DE102017124203A1 - Verfahren und system zur katalytischen umwandlung - Google Patents

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Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Regulieren von Abgasfluss durch eine Abgasanlage eines Motors bereitgestellt. In einem Beispiel kann das Verfahren das Leiten von Abgas, das einem Katalysator nachgelagert ist, zu einem Kompressorspeichertank beinhalten, als Antwort darauf, dass ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Stöchiometrie abweicht. Das gelagerte Abgas kann aus dem Kompressorspeichertank freigesetzt werden, um durch den Katalysator erneut in die Atmosphäre zu zirkulieren, nachdem ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases in dem Speichertank angepasst wurde und wenn der Katalysator eine Ziel-Betriebstemperatur aufweist.

Description

  • GEBIET
  • Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zum wirksamen und robusten Katalysieren in einem Motor eines Fahrzeugs.
  • HINTERGRUND/KURZDARSTELLUNG
  • Katalysatoren können in dem Abgasstrom von Motorfahrzeugen vorhanden sein, um die Emission von Schadstoffen, die während der Verbrennung entstehen, zu reduzieren. Zum Beispiel können unverbrannter Kraftstoff und Kohlenstoffmonoxid (CO), die in dem von dem Verbrennungsmotor freigesetzten Abgas vorhanden sind, von dem Katalysator zu weniger giftigen Substanzen, wie beispielsweise Kohlenstoffdioxid und Wasser, umgewandelt werden, bevor sie in die Atmosphäre freigesetzt werden. Die Katalysatoren funktionieren wirksam und optimal bei einer gewissen Betriebstemperatur. Die Katalysatoren erreichen die Betriebstemperatur (auch als Anspringtemperatur bekannt) nicht sofort nach dem Start des Verbrennungsmotors, und folglich, kann das Verbrennungsmotorabgas in die Umwelt freigesetzt werden, ohne die unverbrannten Kohlenwasserstoffe komplett umzuwandeln, wodurch Ausstöße gestört werden.
  • Weitere Versuche dieses Problem von Emissionsverschlechterung während deswährend des Kaltstart eines Motors aufgrund von geringer Katalysatortemperatur anzugehen beinhalten das Lagern des Abgases in einem Tank, bis der Katalysator die Anspringtemperatur erreicht, nach welcher das gelagerte Abgas durch den Katalysator geleitet und in die Atmosphäre freigesetzt werden kann, wie in US 6,250,073 gezeigt.
  • Die Erfinder haben mit dem oberen Ansatz ein Problem erkannt. Zusätzlich zu dem Betrieb bei oder über Anspringtemperatur, erreichen Katalysatoren auch optimale Umwandlungsraten, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Abgas, das den Katalysator betritt, auf ein gewisses Luft-Kraftstoff-Verhältnis, wie beispielsweise Stöchiometrie, gesteuert wird. Des Weiteren, abgesehen von Kaltstarbedingungen, wird das Abgas eine hohe Last an unverbrannten Kohlenwasserstoffen während anderen Motorbetriebsbedingungen aufweisen, wie beispielsweise während einer vorübergehend stärkeren Nachfrage. Der Motor kann mit fetterem Kraftstoff betrieben werden, um die vorübergehend stärkere Nachfrage, zum Beispiel, während der Beschleunigung, zu erfüllen, wodurch das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Stöchiometrie abweicht, was zur Verschlechterung von Emissionen führt, obwohl der Katalysator bei der Ziel-Betriebstemperatur ist.
  • In einem Beispiel können die oben beschriebenen Probleme durch ein Verfahren zum Betrieb einer Abgasanlage eines Motors angegangen werden, einschließlich Leiten eines Flusses von Abgas, das einem Katalysator nachgelagert ist, zu einem Tank als Antwort darauf, dass sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Motors von einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schwellenwert abweicht; und selektives Freisetzen des Abgases aus dem Tank zu der dem Katalysator vorgelagerten Stelle, wobei das freigesetzte Abgas an den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schwellenwert angepasst ist.
  • In einem Beispiel kann das Leiten von Abgasfluss, der dem Katalysator nachgelagert ist, zu dem Tank als Antwort auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Tanks durchgeführt werden, das nicht stöchiometrisch ist. In einem weiteren Beispiel kann das Leiten von Abgasfluss, der dem Katalysator nachgelagert ist, zu dem Tank Antwort auf einen gestörten Sauerstoffsensor, dem Katalysator vorgelagert, durchgeführt werden. In einem weiteren Beispiel kann das Leiten von Abgasfluss, der dem Katalysator nachgelagert ist, zu dem Tank Antwort darauf, dass eine Temperatur des Katalysators unter einer Temperaturschwelle liegt. Das Freisetzen von Abgas aus dem Tank kann als Antwort darauf durchgeführt werden, dass ein Druck innerhalb des Tanks höher ist als ein Mindestdruck in Kombination damit, dass die Temperatur des Katalysators höher ist als die Temperaturschwelle und damit, dass ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in dem Tank gelagerten Abgases stöchiometrisch ist.
  • Auf diese Weise kann Abgas in einem Tank gelagert werden, der mit einem Katalysator gekoppelt ist, sowohl unter Kaltstartbedingungen als auch unter Bedingungen, bei denen ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors nicht stöchiometrisch ist. Das gelagerte Abgas kann erneut zurück durch den Katalysator zirkuliert werden, wenn der Katalysator in der Lage ist, die Kohlenwasserstoffe effizient vor dem Freisetzen in die Atmosphäre zu zerbrechen, wodurch die Verschlechterung von Auspuffemissionen reduziert wird.
  • Es versteht sich, dass die obige Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um eine Auswahl an Konzepten, die in der detaillierten Beschreibung weiter beschrieben sind, auf vereinfachte Art und Weise einzuführen. Damit sollen keine essentiellen oder Schlüsselmerkmale des beanspruchten Themas identifiziert werden, wessen Umfang ausschließlich durch die Ansprüche, die der detaillierten Beschreibung folgen, definiert ist. Des Weiteren ist das beanspruchte Thema nicht auf Implementierungen begrenzt, die jegliche oben oder in jedem anderen Teil dieser Offenbarung genannten Nachteile löst.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt ein schematisches Diagramm eines Beispielzylinders eines Mehrzylindermotors mit einer an eine Motorabgasanlage gekoppelte Emissionssteuervorrichtung.
    • 2 stellt eine Abgasanlage eines Motors dar.
    • 3A zeigt einen normalen Betriebsmodus der Abgasanlage von 2.
    • 3B zeigt einen Abgaslagerungsbetriebsmodus der Abgasanlage von 2.
    • 3C zeigt einen Abgasfreisetzungsbetriebsmodus der Abgasanlage von 2.
    • 4A und 4B zeigen Flussdiagramme, die einen Abgasfluss während mehreren Motorbetriebsbedingungen darstellen.
    • 5 stellt ein Verfahren zum Fließen von Abgas während mehreren Luft-Kraftstoff-Verhältnissen eines Motors dar.
    • 6 stellt eine Beispielbetriebskarte dar, die einen Abgasfluss während mehreren Motorbetriebsbedingungen zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Es werden Verfahren und Systeme zum Leiten von Abgas entlang einer Abgasanlage eines Motors bereitgestellt, wie der Motor, der in 1 gezeigt wird. Abgas, das während Kraftstoffverbrennung durch die Motorzylinder erzeugt wird, kann vor dem Freisetzen in die Atmosphäre durch eine oder mehrere Emissionssteuervorrichtungen, wie beispielsweise Katalysatoren, fließen. Die Katalysatoren können, wenn sie sich bei einer Ziel-Betriebstemperatur befinden, Kohlenwasserstoffe in dem Abgas oxidieren und zerbrechen, bevor das Abgas in die Atmosphäre fließt. Unter gewissen Motorbetriebsbedingungen kann das Abgas von dem Motor jedoch durch die Katalysatoren fließen und dann zum Lagern in einem Tank geleitet werden anstatt zum Freisetzen in die Atmosphäre geleitet zu werden. 2 stellt eine Abgasanlage eines Sechszylinder-Motors dar, wobei Abgas von jeder Zylinderbank durch einen Katalysator in die Atmosphäre oder einen Tank zum Lagern fließen kann. Das Abgas kann zu einem späteren Zeitpunkt aus dem Tank freigesetzt werden, zum Beispiel, wenn sich der Katalysator bei einer Anspringtemperatur befindet, wenn die Motorlast unter einer Schwelle liegt usw. 3A-3C stellen drei verschiedene Betriebsmodi der Abgasanlage von 2 dar, wobei die Position von Ventilen, die den Katalysatoren vorgelagert oder nachgelagert ist, von einer Steuerung als Antwort auf gewisse Motorbetriebsbedingungen reguliert wird. Die in 4A-5 dargestellten Verfahren zeigen den Betrieb der Abgasanlage unter mehreren Motorbetriebsbedingungen, einschließlich bei Motor-Kaltstart, bei vorübergehend stärkerer Nachfrage, bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das nicht stöchiometrisch ist usw. 6 zeigt ein Beispiel einer betrieblichen Übersicht während deswährend des Betrieb der Abgasanlage von 2.
