Falle 232 befindet, aber vor dem SCR-Bypassventil 280. Dementsprechend kann sich der Sensor 207 hinter der letzten Abgasreinigungseinrichtung vor dem U-SCR-Katalysator 208 befinden. Der Sensor 207 kann die Kohlenwasserstoffkonzentration in dem Abgas messen und mit dem Controller 12 kommunizieren. Bei einigen Beispielen kann der Controller 12 das vom Sensor 207 eingegebene Signal integrieren, wodurch eine über die Zeit integrierte Höhe von Kohlenwasserstoffen erhalten wird, oder der Sensor 207 kann die Integration durchführen und den integrierten Wert an den Controller 12 schicken. Die Schwellwerthöhe kann eine integrierte Kohlenwasserstoffkonzentrationsschwellwerthöhe umfassen. Bei anderen Beispielen kann der Controller 12 bestimmen, wann die Kohlenwasserstoffkonzentration über einer Kohlenwasserstoffschwellwerthöhe liegt. Bei noch anderen Beispielen kann der Sensor 207 auch ein Sauerstoffsensor (O₂-Sensor) sein, und die Schwellwerthöhe kann eine Sauerstoffkonzentrationsschwellwerthöhe oder eine integrierte Sauerstoffkonzentrationsschwellwerthöhe umfassen. Noch weiter kann die erste Bedingung Bedingungen entsprechen, wenn die NOx-Abgaskonzentration unter einer NOx-Schwellwerthöhe oder einer integrierten NOx-Schwellwerthöhe liegt. Beispielsweise kann die NOx-Schwellwerthöhe der geregelten NOx-Emissionshöhe entsprechen. Die NOx-Konzentration kann vom Sensor 202 hinter den Motor, aber vor dem DOC 204 mit einer ähnlichen Funktion wie der Sensor 126 in 1 gemessen werden.
Das SCR-Bypassventil 280 kann sich hinter dem Sensor 207 befinden und kann vom Controller 12 geöffnet und geschlossen werden. Der Controller 12 kann das SCR-Bypassventil 280 so steuern, dass der Abgasfluss den U-SCR 208 als Reaktion auf eine erste Bedingung umgeht, bei der die Temperatur (z. B. Temperatursensor 202) unter einer Schwellwerttemperatur liegt. Umgekehrt kann der Controller 12 das SCR-Bypassventil 280 so steuern, dass das Abgas als Reaktion auf eine zweite Bedingung, bei der die Temperatur (z. B. Temperatursensor 202) die Schwellwerttemperatur erreicht oder übersteigt, durch den U-SCR 208 hindurchtritt. Der Abgasfluss kann als solches während Motorkaltstarts, wenn die Temperatur der Abgasreinigungseinrichtung unter der Schwellwerttemperatur liegt (wenn z. B. die Temperatur des DOC 204 und/oder die Temperatur des U-SCR 208 unter einer Schwellwerttemperatur liegen) so gelenkt werden, dass er den U-SCR 208 umgeht. Wenn sich der Motor nach einer Periode des Fahrzeugbetriebs aufwärmt, wenn beispielsweise die Temperaturen des DOC 204 und/oder des U-SCR 208 die Schwellwerttemperaturen erreichen, kann der Controller 12 den Abgasfluss so lenken, dass er über das SCR-Bypassventil 280 durch den U-SCR 208 hindurchtritt. Alternativ kann die erste Bedingung einer Bedingung entsprechen, während der eine Abgaskohlenwasserstoffkonzentration hinter einer Abgasreinigungseinrichtung und vor dem SCR über einer Schwellwerthöhe liegen kann, und die zweite Bedingung kann einer Bedingung entsprechen, während der eine Kohlenwasserstoffkonzentration hinter einer Abgasreinigungseinrichtung und vor dem SCR unter einer Schwellwerthöhe liegen kann. Auf diese Weise kann als Reaktion auf die erste Bedingung verhindert werden, dass entwichene Kohlenwasserstoffe in den U-SCR 208 eintreten, wo sie die Effizienz reduzieren und die Nutzlebensdauer des U-SCR 208 verkürzen können. Noch weiter kann die erste Bedingung Bedingungen entsprechen, bei denen die NOx-Konzentration in dem Abgas vor dem SCR unter einer NOx-Schwellwerthöhe liegt (z. B. unter der geregelten NOx-Emissionshöhe). Unter diesen Bedingungen kann das SCR Bypassventil 280 auch den Fluss dahingehend lenken, dass er den U-SCR umgeht.
In der Konfiguration 230 können der U-SCR 208, die Harnstoffdosiereinspritzdüse 205, der Harnstoffspeichertank 203 und der DPF 210 wie zuvor in Konfiguration 200 beschrieben arbeiten. NOx kann im U-SCR 208 reduziert werden, wobei es mit einem Ammoniakreduktionsmittel reagiert, das in der CO-Falle 232 erzeugt und/oder aus der Zersetzung von Harnstoff gebildet wird, der vor dem U-SCR 208 bei der Harnstoffdosiereinspritzdüse 205 eingespritzt wird. Die Effizienz und die Nutzlebensdauer des U-SCR 208 können durch Umgehen des U-SCR als Reaktion auf eine erste Bedingung verlängert werden, bei der die Temperatur unter einer Schwellwerttemperatur liegt und/oder die Kohlenwasserstoffkonzentration eine Schwellwerthöhe übersteigt. Während Perioden des Fahrzeugbetriebs, wenn der Abgasfluss den U-SCR 208 umgeht, kann die Harnstoffdosiereinspritzdüse die Harnstoffeinspritzung einstellen.
Nunmehr unter Bezugnahme auf 2D wird eine vierte Konfiguration 240 eines Fahrzeugmotoremissionssystems gezeigt, bei der ein Abgas sequenziell von einem Motor 10 durch einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) 204, eine HC-Falle 222 und eine Kohlenmonoxidfalle (CO-Falle) 232 strömt. Die vierte Konfiguration 240 ist mit der dritten Konfiguration 230 mit der Ausnahme identisch, dass die Sequenz aus HC-Falle 22 und CO-Falle 232 so geschaltet ist, dass sich die HC-Falle 222 vor der CO-Falle 232 befindet. Als solches können Kohlenwasserstoffe, die während der Regenerierung der HC-Falle 222 aus der HC-Falle 222 desorbiert werden, in der CO-Falle 232 eingefangen oder (z. B. über NOx-Reduktionsreaktionen) umgewandelt werden. In der vierten Konfiguration 240 können Sensoren 202, 205 und 207 und der DOC 204, der U-SCR 208, die Harnstoffdosiereinspritzdüse 205, der Harnstoffspeichertank 203 und der DPF 210 wie zuvor in der dritten Konfiguration 230 beschrieben arbeiten. NOx kann im U-SCR 208 reduziert werden, wobei es mit einem Ammoniakreduktionsmittel reagiert, das in der CO-Falle 232 erzeugt und/oder aus der Zersetzung von Harnstoff gebildet wird, der vor dem U-SCR 208 bei der Harnstoffdosiereinspritzdüse 205 eingespritzt wird. Die Effizienz und die Nutzlebensdauer des U-SCR 208 können durch Umgehen des U-SCR als Reaktion auf eine erste Bedingung verlängert werden, bei der die Temperatur einer Abgasreinigungseinrichtung (z. B. das DOC 204 und/oder das U-SCR 208) unter einer Schwellwerttemperatur liegt und/oder die Kohlenwasserstoffkonzentration hinter einer Abgasreinigungseinrichtung, aber vor dem SCR (z. B. U-SCR 208), eine Schwellwerthöhe oder ein integriertes Ausmaß übersteigt. Noch weiter kann die erste Bedingung den Bedingungen entsprechen, bei denen die NOx-Konzentration im Abgas unter einer NOx-Schwellwerthöhe liegt (z. B. unter der geregelten NOx-Emissionshöhe). Unter diesen Bedingungen kann das SCR-Bypassventil 280 den Fluss auch so lenken, dass er den U-SCR umgeht.
Nunmehr unter Bezugnahme auf 2E wird eine fünfte Konfiguration 250 eines Fahrzeugmotoremissionssystems gezeigt, bei der ein Abgas sequenziell von einem Motor 10 durch den DOC 204, ein HC-einfangendes oder Zeolithmaterial 252 und eine Kohlenmonoxidfalle (CO-Falle) 232 vor einem SCR-Bypassventil 280 fließt. Die Konfiguration 250 ist ähnlich der Konfiguration 240 mit der Ausnahme, dass die HC-Falle 222 durch ein HC-einfangendes oder Zeolithmaterial 252 ersetzt ist. Der Temperatursensor 202 und der Kohlenwasserstoffsensor 207 befinden sich vor dem SCR-Bypassventil 280, wobei sich der Kohlenwasserstoffsensor 207 hinter der letzen Abgasreinigungseinrichtung (z. B. CO-Falle 232) vor dem SCR-Bypassventil 280 befindet. Der Temperatursensor 202 kann sich ebenfalls an einer Einrichtung, beispielsweise dem DOC 204, befinden, wodurch die Temperatur an dieser Einrichtung gemessen wird. Die Sensoren 202 und 207 kommunizieren mit dem Controller 12, der Signale zum Betätigen des SCR-Bypassventils 280 ausgibt. Als Reaktion auf eine erste Bedingung wird das SCR-Bypassventil 280 vom Controller 12 gesteuert, den Abgasfluss so zu lenken, dass er den U-SCR umgeht. Die erste Bedingung kann dem entsprechen, dass eine durch den Sensor 202 angegebene Temperatur unter einer Schwellwerttemperatur liegt und/oder das die durch den Kohlenwasserstoffsensor 207 angezeigte Kohlenwasserstoffkonzentration im Abgas über einer Schwellwerthöhe liegt. Die Schwellwerthöhe kann auch eine integrierte Kohlenwasserstoffkonzentration oder eine Kohlenwasserstoffschwellwertkonzentration sein. Noch weiter kann sich die erste Bedingung auf eine Bedingung beziehen, dass die NOx-Konzentration im Abgas unter einer NOx-Schwellwerthöhe liegt. Bei einigen Beispielen kann der Sensor 202 weiterhin einen NOx-Sensor umfassen. Das HC-einfangende Material oder Zeolithmaterial 252 arbeitet ähnlich der zuvor beschriebenen HC-Falle 222, wo durch das HC-einfangende Material oder Zeolithmaterial 252 fließende Kohlenwasserstoffe zurückgehalten und eingefangen werden. Das HC-einfangende Material oder Zeolithmaterial 252 kann entwichene Kohlenwasserstoffe hinter dem DOC einfangen (z. B. während Motorkaltstart oder bei Kohlenwasserstoffkonzentrationen über einer Schwellwerthöhe).