  • 1-3C zeigen Beispielkonfigurationen mit relativem Positionieren der mehreren Komponenten. Wenn sie als einander direkt berührende oder direkt gekoppelte Elemente gezeigt werden, können diese in mindestens einem Beispiel als direkt berührend bzw. direkt gekoppelt bezeichnet werden. Ähnlich können Elemente, die angrenzend oder benachbart zueinander gezeigt werden, in mindestens einem Beispiel angrenzend bzw. benachbart zueinander sein. Als ein Beispiel können Komponenten, die in flächenteilendem Kontakt miteinander liegen, als in flächenteilendem Kontakt bezeichnet werden. Als weiteres Beispiel können Elemente, die mit nur einem Abstand dazwischen und keinen anderen Komponenten voneinander beabstandet angeordnet sind, in mindestens einem Beispiel als solche bezeichnet werden. Als noch ein weiteres Beispiel können Elemente, die über/untereinander, gegenüber voneinander oder links/rechts voneinander gezeigt werden, relativ zueinander als solche bezeichnet werden. Des Weiteren, wie in den Figuren gezeigt, kann in mindestens einem Beispiel, ein oberstes Element oder Punkt von Element als eine „Spitze“ der Komponente bezeichnet werden und ein unterstes Element oder Punkt von Element kann als ein „Boden“ der Komponente bezeichnet werden. Wie hier verwendet, können Spitze/Boden, höher/niedriger, über/unter, relativ zu einer vertikalen Achse der Figuren sein und zum Beschreiben des Anordnens von Elementen der Figuren relativ zueinander verwendet werden. Als solche sind Elemente, die über anderen Elementen gezeigt werden, in mindestens einem Beispiel vertikal über anderen Elementen angeordnet. Als noch ein weiteres Beispiel können Formen der in den Figuren abgebildeten Elemente als mit diesen Formen (z. B. wie rund, gerade, eben, gebogen, abgerundet, abgeschrägt, abgewinkelt sein oder dergleichen) bezeichnet werden. Des Weiteren können die Elemente, die als sich einander überschneidend gezeigt werden, in mindestens einem Beispiel als sich überschneidende Elemente oder einander überschneidend bezeichnet werden. Noch weiter kann ein Element, das innerhalb eines weiteren Elements oder außerhalb eines weiteren Elements gezeigt wird, in einem Beispiel als solches bezeichnet werden.
  • Abgas, das von einem Verbrennungsmotor erzeugt wurde, kann vor dem Freisetzen in die Atmosphäre durch eine Vielzahl von Emissionssteuervorrichtungen fließen. Die Vielzahl von Emissionssteuervorrichtungen kann einen oder mehrere Katalysatoren beinhalten, wie beispielsweise ein Dreiwegekatalysator. Konstituenten von Abgas, das durch den Katalysator fließt, kann oxidiert und/oder reduziert werden und in die Atmosphäre freigesetzt werden. Unter gewissen Motorbetriebsbedingungen, zum Beispiel, wenn sich ein Katalysator nicht an einer Anspringtemperatur befindet (unter Kaltstartbedingungen), wenn sich ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis (air-fuel ratio, AFR) nicht innerhalb eines stöchiometrischen Bereichs (AFR ist fett oder mager) befindet oder wenn ein Sensor oberhalb des Katalysators defekt ist, kann das Abgas, das jedoch dem Katalysator nachgelagert ist, zur Lagerung in einen Tank geleitet werden anstatt in die Atmosphäre freigesetzt zu werden. Wenn die Motorbetriebsbedingungen für die Freisetzung des gelagerten Abgases aus dem Tank ideal sind, zum Beispiel, wenn sich die katalytische Temperatur an einer Anspringtemperatur befindet und/oder wenn das AFR des Tanks stöchiometrisch ist usw., wird das Abgas aus dem Tank geleitet, um durch die Katalysatoren in die Atmosphäre zu fließen. Die Positionen von Ventilen, die dem Katalysatorvorgelagert oder nachgelagert sind, kann moduliert werden, um den Abgasfluss entweder in die Atmosphäre oder den Lagertank zu regulieren.
  • Das Lagern des Abgases kann zusätzlich angewendet werden, wenn eine vorübergehend stärkere Nachfrage vorliegt. Zum Beispiel kann der Motor während des Beschleunigen mit einer fetten Luft-Kraftstoff-Mischung betrieben werden, um die Leistungssteigerung zu erhöhen. AFR-Abweichungen können Emissionen, sogar wenn der Katalysator an der Ziel-Betriebstemperatur ist, erhöhen, da das Abgas eine größere Last von Kohlenwasserstoffen von unverbranntem Kraftstoff beinhalten kann. Das Abgas kann in den Tank geleitet werden, um das Abgas zu halten, während die erhöhte Nachfrage erfüllt wird. In einem weiteren Beispiel kann das Abgas zur Lagerung in den Tank geleitet werden, um das gelagerte Abgas in dem Tank in einen stöchiometrischen Zustand zu bringen, durch Einlass von entweder fetterem Abgas oder magererem Abgas basierend auf Messung von einem Sauerstoffsensor, der dem Katalysator nachgelagert ist, zum Beispiel. Durch Mischen von magerem Abgas, das in dem Tank gelagert ist, mit fettem Abgas, das zur Lagerung in den Tank geleitet wird, ist es möglich, in dem Tank gelagertes Abgas in einen stöchiometrischen Zustand zu bringen und dann kann das Abgas durch den Katalysator, ohne die Emissionen zu verschlechtern, in die Atmosphäre freigesetzt werden. Auf diese Weise kann der Lagertank als eine Filterkomponente agieren. In einem Beispiel kann in dem Tank gelagertes verdichtetes Abgas zum Durchführen von anderen Funktionen des Fahrzeugs, zum Beispiel, zum Aufpumpen von Reifen des Fahrzeugs, verwendet werden.
  • In einem weiteren Beispiel kann Abgas, bei einem Sauerstoffsensor-Defektzustand, zur Lagerung in den Tank geleitet werden. Zum Beispiel, wenn ein symmetrischer Filterdefekt in einem Sauerstoffsensor, dem Katalysator vorgelagert, vorliegt, wird die Sauerstoffsensormessung langsamer sein als normal, was zur Abweichung des AFR von Stöchiometrie führt. Folglich können Konstituenten, die den Katalysator betreten, außerhalb des optimalen Bereichs des Katalysators fallen. Eine hohe Last von NOx kann während mageren AFR-Abweichungen in dem Abgas vorhanden sein, während eine hohe Last von CO während fetten AFR-Abweichungen vorhanden sein kann. Durch das Leiten von Abgas mit hohem NOx in den Tank sowie das Leiten von Abgas mit hohem CO in den Tank, kann das Mischen von den zwei Abgasarten für eine gewisse Zeit in dem Tank zu einer stöchiometrischen oder nahe stöchiometrischen Mischung innerhalb des Tanks führen, die aus dem Tank freigesetzt und dann erneut durch den Katalysator zirkuliert und in die Atmosphäre freigesetzt werden kann.
  • Mit Bezug auf 1 wird ein schematisches Diagramm, das einen Zylinder eines Mehrzylindermotors 10 zeigt, der in einem Antriebssystem eines Fahrzeugs beinhaltet sein kann, gezeigt. In einem Beispiel kann der Motor 10 ein Sechszylindermotor sein, wobei drei Zylinder eine erste Zylinderbank bilden können und weitere drei Zylinder eine zweite Zylinderbank bilden können. Jede der ersten Zylinderbank und der zweiten Zylinderbank kann mit einer Abgasanlage gekoppelt sein, wie jetzt mit Bezug auf 2 beschrieben wird.
  • Motor 10 kann zumindest teilweise durch Steuersystem gesteuert werden, das eine Steuerung 12 beinhaltet und durch eine Eingabe eines Fahrzeugbetreibers 132 über eine Eingabevorrichtung 130. In diesem Beispiel beinhaltet Eingabevorrichtung 130 ein Beschleunigungspedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP. Verbrennungsraum 30 (auch Zylinder 30 genannt) von dem Motor 10 kann Verbrennungsraumwände 32 mit darin angeordnetem Kolben 36 beinhalten. Kolben 36 kann mit Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, so dass Pendelbewegung des Kolbens in Drehbewegung der Kurbelwelle umgesetzt wird. Kurbelwelle 40 kann über ein Zwischengetriebe (nicht gezeigt) mit mindestens einem Antriebsrad eines Fahrzeugs gekoppelt sein. Des Weiteren kann ein Anlasser über ein Schwungrad (nicht gezeigt) mit der Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, um einen Anlassvorgang von Motor 10 zu ermöglichen.