Nunmehr unter Bezugnahme auf 2F wird eine sechste Konfiguration 260 eines Fahrzeugmotoremissionssystems gezeigt, wobei ein Abgas nacheinander von einem Motor 10 durch eine Kohlenwasserstoff- und/oder Kohlenmonoxidfalle (HC/CO-Falle) 262 fließt, gefolgt von einem Metalloxidationskatalysator 264. Die HC/CO-Falle 262 kann ähnlich wie die HC-Falle 222 und die CO-Falle 232 in Reihe, zuvor in Konfigurationen 230 und 240 beschrieben, arbeiten, wobei sie Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid aus dem durch die HC/CO-Falle 262 fließenden Abgas zurückhält. Dementsprechend kann die HC/CO-Falle 262 ein Zeolithmaterial mit Molekularsiebeigenschaften umfassen und kann auch eine LNT-Falle umfassen. Als solches kann NOx auch in der HC/CO-Falle 262 während magerer Bedingungen adsorbiert werden und NOx kann während fetter Bedingungen desorbiert und reduziert werden. Während fetter Bedingungen, wenn NOx desorbiert und reduziert werden kann, kann die HC/CO-Falle 262 auch Ammoniak bilden. Somit kann die HC/CO-Falle 262 eine Kombination aus HC-Falle 222 und CO-Falle 232 in einer einzelnen Einrichtung umfassen. Der Metalloxidationskatalysator 264 kann sich hinter der HC/CO-Falle 262 befinden. Der Metalloxidationskatalysator 264 kann einen Platingruppenmetall-(PGM) oder einen Basismetalloxidationskatalysator umfassen. Zu Beispielen für Plantingruppenmetalle zählen Platin, Ruthenium, Rhodium, Iridium, Osmium und Palladium. Zu Beispielen für die Basismetalle zählen Vanadium, Molybdän, Wolfram, Eisen oder Kupfer. Der Metalloxidationskatalysator 264 kann Kohlenwasserstoffe im Abgas oxidieren, wobei die Kohlenwasserstoffe zu Kohlendioxid und Wasser umgewandelt werden. Der Temperatursensor 202 und der Kohlenwasserstoffsensor 207 befinden sich vor dem SCR-Bypassventil 280, wobei sich der Kohlenwasserstoffsensor 207 hinter der letzten Abgasreinigungseinrichtung (z. B. Metalloxidationskatalysator 264) vor dem SCR-Bypassventil 280 befindet. Der Temperatursensor 202 kann sich ebenfalls an einer Einrichtung, beispielsweise dem DOC 204, befinden, wodurch die Temperatur an dieser Einrichtung gemessen wird. Die Sensoren 202 und 207 kommunizieren mit dem Controller 12, der Signale zum Betätigen des SCR-Bypassventils 280 ausgibt. Als Reaktion während einer ersten Bedingung wird das SCR-Bypassventil 280 vom Controller 12 gesteuert, den Abgasfluss so zu lenken, dass er den U-SCR umgeht. Die erste Bedingung kann einer Bedingung entsprechen, wenn eine durch den Sensor 202 angegebene Temperatur unter einer Schwellwerttemperatur liegt und/oder wenn die durch den Kohlenwasserstoffsensor 207 angezeigte Kohlenwasserstoffkonzentration im Abgas über einer Schwellwerthöhe liegt. Die Schwellwerthöhe kann auch eine integrierte Kohlenwasserstoffkonzentration sein. Noch weiter kann sich die erste Bedingung auf eine Bedingung beziehen, dass die NOx-Konzentration im Abgas unter einer NOx-Schwellwerthöhe liegt. Bei einigen Beispielen kann der Sensor 202 weiterhin einen NOx-Sensor umfassen. Durch Umleiten des Abgasflusses, der entwichene Kohlenwasserstoffe enthält, so dass er als Reaktion auf eine erste Bedingung den U-SCR 208 umgeht, können die Lebensdauer und Effizienz des U-SCR 208 verlängert werden. Als Reaktion auf eine zweite Bedingung, bei der die Temperatur eine Schwellwerttemperatur erreicht oder übersteigt oder die Kohlenwasserstoffkonzentration unter eine Schwellwerthöhe reduziert ist, kann das SCR-Bypassventil vom Controller 12 so gesteuert werden, dass es Abgas so lenkt, dass es durch den U-SCR 208 hindurchtritt.