  • Verbrennungsraum 30 kann von einem Saugrohr 44 über eine Saugleitung 42 Ansaugluft aufnehmen und über Abgaskrümmer 48 Verbrennungsgase auslassen. Saugrohr 44 und Abgaskrümmer 48 können über Einlassventil 52 und Auslassventil 54 selektiv mit Verbrennungsraum 30 kommunizieren. In manchen Ausführungsformen kann Verbrennungsraum 30 zwei oder mehr Einlassventile und/oder zwei oder mehr Auslassventile beinhalten.
  • Einspritzventil 66 ist in dem Saugrohr 44 angeordnet gezeigt, in einer Konfiguration, die bereitstellt, was als Saugrohreinspritzung von Kraftstoff in der Saugrohröffnung, dem Verbrennungsraums 30 vorgelagert, bekannt ist. Einspritzventil 66 kann Kraftstoff proportional zur Impulsbreite von Signal FPW einspritzen, das über elektronischen Treiber 68 von Steuerung 12 empfangen wird. Kraftstoff kann dem Einspritzventil 66 durch ein Kraftstoffsystem (nicht gezeigt), das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffverteiler beinhaltet, zugeführt werden. In manchen Ausführungsformen kann der Verbrennungsraum 30 zum direkten Einspritzen von Kraftstoff darin alternativ oder zusätzlich ein Einspritzventil beinhalten, das direkt mit dem Verbrennungsraum 30 gekoppelt ist, auf eine Art und Weise, die als direkte Einspritzung bekannt ist.
  • Saugleitung 42 kann eine Drossel 62 mit einer Drosselklappe 64 beinhalten. In diesem bestimmten Beispiel kann die Position der Drosselklappe 64 über ein Signal, das einem in Drossel 62 enthaltenen elektrischen Motor oder Aktuator bereitgestellt wird, durch Steuerung 12 variiert werden, eine Konfiguration, die allgemein als elektronische Drosselklappensteuerung (electronic throttle control, ETC) bezeichnet wird. Auf diese Weise kann Drossel 62 betrieben werden, um die Ansaugluft, die Verbrennungsraum 30 bereitgestellt ist, unter anderen Motorzylindern zu variieren. Die Position von Drosselklappe 64 kann der Steuerung 12 durch Drosselpositionssignal TP bereitgestellt werden. Saugleitung 42 kann einen Luftmassenstromsensor 120 und Rohr-Luftdrucksensor 122 beinhalten, um der Steuerung 12 die jeweiligen Signale MAF und MAP bereitzustellen.
  • Zündanlage 88 kann Verbrennungsraum 30 über Zündkerze 92 einen Zündfunken bereitstellen, als Antwort auf Zündverstellungssignal SA von Steuerung 12 unter ausgewählten Betriebsmodi. Obwohl Funkenzündungskomponenten gezeigt sind, kann Verbrennungsraum 30 oder ein oder mehrere andere Verbrennungsräume von Motor 10 in manchen Ausführungsformen in einem Selbstzündungsmodus mit oder ohne Zündfunken betrieben werden.
  • Abgassensor 126 ist mit Abgasleitung 58 gekoppelt, der Emissionssteuervorrichtung 70 vorgelagert, gezeigt. Sensor 126 kann jeder geeignete Sensor zum Bereitstellen einer Angabe von einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Abgas sein, wie beispielsweise ein linearer Sauerstoffsensor oder UEGO (universal oder wide-range exhaust gas oxygen), ein Zweipunkt-Sauerstoffsensor oder EGO, ein HEGO (erhitzter EGO), ein NOx, HC oder CO-Sensor. Emissionssteuervorrichtung 70 ist entlang einer Abgasleitung 58 angeordnet unterhalb des Abgassensors 126 gezeigt. Vorrichtung 70 kann ein Dreiwege-Katalysator (three-way catalyst, TWC) sein, eine NOx Falle, mehrere andere Emissionssteuervorrichtungen oder Kombinationen davon. In manchen Ausführungsformen kann sich Emissionssteuervorrichtung 70 während des Betriebs von Motor 10 periodisch zurücksetzen durch Betreiben von mindestens einem Zylinder des Motors in einem bestimmten Luft/Kraftstoff-Verhältnis. Vollständiger Volumen-Abgassensor 76 ist mit Abgasleitung 58 gekoppelt unterhalb von Emissionssteuervorrichtung 70 gezeigt. Sensor 76 kann jeder geeignete Sensor zum Bereitstellen einer Angabe von einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Abgas sein, wie beispielsweise ein linearer Sauerstoffsensor oder UEGO (universal oder wide-range exhaust gas oxygen), ein Zweipunkt-Sauerstoffsensor oder EGO, ein HEGO (erhitzter EGO), ein NOx, HC oder CO-Sensor. Des Weiteren kann sich eine Vielzahl von Abgassensoren an Teilvolumenstellen innerhalb der Emissionssteuervorrichtungen befinden. Als ein Beispiel kann eine Ausführungsform einen Mittenbettsensor zum Erkennen von einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Mitte des Katalysators beinhalten.
  • Weitere Sensoren 72, wie ein Luftmassenstrom (air mass, AM) und/oder ein Temperatursensor, können einer Emissionssteuervorrichtung 70 vorgelagert angeordnet sein, um die AM und Temperatur des Abgases, das die Emissionssteuervorrichtung betritt, zu überwachen. Die in 1 gezeigten Sensorstellen sind nur ein Beispiel von mehreren möglichen Konfigurationen. Zum Beispiel kann das Emissionssteuersystem eine Teilvolumen-Einstellung mit motornahen Katalysatoren beinhalten.
  • Motor 10 kann ferner eine Kompressionsvorrichtung beinhalten, wie einen Turbolader oder Superlader, der mindestens einen Kompressor 162 beinhaltet, der entlang Saugrohr 44 angeordnet ist. Für einen Turbolader muss Kompressor 162 mindestens teilweise von einer Turbine 164 (z. B. über eine Welle), die entlang einer Abgasleitung 58 angeordnet ist angetrieben werden. Für einen Superlader muss Kompressor 162 mindestens teilweise von dem Motor 10 und/oder einer Elektromaschine angetrieben werden, und muss keine Turbine beinhalten. Folglich kann die Menge an Kompression, die einem oder mehreren Zylindern über einen Turbolader oder Superlader bereitgestellt wird, von Steuerung 12 variiert werden.
  • In einem Beispiel können Abgaskonstituenten und/oder Abgastemperatur und/oder gewisse Emissionssteuervorrichtungstemperatur unter gewissen Betriebsbedingungen zu unvollständiger Umwandlung der Abgaskonstituenten an der Emissionssteuervorrichtung führen, wodurch Emissionen gestört werden. Die Abgasanlage kann konfiguriert sein, um das Abgas das der Emissionssteuervorrichtung nachgelagert ist vorübergehend zu lagern bis die Emissionssteuervorrichtung und/oder das gelagerte Abgas optimal zum Umwandeln der in die Atmosphäre freizusetzenden Emissionen sind. 2-6 beschreiben ferner eine Abgasanlage und Verfahren zur Abgaslagerung und erneuten Zirkulation unter mehreren Motorbetriebsbedingungen.