Nunmehr unter Bezugnahme auf 3 veranschaulicht diese ein Flussdiagramm für ein beispielhaftes Verfahren 300 zum Betreiben eines Fahrzeugmotoremissionssystems, das einen SCR-Katalysator und ein SCR-Bypassventil umfasst. Das Verfahren 300 kann in Form ausführbarer Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher des Controllers 12 gespeichert werden. Weiterhin kann das Verfahren 300 durch den Controller 12 ausgeführt werden. Das Verfahren 300 bewertet nämlich, ob die aktuellen Motorbetriebsbedingungen einer ersten Bedingung genügen, und falls dies der Fall ist, öffnet es das SCR-Bypassventil, um einen Abgasfluss so zu lenken, dass er den SCR-Katalysator umgeht, um die Lebensdauer und Effizienz des SCR-Katalysators zu verlängern. Beispielhaft kann eine erste Bedingung erfüllt sein, falls eine gemessene Abgasreinigungseinrichtungstemperatur unter einer Schwellwerttemperatur liegt und/oder falls eine gemessene Kohlenwasserstoffkonzentration über einer Schwellwerthöhe liegt. Unter diesen Bedingungen kann der Abgasfluss so gelenkt werden, dass er den SCR-Katalysator umgeht; falls der Abgasfluss so gelenkt wird, dass er durch den SCR-Katalysator strömt, können Kohlenwasserstoffe in dem Abgas die Effizienz reduzieren und die Nutzlebensdauer des SCR-Katalysators senken. Falls umgekehrt die gemessene Temperatur über einer Schwellwerttemperatur liegt, wird der SCR-Katalysator möglicherweise nicht umgangen, weil Abgaskohlenwasserstoffe in einer Emissionseinrichtung (z. B. dem DOC 204) oxidiert oder anderweitig umgewandelt und vor dem SCR in dem Fahrzeugmotoremissionssystem verbraucht werden können. Somit kann der Abgasfluss als Reaktion auf die Abgasreinigungseinrichtungstemperatur über das Bypassventil gelenkt werden. Ein Beispiel für einen SCR-Katalysator ist ein U-SCR-Katalysator wie etwa der zuvor in den 2A–2F beschriebene U-SCR 208. Ein Beispiel für ein SCR-Bypassventil ist das zuvor in den 2C–2F beschriebene SCR-Bypassventil 280.
Das Verfahren 300 beginnt bei Schritt 302, bei dem Motorbetriebsbedingungen bestimmt werden. Der Schritt 302 kann das Bestimmen aktueller Fahrzeugmotoremissionssystembedingungen wie etwa Temperaturen, NOx- und Kohlenwasserstoffkonzentrationen und dergleichen umfassen. Diese Bedingungen können durch eine Kombination von Sensoren in dem Fahrzeugemissionssystem wie etwa die zuvor in den 1 und 2A–2F beschriebenen Sensoren 125, 127, 202 und 207 bereitgestellt werden.
Das Verfahren 300 geht weiter bei Schritt 304, wo es Auswerten kann, ob eine erste Bedingung erfüllt oder nicht erfüllt ist. Beispielsweise kann der Schritt 304 bestimmen, ob eine gemessene Temperatur am SCR oder einer anderen Fahrzeugmotoremissionssystemeinrichtung über einem Schwellwert liegt. Die gemessene Temperatur kann beispielsweise auch vor den Fahrzeugmotoremissionseinrichtungen bestimmt werden, wie durch den Ort des Sensors 202 in 2A–2F gezeigt. Alternativ kann die Temperatur an einer Einrichtung wie etwa der Emissionseinrichtung 70, wie in 1 gezeigt, oder an dem U-SCR 208 gemessen werden. Als ein Beispiel kann die Schwellwerttemperatur einer Entzündungs- oder Initiierungstemperatur (z. B. 200°C) eines Oxidationskatalysators in der Abgasreinigungseinrichtung 70, beispielsweise dem DOC 204 oder dem Metalloxidationskatalysator 264, entsprechen. Falls die gemessene Temperatur über der Schwellwerttemperatur liegt, geht das Verfahren 300 weiter zu Schritt 314, wo das SCR-Bypassventil geschlossen wird, wodurch Abgas so gelenkt wird, dass es durch den SCR-Katalysator hindurchtritt. Nach Schritt 314 endet das Verfahren 300. Falls die gemessene Temperatur unter der Schwellwerttemperatur liegt, geht das Verfahren 300 weiter zu Schritt 306, um weiter zu bewerten, ob der Abgasfluss den SCR-Katalysator umgehen sollte.
Bei Schritt 306 wird die Kohlenwasserstoffkonzentration hinter der letzten Abgasreinigungseinrichtung vor dem SCR-Katalysator gemessen. Als nächstes kann bei Schritt 308 die Kohlenwasserstoffkonzentration über die Zeit integriert werden, um die Gesamtmenge (integral) der dem SCR zugeführten Kohlenwasserstoffe zu bestimmen. Weiter kann das Verfahren 300 bei Schritt 310 bestimmen, ob die integrierte Kohlenwasserstoffkonzentration über einer Schwellwerthöhe liegt. Falls die integrierte Kohlenwasserstoffkonzentration nicht über einer Schwellwerthöhe liegt, geht das Verfahren 300 weiter zu Schritt 314, wo das SCR-Bypassventil geschlossen wird und der Abgasfluss durch den SCR-Katalysator gelenkt wird. Nach Schritt 314 endet das Verfahren 300. Falls die integrierte Kohlenwasserstoffkonzentration über der Schwellwerthöhe liegt, geht das Verfahren 300 dann weiter zu Schritt 312, wo das SCR-Bypassventil geöffnet wird und der Abgasfluss so gelenkt wird, dass er den SCR-Katalysator umgeht. In Schritt 310 kann die Schwellwerthöhe auch eine Kohlenwasserstoffistkonzentration sein, wodurch die Schwellwerthöhe mit einer Kohlenwasserstoffistkonzentration verglichen wird, um zu bestimmen, ob das SCR-Bypassventil geöffnet oder nicht geöffnet wird.
Wie in 3 gezeigt, betätigt das Verfahren 300 das SCR-Bypassventil, Abgas so zu lenken, dass es den SCR-Katalysator umgeht, als Reaktion auf eine erste Bedingung, bei der sowohl die gemessene Temperatur der Abgasreinigungseinrichtung unter der Schwellwerttemperatur liegt als auch die Kohlenwasserstoffkonzentration über einer Schwellwerthöhe liegt. Bei anderen Beispielen kann das SCR-Bypassventil das Abgas so lenken, dass es den SCR-Katalysator als Reaktion auf eine erste Bedingung umgeht, wenn entweder die gemessene Abgasreinigungseinrichtungstemperatur unter der Schwellwerttemperatur liegt oder die Kohlenwasserstoffkonzentration eine Schwellwerthöhe übersteigt. Weiterhin lenkt das SCR-Bypassventil als Reaktion auf eine zweite Bedingung, wenn entweder die gemessene Abgasreinigungseinrichtungstemperatur die Schwellwerttemperatur übersteigt oder die Kohlenwasserstoffkonzentration unter einer Schwellwerthöhe liegt, das Abgas so, dass es durch den SCR-Katalysator hindurchgeht.
Ein derartiges Verfahren wird zum Betreiben eines Motoremissionssystems vorgelegt, das Folgendes umfasst: Lenken von Motorkohlenwasserstoffen, um einen SCR-Katalysator als Reaktion auf eine erste Bedingung über ein SCR-Bypassventil zu umgehen, und Lenken von Motorkohlenwasserstoffen durch den SCR-Katalysator als Reaktion auf eine zweite Bedingung. Bei einigen Beispielen lautet die erste Bedingung, bevor eine Abgasreinigungseinrichtung in dem Motoremissionssystem eine Schwellwerttemperatur erreicht, wobei die Abgasreinigungseinrichtung ein Oxidationskatalysator ist und auch eine Kohlenwasserstofffalle und/oder eine CO-Falle und/oder einen Dieselpartikelfilter umfassen kann. Bei weiteren Beispielen lautet die zweite Bedingung, nachdem die Abgasreinigungseinrichtung die Schwellwerttemperatur erreicht oder nachdem die Kohlenwasserstoffkonzentration vor dem SCR-Bypassventil unter die Schwellwerthöhe reduziert ist. Bei weiteren Beispielen ist der SCR-Katalysator ein Harnstoff-SCR-Katalysator, der NOx in N₂ und H₂O umwandelt, und die erste Bedingung lautet, wenn die Kohlenwasserstoffkonzentration vor dem SCR-Bypassventil eine Schwellwerthöhe übersteigt. Die Kohlenwasserstoffkonzentration vor dem SCR-Bypassventil kann hinter einer letzen Abgasreinigungseinrichtung vor dem SCR-Katalysator bestimmt werden, und weiter kann die Kohlenwasserstoffkonzentration vor dem SCR-Bypassventil über einen Kohlenwasserstoffsensor bestimmt werden. Die Kohlenwasserstoffkonzentration vor dem SCR-Bypassventil kann eine integrierte Kohlenwasserstoffkonzentration sein, und die Schwellwerthöhe kann ein integrierter Kohlenwasserstoffkonzentrationsschwellwert sein.
Nunmehr unter Bezugnahme auf 4 wird eine beispielhafte simulierte Kurve von relevanten Signalen beim Überwachen eines Fahrzeugmotoremissionssystems gezeigt. Die Sequenz von 4 kann über den Controller 12 bereitgestellt werden, der Anweisungen des Verfahrens 300 ausführt, in 3 gezeigt. Falls beispielsweise eine gemessene Abgasreinigungseinrichtungstemperatur unter einer Schwellwerttemperatur liegt und die Kohlenwasserstoffkonzentration im Abgas über einer Schwellwerthöhe liegt, ist eine erste Bedingung erfüllt, und als Reaktion wird das SCR-Bypassventil justiert, um den Abgasfluss so zu lenken, dass er den SCR-Katalysator umgeht. Als Reaktion auf die erste Bedingung wird der Abgasfluss so gelenkt, dass er den SCR-Katalysator umgeht, weil die Kohlenwasserstoffkonzentration in dem Abgas für die Effizienz und Nutzlebensdauer des SCR-Katalysators abträglich sein kann. Als Reaktion darauf, dass eine zweite Bedingung erfüllt ist, wobei entweder eine gemessene Abgasreinigungseinrichtungstemperatur über einer Schwellwerttemperatur liegt oder die Kohlenwasserstoffkonzentration des Abgases unter einer Schwellwerthöhe liegt, wird das SCR-Bypassventil so justiert, dass es den Abgasfluss so lenkt, dass er durch den SCR-Katalysator hindurchgeht. Vertikale Markierungen T0–T4 zeigen Zeitpunkte von besonderem Interesse in der Sequenz an. 4 enthält fünf beispielhafte Zeitlinienkurven, und jede der fünf Kurven enthält eine X-Achse, die die Zeit darstellt. Die Zeit nimmt von der linken Seite von 4 in der Richtung der Pfeile der X-Achse zur rechten Seite von 4 zu.