  • Steuerung 12 ist in 1 als ein Mikrocomputer gezeigt, mit einer Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs-/Ausgangsports 104, einem elektronischem Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierwerte, die in diesem bestimmten Beispiel als Read-Only-speicher 106 gezeigt werden, Direktzugriffsspeicher 108, Keep-Alive-Speicher 110 und einem Datenbus. Steuerung 12 kann zusätzlich zu den vorher erörterten Signalen, mehrere Signale von mit Motor 10 gekoppelten Sensoren empfangen, einschließlich Messung von induziertem Luftmassenstrom (MAF) durch einen Luftmassenstromsensor 120; Motorkühltemperatur (ECT) durch Temperatursensor 112 gekoppelt mit Kühlhülse 114; Profilzündungsmesssignal (PIP) durch Halleffektsensor 118 (oder einem anderen) gekoppelt mit Kurbelwelle 40; Drosselposition (TP) durch einen Drosselpositionssensor; Luftmasse und/oder Temperatur des Abgases, das den Katalysator betritt, durch Sensor 72; Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Post-Katalysator-Abgas durch Sensor 76 und absolutem Rohrdrucksignal, MAP, durch Sensor 122. Motordrehzahlsignal, U/Min, kann durch Steuerung 12 von Signal PIP erzeugt werden. Rohrdrucksignal MAP von einem Rohrdrucksensor kann verwendet werden, um eine Vakuum- oder Druckangabe in dem Saugrohr bereitzustellen. Es ist zu beachten, dass mehrere Kombinationen der obigen Sensoren verwendet werden können, wie beispielsweise ein MAF-Sensor ohne einen MAP-Sensor oder umgekehrt. Während stöchiometrischem Betrieb kann der MAP-Sensor eine Angabe eines Motodrehmoments geben. Dieser Sensor kann zusammen mit der erkannten Motordrehzahl weiter eine Schätzung einer in den Zylinder induzierten Ladung (einschließlich Luft) bereitstellen. In einem Beispiel kann Sensor 118, der auch als ein Motordrehzahlsensor verwendet wird, eine vorbestimmte Zahl von gleichmäßig beabstandeten Impulse für jede Umdrehung der Kurbelwelle produzieren. Zusätzlich kann Steuerung 12 mit einer Cluster-Anzeigevorrichtung 136 kommunizieren, zum Beispiel, um den Fahrer auf Fehler in dem Motor oder Abgasnachbehandlungssystem aufmerksam zu machen.
  • Das Read-Only-Speicher-Speichermedium 106 kann mit anderen computerlesbaren Daten, die durch den Prozessor 102 ausführbare Anweisungen darstellen, zum Durchführen von unten beschriebenen Verfahren programmiert werden sowie weitere Varianten, die vorhergesehen, aber nicht speziell aufgelistet werden.
  • 2 stellt eine Abgasanlage 200 eines Motors dar. In einem Beispiel kann die Abgasanlage 200 die Abgasanlage des Motors 10 sein, der in 1 dargestellt ist. Der Motor 10 kann einen ersten Satz von Zylindern 202 und einen zweiten Satz von Zylindern 203 beinhalten. In einem Beispiel, wobei der Motor 10 ein Sechszylindermotor ist, können der erste Satz von Zylindern 202 und der zweite Satz von Zylindern 203 jeder drei benachbarte Zylinder beinhalten.
  • Abgas, das von jedem Zylinder des ersten Satzes von Zylindern 202 erzeugt wird, fließt in ein erstes Abgasrohr 206. Abgas, entlang des ersten Abgasrohrs fließt durch einen ersten Katalysator 210 in die Atmosphäre. Abgas, das von jedem Zylinder des zweiten Satzes von Zylindern 202 erzeugt wird, fließt in ein zweites Abgasrohr 216. Abgas, entlang des zweiten Abgasrohrs fließt durch einen zweiten Katalysator 220 in die Atmosphäre. Der erste Katalysator 210 und der zweite Katalysator 220 können jeweils ähnlich zu der Emissionssteuervorrichtung 70 sein, die oben mit Bezug auf 1 erörtert wird.
  • Ein erster Sauerstoffsensor 208 kann entlang des ersten Abgasrohrs, dem ersten Katalysator 210 vorgelagert, vorhanden sein und ein zweiter Sauerstoffsensor 212 kann entlang des ersten Abgasrohrs 206, dem ersten Katalysator nachgelagert 210 vorhanden sein. Zusätzliche Sensoren, wie Temperatursensoren, Luftmassenstromsensoren usw. können entlang des ersten Abgasrohrs dem ersten Katalysator 210 vorgelagert oder nachgelagert vorhanden sein
  • Ein erstes Ventil 230 kann entlang eines Segments 209 des ersten Abgasrohrs 206 vorhanden sein, wobei das Segment 209 zwischen dem ersten Sauerstoffsensor 208 und dem ersten Katalysator 210 liegt. Ein zweites Ventil 234 kann entlang eines zweiten Segments 213 des ersten Abgasrohrs 206 vorhanden sein, wobei das zweite Segment 213 nachgelagert von dem zweiten Sauerstoffsensor 212 liegt. Das zweite Segment 213 ist über eine Leitung 233 mit einem Tank 250 fluidverbunden und das zweite Ventil 234 ist angeordnet, um Abgasfluss durch Leitung 233 zu Tank 250 zu steuern. Der Tank 250 ist mit einem Kompressor 252 gekoppelt. Der Tank 250 ist mit dem Segment 209 des ersten Abgasrohrs 206 durch eine Leitung 231 fluidverbunden, wobei der Abgasfluss durch dieses von einem ersten Ventil 230 gesteuert wird. In einem Beispiel kann der Kompressor 252 von dem Motor angetrieben werden, zum Beispiel über einen Riemen, der mit der Kurbelwelle des Motors gekoppelt ist. In einem weiteren Beispiel kann der Kompressor 252 elektrisch angetrieben werden.
  • Eine ähnliche Konfiguration kann entlang des zweiten Abgasrohrs 216 vorhanden sein. Ein dritter Sauerstoffsensor 218 kann entlang des zweiten Abgasrohrs 216, dem zweiten Katalysator 220 vorgelagert, vorhanden sein und ein vierter Sauerstoffsensor 222 kann entlang des zweiten Abgasrohrs, das dem zweiten Katalysator 220 nachgelagert ist, vorhanden sein. Ein drittes Ventil 232 kann entlang eines Segments 219 des zweiten Abgasrohrs 216 vorhanden sein, wobei das Segment 219 zwischen dem dritten Sauerstoffsensor 218 und dem zweiten Katalysator 220 liegt. Ein viertes Ventil 236 kann entlang eines zweiten Segments 223 des zweiten Abgasrohrs 216 vorhanden sein, wobei das zweite Segment 223 nachgelagert von dem vierten Sauerstoffsensor 222 liegt. Das Segment 219 ist über eine Leitung 235 mit einem Tank 250 fluidverbunden und das vierte Ventil 236 ist angeordnet, um Abgasfluss durch Leitung 237 zu dem Tank 250 zu steuern. Der Tank 250 ist mit dem Segment 219 des zweiten Abgasrohrs 216 durch eine Leitung 235 gekoppelt, wobei der Abgasfluss durch dieses von einem dritten Ventil 232 gesteuert wird.
  • Eine Position von jedem des ersten Ventils, des zweiten Ventils, des dritten Ventils und des vierten Ventils kann durch eine Steuerung reguliert werden, zum Beispiel, die Steuerung 12 von 1. Die Steuerung kann die Position von jedem der Ventile basierend auf Eingaben von mehreren Sensoren, wie Sauerstoffsensoren, Temperatursensoren usw. regulieren. In einem Beispiel kann jedes der Ventile ein Klappenventil sein. In manchen Beispielen können die Ventile kontinuierlich variierbare Ventile sein und an jede Position zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position angepasst werden. Die Position der Ventile unter verschiedenen Motorbetriebsbedingungen wird unten mit Bezug auf 4A-6 erörtert werden.
  • In einem Beispiel, wenn ein Satz von Zylindern deaktiviert wird (wie beispielsweise in einem Betriebsmodus mit variablem Hubraum (VDE, variable displacement engine)), zum Beispiel, wenn der zweite Satz von Zylindern deaktiviert wird, dann kann Abgas nur durch das erste Abgasrohr fließen und nur die Position des ersten Ventils und den zweiten Ventils entlang des ersten Abgasrohrs werden reguliert, um Abgas zu lagern oder um Abgas in die Atmosphäre zu leiten, abhängig von den Betriebsbedingungen. Da der zweite Satz von Zylindern deaktiviert wurde, kann kein Abgas durch das zweite Abgasrohr durch den zweiten Katalysator fließen. Folglich werden die Positionen des dritten und vierten Ventils in einer Standardposition (die Standardposition kann die erste Position für das dritte und das vierte Ventil sein) gehalten.
  • In einem weiteren Beispiel kann sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Abgasfluss durch das erste Abgasrohr von dem Abgasfluss durch das zweite Abgasrohr unterscheiden oder umgekehrt (zum Beispiel, wenn zwei Zylinder in dem ersten Satz von Zylindern deaktiviert werden, während alle drei Zylinder in dem zweiten Satz von Zylindern aktiv sind). Folglich können das erste und das zweite Ventil entlang des ersten Abgasrohr unterschiedlich reguliert werden als das dritte und vierte Ventil entlang des zweiten Abgasrohr, um Abgas von dem jeweiligen Abgasrohr entweder in den Tank oder in die Atmosphäre zu leiten, basierend auf den Betriebsparametern, wie unten erörtert werden wird.