Die erste Kurve in 4 von oben stellt eine Motordrehzahl 410 dar. Wie in 4 gezeigt, wird zum Zeitpunkt T₀ der Motor gestartet, wobei die Motordrehzahl von einem Leerlaufzustand aus steigt. Kurz danach, nimmt zum Zeitpunkt T₁ die Motordrehzahl scharf zu, wenn beispielsweise die Fahrzeugbewegung beginnt. Ebenfalls bewirken bei T₁ frühe Verbrennungsereignisse das Steigen der Motordrehzahl und führen zu Kohlenwasserstoffemissionen des Motors, wie durch das Kohlenwasserstoffsignal 430 angezeigt. Bei diesem beispielhaften Szenarium kann der Motorstart ein Warmstart sein, wie durch das Abgassystemtemperatursignal 450 angezeigt, wo die gemessene Temperatur über einer Schwellwerttemperatur 454 liegt. Die Abgassystemtemperatur kann eine gemessene Temperatur vor oder hinter einer oder mehreren Abgasreinigungseinrichtungen in dem Abgassystem oder eine gemessene Temperatur an einer oder mehreren der Abgasreinigungseinrichtungen in dem Abgassystem sein. Weiterhin kann die Abgassystemtemperatur durch einen in dem Abgassystem angeordneten Sensor gemessen werden, der mit dem Controller 12 kommuniziert, oder es kann sich bei ihr um eine gefolgerte Temperatur handeln, die aus anderen Sensorsignalen berechnet oder am Controller 12 berechnet wird. Beispielsweise kann die Abgassystemtemperatur eine gemessene Temperatur in dem Abgassystem einer Abgasreinigungseinrichtung 70 sein oder kann die Temperatur einer Abgasreinigungseinrichtung 70 wie etwa des DOC 204 oder eines SCR-Katalysators messen. Weil die Abgassystemtemperatur über einer Schwellwerttemperatur liegt, können Kohlenwasserstoffemissionen von dem Motor vor dem SCR-Katalysator beispielsweise durch einen Dieseloxidationskatalysator 204 oxidiert werden. Folglich zeigt das HC-Sensorausgangssignal 440 (hinter der letzten Abgasreinigungseinrichtung vor dem SCR-Katalysator angeordnet) eine Kohlenwasserstoffkonzentration an, die unter einer Schwellwerthöhe 444 liegt. Bei einigen Beispielen kann die HC-Sensorausgabe ein Signal für die integrierte Kohlenwasserstoffkonzentration darstellen, und die Schwellwerthöhe 444 kann einen Schwellwert der integrierten Kohlenwasserstoffkonzentration darstellen. Die HC-Sensorausgabe kann auch eine gemessene Kohlenwasserstoffkonzentration oder eine gefolgerte Kohlenwasserstoffkonzentration in dem Abgassystem darstellen. Weil die Abgassystemtemperatur 450 über einer Schwellwerttemperatur 454 liegt und weil die HC-Sensorausgabe 440 unter der Schwellwerthöhe 444 liegt, ist die zweite Bedingung möglicherweise erfüllt und die SCR-Bypassventilposition 420 wird justiert, um den Abgasfluss so zu lenken, dass er durch den SCR-Katalysator hindurchtritt.
Zum Zeitpunkt T₂ ist die Fahrzeugmotordrehzahl 410 stark gestiegen, beispielsweise während einer Periode der Fahrzeugbeschleunigung, wobei es dann zu einer Erhöhung bei den Motorkohlenwasserstoffemissionen 430 (z. B. aufgrund von Luft/Kraftstoff-Ungleichgewicht) und zur gemessenen Temperatur 450 kommt. Weiterhin steigt die HC-Sensorausgabe 440 über die Schwellwerthöhe 444. Dementsprechend kann der Controller 12 die SCR-Bypassventilposition 420 drosseln, damit der Abgasfluss so gelenkt wird, dass er zum Zeitpunkt T₂ den SCR-Katalysator umgeht.
Als nächstes wird zum Zeitpunkt T₃ die Motordrehzahl sofort reduziert, wobei dann ein Abfall bei der Kohlenwasserstoffsensorausgabe 440 derart erfolgt, dass die Kohlenwasserstoffkonzentration unter der Schwellwerthöhe 444 liegt. Das SCR-Bypassventil wird als solches so justiert, dass es den Durchtritt des Abgasflusses durch den SCR-Katalysator gestattet.
Zum Zeitpunkt T₄ wird die Motordrehzahl 410 wieder erhöht, wenn beispielsweise das Fahrzeug eine Steigung in der Straße hochfährt. Weil die HC-Sensorausgabe 440 über die Schwellwerthöhe 444 ansteigt, wird das SCR-Bypassventil justiert, den Abgasfluss so zu lenken, dass er den SCR-Katalysator umgeht. Auf diese Weise veranschaulicht 4 verschiedene Szenarien in denen das SCR-Bypassventil betätigt werden kann, um die Effizienz und Lebensdauer eines SCR-Katalysators zu verlängern.
Nunmehr unter Bezugnahme auf 5 wird eine weitere beispielhafte simulierte Kurve von relevanten Signalen beim Überwachen eines Fahrzeugmotoremissionssystems gezeigt. Wie in 4 gezeigt, wird die gleiche Gruppe von Signalen gezeigt, die die Motordrehzahl 410, die SCR-Bypassventilposition 420, die Motorkohlenwasserstoffemissionen 430, die HC-Sensorausgabe 440 und die gemessene Temperatur 450 darstellen. Wie in 4 gezeigt, können die in 5 gezeigten Signale über einen Controller 12 bereitgestellt werden, der Anweisungen des in 3 gezeigten Verfahrens ausführt. Außerdem sind die Schwellwerthöhe 444 und die Schwellwerttemperatur 454 auf den Kurven der HC-Sensorausgabe 440 beziehungsweise der gemessenen Temperatur 450 gezeigt.
Wie gezeigt, weist die Motordrehzahl 410 bei zunehmender Zeit ein ähnliches Profil wie das Motordrehzahlsignal in 4 auf. In 5 wird jedoch das Fahrzeug kalt gestartet, wobei die gemessene Temperatur 450 mit der Zeit vom Zeitpunkt T₅ zum Zeitpunkt T₉ allmählich ansteigt und die Schwellwerttemperatur 454 erst nach dem Zeitpunkt T₉ übersteigt. Als solches werden Motorkohlenwasserstoffemissionen 430 möglicherweise nicht vollständig vor dem Ort des HC-Sensors in dem Fahrzeugmotoremissionssystem oxidiert, wie durch das HC-Sensorausgangssignal 440 angezeigt, das eine Kohlenwasserstoffkonzentration über der Schwellwerthöhe 444 während einer Periode zwischen Zeitpunkt T₅ und Zeitpunkt T₉ zeigt. Somit genügen die Motorarbeitsbedingungen der ersten Bedingung während Zeitpunkt T₅ bis Zeitpunkt T₉, wobei die gemessene Temperatur 450 unter dem Temperaturschwellwert 454 liegt und die Kohlenwasserstoffkonzentration 440 im Abgas über einer Schwellwerthöhe 444 liegt. Als solches wird die SCR-Bypassventilposition justiert, damit der Abgasfluss so gelenkt wird, dass er den SCR-Katalysator während der Periode von Zeitpunkt T₅ bis Zeitpunkt T₉ umgeht. Nach dem Zeitpunkt T₉ wird die gemessene Temperatur 450 größer als die Schwellwerttemperatur 454, und die HC-Sensorausgabe 544 zeigt eine Kohlenwasserstoffkonzentration 440 im Abgas unter der Schwellwerthöhe 444 an. Dementsprechend ist die zweite Bedingung erfüllt und der Controller 12 kann die SCR-Bypassventilposition justieren, damit der Abgasfluss so gelenkt wird, dass er durch den SCR-Katalysator hindurchgeht. Auf diese Weise veranschaulicht 5 verschiedene weitere Szenarien, bei denen das SCR-Bypassventil betätigt werden kann, um die Effizienz und Lebensdauer eines SCR-Katalysators zu verlängern.
Es wird als solches ein Fahrzeugmotoremissionssystem beschrieben, das Folgendes umfasst: eine Abgasreinigungseinrichtung, einen SCR-Katalysator, ein SCR-Bypassventil, vor dem SCR-Katalysator angeordnet, und einen Controller, einschließlich ausführbarer Anweisungen zum Lenken eines Abgasstroms zum Umgehen des SCR-Katalysators als Reaktion auf eine erste Bedingung und zum Lenken des Abgasstroms zum Hindurchtreten durch den SCR-Katalysator als Reaktion auf eine zweite Bedingung. Die Abgasreinigungseinrichtung umfasst einen Oxidationskatalysator und/oder eine Kohlenwasserstofffalle und/oder eine CO-Falle vor dem SCR-Katalysator und/oder einen Dieselpartikelfilter hinter dem SCR-Katalysator. Weiterhin kann die erste Bedingung umfassen, bevor eine Abgasreinigungseinrichtung in dem Fahrzeugmotoremissionssystem eine Schwellwerttemperatur erreicht, und die zweite Bedingung kann umfassen, nachdem die Abgasreinigungseinrichtung die Schwellwerttemperatur erreicht. Der SCR-Katalysator des Fahrzeugmotoremissionssystems kann einen Harnstoff-SCR-Katalysator umfassen, der NOx in N₂ und H₂O umwandelt, wobei die erste Bedingung beinhalten kann, dass eine Kohlenwasserstoffkonzentration vor dem SCR-Bypassventil eine Schwellwerthöhe übersteigt.
Wie der Durchschnittsfachmann versteht, kann das in 3 beschriebene Verfahren eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien darstellen, wie etwa ereignisgetrieben, Interruptgetrieben, Multitasking, Multithreading und dergleichen. Als solches können verschiedene dargestellte Schritte oder Funktionen in der dargestellten Sequenz oder parallel durchgeführt werden oder in einigen Fällen entfallen. Gleichermaßen ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die hierin beschriebenen Aufgaben, Merkmale und Vorteile zu erzielen, wird aber zur Erleichterung der Darstellung und Beschreibung vorgelegt. Wenngleich nicht explizit dargestellt, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass ein(e) oder mehrere der dargestellten Schritte, Verfahren oder Funktionen je nach der verwendeten jeweiligen Strategie wiederholt durchgeführt werden können.