  • Basierend auf den Positionen des ersten Ventils und des zweiten Ventils entlang des ersten Abgasrohrs und den Positionen des dritten Ventils und des vierten Ventils entlang des zweiten Abgasrohrs kann Abgasfluss durch den ersten Katalysator bzw. durch den zweiten Katalysator durch Umgehen des Tanks 250 in die Atmosphäre geleitet werden. Alternativ kann Abgas, das dem ersten Katalysator nachgelagert ist, von dem zweiten Katalysator nachgelagert zur Lagerung in den Tank geleitet werden und Abgas kann aus dem Tank freigesetzt werden und kann durch die jeweiligen Katalysatoren in die Atmosphäre fließen, wie unten mit Bezug auf 3A-3C beschrieben wird.
  • In einer weiteren Ausführungsform einer Abgasanlage können alle Zylinder des Motors mit einem gemeinsamen Abgasrohr gekoppelt sein und folglich konfiguriert sein, um mit einer Nachbehandlungsvorrichtung (z. B. einem Katalysator) Abgas in dieses fließen zu lassen. Ein Ventil, der Nachbehandlungsvorrichtung vorgelagert, und ein Ventil, das der Nachbehandlungsvorrichtung nachgelagert ist, können in dem gemeinsamen Abgasrohr vorhanden sein, um Abgas von der Nachbehandlungsvorrichtung in die Atmosphäre oder in einen Lagertank fließen zu lassen. Der Abgasfluss kann reguliert werden, indem die Position der Ventile reguliert wird, wie unten mit Bezug auf 3A-5 beschrieben wird.
  • 3A-3C stellen drei verschiedene Betriebsmodi der Abgasanlage 200 dar. Während jedem Betriebsmodus reguliert die Position von jedem der Ventile die Richtung von Abgasfluss, wie unten erörtert werden wird.
  • 3A zeigt einen normalen Betriebsmodus 300 der Abgasanlage 200, wobei Abgas, das von den Motorzylindern erzeugt wird, durch die Katalysatoren in die Atmosphäre fließt. Während des normalen Modus 300, kann Abgas, das von dem ersten Satz von Zylindern 202 erzeugt wird, durch das erste Abgasrohr 206 und durch den ersten Katalysator 210 in die Atmosphäre fließen, durch Umgehen Des Tanks 250. Zusätzlich kann Abgas, das von dem zweiten Satz von Zylindern 203 erzeugt wird, durch das zweite Abgasrohr 216 durch den zweiten Katalysator 220 in die Atmosphäre fließen, durch Umgehen Des Tanks 250. Die Abgasanlage kann in dem normalen Betriebsmodus betrieben werden, zum Beispiel, wenn sich die Katalysatoren an einer Ziel-Betriebstemperatur befinden (wie die Anspringtemperatur), der Motor bei stationärer Last betrieben wird (z. B. mit keiner vorübergehend stärkeren Nachfrage), das AFR des Motors stöchiometrisch ist und die Sauerstoffsensoren entlang der Abgasrohre nicht gestört sind.
  • Während des normalen Modus 300 kann das erste Ventil 230 in einer ersten Position sein. In der ersten Position ermöglicht das erste Ventil 230 dem Abgas durch das erste Abgasrohr 206 dem ersten Sauerstoffsensor nachgelagert zu dem ersten Katalysator zu fließen. Das erste Ventil 230 in der ersten Position blockiert Fluidverbindung zwischen dem ersten Abgasrohr und der Leitung 231, die mit dem Tank 250 verbunden ist. Das zweite Ventil 234 ist in einer ersten Position, die dem Abgas ermöglicht, das dem ersten Katalysator und dem zweiten Sauerstoffsensor nachgelagert ist, in die Atmosphäre zu fließen. Das zweite Ventil in der ersten Position blockiert Fluidkoppelung zwischen dem ersten Abgasrohr 206 und der Leitung 233, die mit dem Tank 250 verbunden ist.
  • Während des normalen Modus 300 kann das dritte Ventil 232 in einer ersten Position sein. In der ersten Position ermöglicht das dritte Ventil 232 dem Abgas durch das zweite Abgasrohr dem dritten Sauerstoffsensor nachgelagert zu dem zweiten Katalysator zu fließen. Das dritte Ventil 232 in der ersten Position blockiert Fluidverbindung zwischen dem zweiten Abgasrohr 216 und der Leitung 235. Das vierte Ventil 236 ist in einer ersten Position, die dem Abgas ermöglicht, das dem zweiten Katalysator nachgelagert ist, in die Atmosphäre zu fließen. Das vierte Ventil 236 in der ersten Position blockiert Fluidkoppelung zwischen dem zweiten Abgasrohr und der Leitung 237. Folglich ist während des normalen Modus 300 der Abgasanlage 200 keine Fluidverbindung zwischen dem ersten Abgasrohr 206 und dem Tank 250 und zwischen dem zweiten Abgasrohr 216 und dem Tank 250 vorhanden. Der Kompressor 252 kann während des normalen Modus betrieben werden, wenn vorher gelagertes Abgas in dem Tank 250 vorhanden ist. In einem Beispiel, wenn kein Abgas in dem Tank gelagert ist, kann der Kompressor 252 nicht betrieben werden.
  • 3B zeigt einen Abgaslagerungsbetriebsmodus 302 der Abgasanlage 200, wobei Abgas, das von den Motorzylindern erzeugt wird, durch die Katalysatoren in den Tank fließt, anstatt in die Atmosphäre freigesetzt zu werden. Die Abgasanlage kann in dem Abgaslagerungsbetriebsmodus betrieben werden, zum Beispiel, wenn sich die Katalysatoren nicht an einer Ziel-Betriebstemperatur befinden, der Motor unter vorübergehenden Bedingungen betrieben wird (z. B. vorübergehend stärkere Nachfrage), das AFR des Motors nicht stöchiometrisch ist und/oder einer oder mehrere Sauerstoffsensoren als gestört bestimmt werden.
  • Während des Abgaslagerungsmodus 302, kann Abgas, das von der ersten Bank von Zylindern erzeugt wird, durch das erste Abgasrohr 206 und durch den ersten Katalysator 210 entlang der Leitung 233 in den Tank 250 fließen. Zusätzlich kann Abgas, das von der zweiten Bank von Zylindern erzeugt wird, durch das zweite Abgasrohr 216 und durch den zweiten Katalysator 220 entlang der Leitung 237 in den Tank 250 fließen.
  • Während des Abgaslagerungsmodus 302 ist das erste Ventil 230 in der ersten Position. In der ersten Position ermöglicht das erste Ventil 230 dem Abgas durch das erste Abgasrohr dem ersten Sauerstoffsensor nachgelagert zu dem ersten Katalysator zu fließen. Das erste Ventil in der ersten Position verhindert Fluidverbindung zwischen dem ersten Abgasrohr und der Leitung 231. Das zweite Ventil 234 ist in einer zweiten Position und blockiert Abgasfluss, der dem ersten Katalysator nachgelagert ist, in die Atmosphäre, leitet stattdessen aber Abgas, das dem ersten Katalysator nachgelagert ist, durch die Leitung 233 in den Tank 250.
  • Während des Abgaslagerungsmodus 302 ist das dritte Ventil 232 in der ersten Position. In der ersten Position ermöglicht das dritte Ventil 232 dem Abgas durch das zweite Abgasrohr dem dritten Sauerstoffsensor nachgelagert zu dem zweiten Katalysator zu fließen. Das dritte Ventil in der ersten Position verhindert Fluidverbindung zwischen dem zweiten Abgasrohr und der Leitung 235. Das vierte Ventil 236 ist in der zweiten Position und blockiert Abgasfluss von dem zweiten Katalysator in die Atmosphäre und leitet Abgas, das dem zweiten Katalysator nachgelagert ist, durch die Leitung 237 in den Tank. Der Kompressor 252 wird während des Lagerungsmodus betrieben, wobei das in dem Tank 250 gelagerte Abgas verdichtet wird, wodurch einem größeren Volumen an Abgas ermöglicht wird, in dem Tank gelagert zu werden im Gegensatz dazu, wenn das Abgas nicht verdichtet ist.
  • 3C zeigt einen Abgasfreisetzungsbetriebsmodus 304 der Abgasanlage 200, wobei Abgas, das in dem Tank gelagert wird, erneut durch die Katalysatoren zirkuliert und dann in die Atmosphäre freigesetzt wird. Die Abgasanlage kann in dem Abgasfreisetzungsbetriebsmodus betrieben werden, zum Beispiel, unter einer Fahrzeugstoppbedingung, wenn der tank Abgas gelagert hat.
  • Während des Abgasfreisetzungsmodus 304 ist das erste Ventil 230 in einer zweiten Position. In der zweiten Position stellt das erste Ventil 230 Fluidverbindung zwischen der ersten Leitung 231 und dem ersten Segment 209 her, die dem in dem Tank 250 gelagerten Abgas ermöglicht, durch die Leitung 231 zu dem ersten Abgasrohr dem ersten Sauerstoffsensor nachgelagert und dem ersten Katalysator vorgelagert zu fließen. Das Abgas fließt durch den ersten Katalysator. Das zweite Ventil 234 ist in der ersten Position, die dem Abgas ermöglicht von dem ersten Katalysator in die Atmosphäre zu fließen, durch Umgehen des Tanks 250. In einem Beispiel während des Abgasfreisetzungsmodus kann der Kompressor 252 betrieben werden, während Abgas von dem Tank zu der dem Katalysator vorgelagerten Stelle geleitet wird. In einem weiteren Beispiel kann der Kompressor nicht betrieben werden, während Gas aus dem Tank während des Freisetzungsmodus dem Katalysator vorgelagert fließt.
  • In einem Beispiel, wenn der Motor läuft, kann eine Position des zweiten Ventils 234 während des Freisetzungsmodus Fluidverbindung zwischen Leitung 231 und dem ersten Katalysator herstellen und kann das erste Abgasrohr durch das Segment 209 mit dem Katalysator fluidverbinden. In einem weiteren Beispiel, wenn der Motor aus ist, kann die Position des zweiten Ventils 234 während des Freisetzungsmodus nur Fluidverbindung zwischen Leitung 231 und dem ersten Katalysator herstellen und kann das erste Abgasrohr nicht mit dem Katalysator fluidverbinden. In einem weiteren Beispiel kann das zweite Ventil 234 während des Freisetzungsmodus Fluidverbindung von Leitung 231 herstellen sowie des Abgasrohrs durch das Segment 209 mit dem ersten Katalysator, unabhängig davon, ob der Motor läuft oder nicht. Ähnlich, in dem zweiten Abgasrohr, ist das dritte Ventil 232 während des Abgasfreisetzungsmodus 304 in der zweiten Position. In der zweiten Position stellt das dritte Ventil 232 Fluidverbindung zwischen der Leitung 235 und dem zweiten Segment 219 her, die dem in dem Tank gelagerten Abgas ermöglicht, durch die Leitung 235 zu dem zweiten Abgasrohr dem dritten Sauerstoffsensor nachgelagert und dem zweiten Katalysator vorgelagert zu fließen. Das Abgas fließt durch den zweiten Katalysator. Das vierte Ventil 236 ist in der ersten Position, die dem Abgas ermöglicht von dem zweiten Katalysator in die Atmosphäre zu fließen, durch Umgehen des Tanks.
  • In einem Beispiel, wenn der Motor läuft, kann eine Position des dritten Ventils 232 während des Freisetzungsmodus Fluidverbindung zwischen Leitung 235 und dem zweiten Katalysator 220 herstellen und kann das zweite Abgasrohr 216 durch das Segment 219 mit dem zweiten Katalysator fluidverbinden. In einem weiteren Beispiel, wenn der Motor aus ist, kann die Position des dritten Ventils 232 während des Freisetzungsmodus nur Fluidverbindung zwischen Leitung 235 und dem zweiten Katalysator 220 herstellen und kann das zweite Abgasrohr nicht mit dem Katalysator fluidverbinden. In einem weiteren Beispiel kann das dritte Ventil 232 während des Freisetzungsmodus Fluidverbindung mit sowohl der Leitung 235 als auch dem Abgasrohr 216 durch das Segment 219 mit dem zweiten Katalysator herstellen, unabhängig davon, ob der Motor läuft.
  • Mit Bezug auf 4A ist ein Flussdiagramm gezeigt, das ein Beispielverfahren 400 zum Betrieb einer Abgasanlage eines Motors unter mehreren Betriebsbedingungen darstellt. In einem Beispiel kann das Verfahren 400 verwendet werden, um eine Abgasanlage eines Motors zu betreiben, wobei Abgas von allen Zylindern eines Motors in ein gemeinsames Abgasrohr fließt, das Ventile einem Katalysator vorgelagert und nachgelagert aufweist, der mit einem Lagertank oder der Atmosphäre fluidverbunden ist. In einem weiteren Beispiel kann die Abgasanlage 200 von 2 durch das Verfahren 400 in den in 3A-3C dargestellten Modi betrieben werden, abhängig von der Motorbetriebsbedingung. Das Verfahren 400 kann die Abgasanlage 200 durch Anpassen der Positionen des ersten Ventils 230, dem ersten Katalysator 210 vorgelagert und des dritten Ventils 232, dem zweiten Katalysator 220 vorgelagert, betreiben, und durch Anpassen der Positionen des zweiten Ventils 234, dem ersten Katalysator nachgelagert 210 und des vierten Ventils 236, dem zweiten Katalysator nachgelagert 220.
  • Anweisungen zum Ausführen von Verfahren 400 und dem Rest der hier beinhalteten Verfahren können von einer Steuerung ausgeführt werden, zum Beispiel, der Steuerung 12 von 1, basierend auf Anweisungen, die in einem Speicher der Steuerung gespeichert sind und zusammen mit Signalen, die von den Sensoren des Motorsystems empfangen werden, wie den Sauerstoffsensoren 208, 212, 218 und 222, die oben mit Bezug auf 2 beschrieben sind. Die Steuerung kann Motoraktuatoren des Motorsystems einsetzen, um die Position von einem oder mehreren Ventilen, wie beispielsweise den Ventilen 230, 234, 232 und 236 von 2-3C anzupassen, um Abgasfluss zur Lagerung in einem Tank oder zur Freisetzung von Abgas in die Atmosphäre, gemäß den unten beschriebenen Verfahren, zu regulieren.
  • Das Verfahren 400 beginnt bei 402, durch das Bestimmen von Motorbetriebsbedingungen. Die bestimmten Motorbetriebsbedingungen können einschließen, aber nicht ausschließen, Motortemperatur, Katalysatortemperatur, Motorlast, Motordrehzahl, Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors usw.
  • Das Verfahren 400 geht zu 404 über, um zu beurteilen, ob der Motor unter Motor-Kaltstartbedingungen betrieben wird. Kaltstartbedingungen können eine Motortemperatur unter einer Temperaturschwelle, eine Katalysatortemperatur unter einer Temperaturschwelle, eine Motortemperatur, die beim Anlassen gleich einer Umgebungstemperatur ist, eine Zeit, die weniger als ein Schwellenwert von vergangener Zeit seit dem Motorstart ist oder andere geeignete Parameter beinhalten.
  • Unter Motor-Kaltstartbedingungen kann die Motortemperatur unter der Standard-Betriebstemperatur (z. B. unter 90 °C) liegen und folglich können eine oder mehrere Nachbehandlungsvorrichtungen in der Abgasanlage, wie beispielsweise der erste Katalysator 210 und der zweite Katalysator 220 von 2, unter einer Anspringtemperatur liegen. Um die Aufwärmung von Nachbehandlungsvorrichtungen vor der Freisetzung in die Atmosphäre zu ermöglichen, kann Abgas, das dem Katalysator nachgelagert ist, in einem Lagertank mit einem Kompressor geleitet werden und nicht in die Atmosphäre freigesetzt werden. Wenn der Motor unter Motor-Kaltstartbedingungen betrieben wird, geht Verfahren 400 zu 406 über, um die Abgasanlage in einem Lagerungsmodus (wie in 3B dargestellt) zu betreiben.
  • Während des Lagerungsmodus bei 406 ist das erste Ventil, dem ersten Katalysator vorgelagert, in der ersten Position und fluidverbindet das Abgasrohr mit dem Katalysator, wobei das Abgas so geleitet wird, dass es von dem ersten Abgasrohr durch den ersten Katalysator fließt. Das zweite Ventil, das dem ersten Katalysator nachgelagert ist, in der zweiten Position und fluidverbindet den ersten Katalysator mit dem Tank, wobei Abgas, das dem ersten Katalysator nachgelagert ist, zur Lagerung in den Tank geleitet wird.
  • Wahlweise, wenn Abgas von einem zweiten Satz von Zylindern erzeugt wird, ist das dritte Ventil, das dem zweiten Katalysator vorgelagert ist, in der ersten Position und fluidverbindet das zweite Abgasrohr mit dem zweiten Katalysator, wobei das Abgas so geleitet wird, dass es von dem zweiten Abgasrohr durch den zweiten Katalysator fließt. Das vierte Ventil dem ersten Katalysator nachgelagert ist in der zweiten Position, wobei Abgas, das dem zweiten Katalysator nachgelagert ist, zur Lagerung in den Tank geleitet wird.