Es versteht sich, dass die hierin offenbarten Konfigurationen und Routinen von beispielhafter Natur sind und dass diese spezifischen Beispiele nicht in einem beschränkenden Sinne zu verstehen sind, weil zahlreiche Variationen möglich sind. Beispielsweise kann die obige Technologie auf verschiedene Fahrzeugmotoremissionssystemkonfigurationen angewendet werden, die einen SCR-Katalysator umfassen, und kann weiterhin Einrichtungen umfassen, wie etwa Diesel- oder andere Arten von Oxidationskatalysatoren, Zeolithen, Mager-NOx-Fallen, Kohlenwasserstofffallen, Kohlenmonoxidfallen, Diesel- und andere Arten von Partikelfiltern und andere in der Technik bekannte Einrichtungen. Weiterhin kann das Auswerten von Bedingungen, unter denen der Abgasfluss so gelenkt wird, dass er den SCR-Katalysator umgeht, das Messen verschiedener Abgasparameter wie etwa Temperatur und Abgaskomponentenkonzentrationen, einschließlich integrierter Signale davon, abgeleiteter Signale davon, Summen von Signalen davon und dergleichen umfassen und kann Kombinationen von Parametern und Signalen umfassen. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Teilkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und anderer hierin offenbarter Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
Die folgenden Ansprüche heben bestimmte Kombinationen und Teilkombinationen, die als neuartig und nicht offensichtlich angesehen werden, besonders hervor. Diese Ansprüche können sich auf ”ein” Element oder ”ein erstes” Element oder das Äquivalent davon beziehen. Es ist zu verstehen, dass solche Ansprüche die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente beinhalten, wobei zwei oder mehr derartige Elemente weder erforderlich sind noch ausgeschlossen sind. Andere Kombinationen und Teilkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Abänderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche, seien sie breiter, schmaler, gleich oder verschieden hinsichtlich der ursprünglichen Ansprüche, werden ebenfalls als innerhalb des Gegenstands der vorliegenden Offenbarung enthalten angesehen.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Motoremissionssystems, umfassend: Lenken von Motorkohlenwasserstoffen, um einen SCR-Katalysator als Reaktion auf eine erste Bedingung über ein SCR-Bypassventil zu umgehen; und Lenken von Motorkohlenwasserstoffen durch den SCR-Katalysator als Reaktion auf eine zweite Bedingung.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Bedingung lautet, bevor eine Abgasreinigungseinrichtung in dem Motoremissionssystem eine Schwellwerttemperatur erreicht.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Abgasreinigungseinrichtung ein Oxidationskatalysator ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die zweite Bedingung lautet, nachdem die Abgasreinigungseinrichtung die Schwellwerttemperatur erreicht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der SCR-Katalysator ein Harnstoff-SCR-Katalysator ist, der NOx in N₂ und H₂O umwandelt, und wobei die erste Bedingung lautet, wo eine Kohlenwasserstoffkonzentration vor dem SCR-Bypassventil eine Schwellwerthöhe übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die zweite Bedingung lautet, nachdem die Kohlenwasserstoffkonzentration vor dem SCR-Bypassventil unter die Schwellwerthöhe reduziert ist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Kohlenwasserstoffkonzentration vor dem SCR-Bypassventil hinter einer letzten Abgasreinigungseinrichtung vor dem SCR-Katalysator bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Kohlenwasserstoffkonzentration vor dem SCR-Bypassventil über einen Kohlenwasserstoffsensor bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Kohlenwasserstoffkonzentration vor dem SCR-Bypassventil eine integrierte Kohlenwasserstoffkonzentration ist und die Schwellwerthöhe ein integrierter Kohlenwasserstoffkonzentrationschwellwert ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Abgasreinigungseinrichtung weiterhin eine Kohlenwasserstofffalle umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Abgasreinigungseinrichtung weiterhin eine CO-Falle umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Emissionsreinigungseinrichtung weiterhin einen Dieselpartikelfilter umfasst.
Fahrzeugmotoremissionssystem, umfassend: eine Abgasreinigungseinrichtung; einen SCR-Katalysator; ein SCR-Bypassventil, vor dem SCR-Katalysator angeordnet; und einen Controller, einschließlich ausführbarer Anweisungen zum Lenken eines Abgasstroms zum Umgehen des SCR-Katalysators als Reaktion auf eine erste Bedingung und zum Lenken des Abgasstroms zum Hindurchtreten durch den SCR-Katalysator als Reaktion auf eine zweite Bedingung.
Fahrzeugmotoremissionssystem nach Anspruch 13, wobei die Abgasreinigungseinrichtung einen Oxidationskatalysator vor dem SCR-Katalysator umfasst.
Fahrzeugmotoremissionssystem nach Anspruch 14, wobei die Abgasreinigungseinrichtung weiterhin eine Kohlenwasserstofffalle vor dem SCR-Katalysator umfasst.
Fahrzeugmotoremissionssystem nach Anspruch 15, wobei die Abgasreinigungseinrichtung weiterhin eine CO-Falle vor dem SCR-Katalysator umfasst.
Fahrzeugmotoremissionssystem nach Anspruch 16, wobei die Abgasreinigungseinrichtung weiterhin ein Dieselpartikelfilter hinter dem SCR-Katalysator umfasst.
Fahrzeugmotoremissionssystem nach Anspruch 13, wobei die erste Bedingung lautet, bevor eine Abgasreinigungseinrichtung in dem Fahrzeugmotoremissionssystem eine Schwellwerttemperatur erreicht.
Fahrzeugmotoremissionssystem nach Anspruch 18, wobei die zweite Bedingung lautet, nachdem die Abgasreinigungseinrichtung die Schwellwerttemperatur erreicht.
Fahrzeugmotoremissionssystem nach Anspruch 13, wobei der SCR-Katalysator ein Harnstoff-SCR-Katalysator ist, der NOx in N₂ und H₂O umwandelt, und wobei die erste Bedingung lautet, wo eine Kohlenwasserstoffkonzentration vor dem SCR-Bypassventil eine Schwellwerthöhe übersteigt.