  • Das Verfahren 400 geht zu 410 über, um zu beurteilen, ob sich der Katalysator an einer Anspringtemperatur befindet. Wenn der Katalysator bei 410 nicht an der Anspringtemperatur ist, betreibt das Verfahren 400 die Abgasanlage weiterhin in dem Abgaslagerungsmodus von 406. Die Temperatur des ersten Katalysators oder des zweiten Katalysators oder von beiden Katalysatoren kann beurteilt werden. Wenn der Katalysator bei 410 an der Anspringtemperatur ist, geht das Verfahren 400 zu 414 über, um zu bestimmen ob das AFR des Motors stöchiometrisch ist.
  • Das Verfahren 400 geht auch zu 414 über, wenn die Motor-Kaltstarbedingungen bei 404 nicht erfüllt werden. Bei 414 bestimmt das Verfahren 400, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis stöchiometrisch ist. Ein stöchiometrischer Bereich von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AFR) des Motors gibt an, dass genau genug Luft bereitgestellt wird, um den gesamten Kraftstoff des Verbrennungsraums eines Motors zu verbrennen. In einem Beispiel kann das AFR de Motors als stöchiometrisch angesehen werden, wenn das AFR innerhalb eines Bereichs liegt, wie ein Bereich von ± 5%, des stöchiometrischen AFR. Das bestimmt AFR kann ein durchschnittliches AFR über eine Zeitraumschwelle beinhalten, wie beispielsweise zwei oder mehr Motorzyklen. In einem Beispiel, kann der stöchiometrische AFR-Bereich basierend auf dem von der Steuerung befohlenen AFR bestimmt werden.
  • Das AFR in dem stöchiometrischen Bereich weist die optimale Menge an Luft und Kraftstoff auf, um ein chemisch vollständiges Verbrennungsereignis mit keinem unverbrannten Kraftstoff zu produzieren, das schädliche Emissionen in dem Abgas verringert. Bei gewissen Bedingungen kann das AFR nicht stöchiometrisch sein (außerhalb der Stöchiometrie). Ein AFR, das weniger als Stöchiometrie ist, gibt an, dass die Luft-Kraftstoff-Mischung fett ist. Fette Luft-Kraftstoff-Mischung ist weniger effizient, da mehr Kraftstoff vorhanden ist als die Luft verbrennen kann. Folglich kommt es zu unvollständiger Verbrennung des Kraftstoffs. Fettes AFR produziert mehr Leistung und verbrennt kühler, produziert aber höhere Niveaus von Kohlenstoffmonoxid. Im Gegensatz dazu gibt ein AFR, das höher als Stöchiometrie ist, eine magere Luft-Kraftstoff-Mischung an. Eine magere Luft-Kraftstoff-Mischung verbrennt effizient (das heißt, der gesamte Kraftstoff wird verbrannt, da genug Luft vorhanden ist für vollständige Verbrennung), aber produziert höhere Niveaus von Stickstoffoxiden.
  • Das AFR kann von mehreren Sensoren des Motors beurteilt werden, zum Beispiel, von dem Sensor 126 und dem Sensor 76 von 1. Der Sensor 126 und der Sensor 76 können jeder geeignete Sensor zum Bereitstellen einer Angabe von einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Abgas sein, wie beispielsweise ein linearer Sauerstoffsensor oder UEGO (universal oder wide-range exhaust gas oxygen), ein Zweipunkt-Sauerstoffsensor oder EGO, ein HEGO (erhitzter EGO), ein NOx, HC oder CO-Sensor.
  • Wenn das AFR des Motors bei 414 nicht stöchiometrisch ist (zum Beispiel, das AFR des Motors ist entweder fett oder mager), geht das Verfahren zu 412 über, wo die Abgasanlage in einem Lagerungsmodus betrieben wird, ähnlich zu dem Lagerungsmodus von 406 (dargestellt in 3B). In einem Beispiel kann das AFR des Motors während einer vorübergehend stärkeren Nachfrage oder anderen vorübergehenden Betriebsbedingungen nicht stöchiometrisch sein.
  • Das Verfahren 400 geht zu 418 über, um zu beurteilen, ob das AFR des Motors stöchiometrisch ist, wie oben für 414 beschrieben. Wenn das AFR des Motors bei 418 nicht stöchiometrisch ist, betreibt das Verfahren 400 die Abgasanlage weiterhin in dem Lagerungsmodus von 412. Wenn das AFR des Motors bei 418 stöchiometrisch ist, geht das Verfahren 400 zu 416 über, um zu beurteilen, ob in dem Tank gelagertes Abgas stöchiometrisch ist.
  • Wenn das AFR des Motors bei 414 stöchiometrisch ist, geht das Verfahren 400 zu 416 über, um zu bestimmen, ob das AFR des Tanks stöchiometrisch ist. Das AFR des in dem Tank gelagerten Abgases kann von dem AFR des Abgases abhängen, das den Motor verlässt und in dem Tank gelagert wird. Zum Beispiel kann fettes und/oder mageres Abgas in dem Tank gelagert werden, wenn das AFR des Motors von dem stöchiometrischen Bereich (zum Beispiel, während vorübergehend stärkerer Nachfrage, während Verlangsamung oder während anderen vorübergehenden Bedingungen) abweicht. Des Weiteren kann Abgas, das stöchiometrisch ist, zum Beispiel, bei Kaltstartbedingungen auch in dem Lagertank gelagert werden. Die Tankstöchiometrie zu einer gegebenen Zeit kann folglich auf dieser Mischung von in dem Tank gelagerten Abgasen basieren. In einem Beispiel können das AFR des Abgases und der Massenfluss des Abgases jedes Mal beim Lagern in dem Tank verfolgt werden und eine augenblickliche Berechnung des AFR des Abgases in dem Tank kann gemacht werden. In einem Beispiel können Sensor/en (zum Beispiel Sauerstoffsensoren) direkt innerhalb des Lagertanks gekoppelt sein, um Eingaben bereitzustellen, um das AFR des Abgases in dem Tank zu bestimmen.
  • Wenn das AFR in dem Tank bei 416 nicht stöchiometrisch ist, geht das Verfahren 400 zu 408 über, um das AFR des Tanks anzupassen, wobei das AFR des Tanks zum Beispiel angepasst werden kann bis das AFR des Tanks Stöchiometrie erreicht. Das Anpassen des AFR des Tanks wird unten mit Bezug auf 5 beschrieben. Nach dem Anpassen des AFR des Tanks bei 408 geht das Verfahren 400 zum Betreiben des Systems in dem normalen Modus 424 über. Ebenfalls, wenn das AFR des Tanks bei 416 bereits stöchiometrisch ist, betreibt das Verfahren 440 die Abgasanlage in dem normalen Modus von 424. Während des normalen Betriebsmodus sind das erste Ventil und das zweite Ventil entlang des ersten Abgasrohrs jeweils in der ersten Position und leiten von dem ersten Satz von Zylindern erzeugtes Abgas zum Fließen durch den ersten Katalysator in die Atmosphäre. Wahlweise sind das dritte Ventil und das vierte Ventil entlang des zweiten Abgasrohrs jeweils in der ersten Position und leiten von dem zweiten Satz von Zylindern erzeugtes Abgas zum Fließen durch den zweiten Katalysator in die Atmosphäre. Die Abgasanlage in dem normalen Betriebsmodus ist in 3A dargestellt.
  • Das Verfahren 400 geht zu 422 über und bestimmt, ob ein gestörter Sauerstoffsensor vorhanden ist. In einem Beispiel kann die Verschlechterung des Sauerstoffsensors eine symmetrische Art von Verschlechterung sein (z. B. symmetrische Verzögerung, symmetrische langsame Antwort), die sowohl mager-zu-fett als auch fett-zu-mager Abgassensorantwortraten betrifft. In einem weiteren Beispiel kann die Verschlechterung des Sauerstoffsensors asymmetrisch sein, wobei entweder nur mager-zu-fett AFR Übergangsantwort verändert wird oder fett-zu-mager AFR Übergangsantwort verändert wird. Die Art von Verzögerungsverschlechterungsverhalten können mit der anfänglichen Reaktion des Abgassensors auf eine Veränderung in der Abgaszusammensetzung und assoziiert sein und die Art von langsamen Antwortverschlechterungsverhalten können mit einer Dauer nach einer anfänglichen Abgassensorantwort auf Übergang von einer fett-zu-mager oder mager-zu-fett Abgassensorausgabe assoziiert sein. Um Verschlechterung von Sauerstoffsensoren zu erkennen, kann der Motor bewusst mit einem oder mehreren fett-zu-mager oder mager-zu-fett Übergängen betrieben werden, um die Abgassensorantwort zu überwachen. Wenn ein gestörter Sauerstoffstoffsensor vorhanden ist, geht das Verfahren 400 zu 426 über, wo das Abgas durch das zweite Ventil in der zweiten Position in den Tank geleitet wird und die Position des ersten Ventils basierend auf dem Ausmaß der Sensorverschlechterung gesteuert werden kann und von Abgasflussbedingungen abhängig ist.
  • In einem Beispiel kann das Ausmaß der Sensorverschlechterung basierend auf einer Übergangsantwortzweit bestimmt werden, während der Motor bewusst mit einem oder mehreren fett-zu-mager oder mager-zu-fett Übergängen betrieben wird, um die Abgassensorantwort zu überwachen Wenn die Sauerstoffsensorverschlechterung stark ist (zum Beispiel ist die Übergangsantwortzeit höher als eine Zeitschwelle), kann das erste Ventil in der ersten Position sein und die Fluidverbindung von dem Tank zu der dem Katalysator vorgelagerten Stelle blockieren. Folglich wird das Abgas, das durch das zweite Ventil in der zweiten Position in den Tank geleitet wird, für einen Zeitraum in dem Tank gelagert, bevor es erneut durch den Katalysator zirkuliert wird. Das in den Tank geleitete Abgas mischt sich mit dem bereits in dem Tank vorhandenen Abgas, wodurch das AFR des Abgases in dem Tank verändert wird. Wenn die Sauerstoffsensorverschlechterung nicht stark ist (zum Beispiel ist die Übergangsantwortzeit geringer als eine Zeitschwelle), kann das erste Ventil in der zweiten Position sein und den Tank mit der mit dem Katalysator vorgelagerten Stelle fluidverbinden und gleichzeitig kann Abgas von dem Motor zu dem Katalysator fließen. In einem weiteren Beispiel, sogar wenn die Sensorverschlechterung nicht stark ist, aber von dem Motor ein großes Volumen an Abgas erzeugt wird, kann das erste Ventil in der ersten Position sein und nur die Motorzylinder mit dem Katalysator fluidverbinden, während der Fluss von Abgas von dem Tank zu der mit dem Katalysator vorgelagerten Stelle blockiert wird.
  • Wenn kein gestörter Sauerstoffsensor erkannt wird, geht das Verfahren 400 zu 430 über (dargestellt in 4B), um zu beurteilen, ob der Tankdruck (P_tank) in dem Tank höher als ein Mindestdruck (P_min) ist, wobei P_min der Umgebungsdruck sein kann. Wenn P_tank nicht höher als P_min ist, wird angegeben, dass der Tank kein gelagertes Abgas aufweist und die Abgasanlage folglich weiterhin in dem normalen Modus bei 440, ähnlich zu dem normalen Modus bei 424 von 4A betrieben wird. Wenn jedoch P tank bei 430 höher ist als P_min, ist Abgas in dem Tank gelagert. Folglich geht das Verfahren 400 zu 432 über, um zu beurteilen, ob die Bedingungen zur Freisetzung von Abgas aus dem Tank erfüllt werden. Die Bedingungen zur Freisetzung von Abgas aus dem Tank können Massenfluss unter einem Schwellenwert sein (wobei der Schwellenwert einen Abgasmassenstrom definieren kann, unter welchem das System handhaben kann, dass das Volumen aus dem Tank durch das Abgasrohr in den Katalysator fließt, z. B., ohne zurück in die Atmosphäre oder den Motor zu fließen und ohne die Umwandlung von Emissionen in dem Katalysator zu beeinträchtigen). Der Abgasmassenstrom kann gemäß der Motordrehzahl und Last in einem Beispiel geschätzt werden, z. B. Abgasmassenstrom ist die Ausgabe einer Nachschlagetabelle, die an Motordrehzahl und Last gebunden ist. Wenn Motordrehzahl und Last steigen, kann auch Abgasmassenstrom steigen. Des Weiteren kann der Abgasmassenstrom eine Funktion von Abgastemperatur und Abgasdruck sein, die von einem oder mehreren Sensoren der Abgasanlage gemessen werden kann.
  • Wenn die Freisetzungsbedingungen nicht erfüllt werden, geht das Verfahren 400 zum Betreiben des Systems in dem normalen Modus bei 440 über. Wenn die Freisetzungsbedingungen bei 432 erfüllt werden, geht das Verfahren 400 zum Freisetzungsmodus bei 434 über. Während des Freisetzungsmodus wird das zweite Ventil, das dem Katalysator nachgelagert ist, in der ersten Position gehalten, wodurch die Fluidverbindung des ersten Abgasrohrs, dem ersten Katalysator nachgelagert, mit dem Lagertank blockiert wird. Das erste Ventil ist in der zweiten Position angeordnet, wodurch Fluidverbindung des Tanks mit dem ersten Abgasrohr, dem ersten Katalysator vorgelagert, ermöglicht wird. In einem Beispiel kann die zweite Position des ersten Ventils den ersten Satz von Zylindern mit dem ersten Katalysator fluidverbinden sowie den Tank mit dem Katalysator fluidverbinden. Folglich, kann Abgas von sowohl den beiden Zylindern als auch dem Tank durch den Katalysator in die Atmosphäre fließen. In einem weiteren Beispiel kann die zweite Position des ersten Ventils den Tank mit der mit dem Katalysator vorgelagerten Stelle fluidverbinden, während die Fluidverbindung der Zylinder mit dem Katalysator blockiert wird, zum Beispiel, wenn der Motor nicht betrieben wird (folglich wird kein Abgas von den Zylindern erzeugt).
  • Wahlweise wird das vierte Ventil, das dem zweiten Abgasrohr nachgelagert ist, in der ersten Position gehalten, wodurch die Fluidverbindung des zweiten Abgasrohrs, das dem zweiten Katalysator nachgelagert ist mit dem Lagertank blockiert wird. Das dritte Ventil ist in der zweiten Position angeordnet, wodurch Fluidverbindung des Tanks mit dem zweiten Abgasrohr, dem zweiten Katalysator vorgelagert, ermöglicht wird.
  • Das Verfahren 400 geht zu 436 über, um zu beurteilen, ob P_tank höher ist als P_min. Wenn P_tank höher ist als P_min, ist zusätzliches Abgas in dem Tank gelagert und die Abgasanlage wird weiterhin in dem Freisetzungsmodus von 434 betrieben, angenommen, dass die Freisetzungsbedingungen erfüllt werden. Wenn P_tank nicht höher als P_min ist, weist der Tank kein nennenswertes gelagertes Abgas auf und das System wird in dem normalen Modus bei 438 betrieben. Das Verfahren 400 kehrt dann zurück.
  • Mit Rückbezug auf 440, wo das Verfahren 400 das System in dem normalen Modus betreibt, geht das Verfahren 400 zu 442 über, um zu bestimmen, ob Motorstoppbedingungen erfüllt werden. Motorstoppbedingungen beinhalten, dass sich der Motor nicht dreht, dass der Motor keinen Kraftstoff verbrennt, dass die Motordrehzahl Null ist usw. Bei den Motorstoppbedingungen wird aufgrund der Abwesenheit von Kraftstoffverbrennung und Mangel an Ansaugluft, die durch den Motor gezogen wird, kein Abgas erzeugt. Wenn die Motorstoppbedingungen bei 442 nicht erfüllt werden, wird das Verfahren 400 weiterhin in dem normalen Modus bei 440 betrieben. Wenn die Motorstoppbedingungen bei 442 erfüllt werden, geht das Verfahren 400 zu 448 über, wo die Abgasanlage in dem Freisetzungsmodus betrieben wird, um den Tank zu leeren. Während des Freisetzungsmodus ist das erste Ventil in der zweiten Position angeordnet, wodurch der Tank mit der dem Katalysator vorgelagerten Stelle fluidgekoppelt ist, und das zweite Ventil ist in der ersten Position angeordnet, wodurch der Katalysator mit der Atmosphäre fluidverbunden ist. Wahlweise ist das dritte Ventil während des Freisetzungsmodus in der zweiten Position angeordnet, wodurch der Tank mit der dem Katalysator vorgelagerten Stelle fluidgekoppelt ist, und das vierte Ventil ist in der ersten Position angeordnet, wodurch der Katalysator mit der Atmosphäre fluidverbunden ist. In einem Beispiel, kann die Abgasanlage, nachdem die Motorstoppbedingungen erfüllt wurden, nur in dem Freisetzungsmodus betrieben werden, wenn in der Abgasanlage Vakuumbedingungen vorliegen (z. B. eine geringere Menge an Druck in der Abgasleitung über und/oder an dem Katalysator als in dem Lagertank), so dass das Abgas durch den Katalysator geleitet wird und nicht in dem Tank sitzen oder durch den Motor freigesetzt werden darf. Zum Beispiel erfolgen die Motorstoppbedingungen, wenn sich der Tank unter einer relativ kleinen Menge an Druck befindet, anstatt freigesetzt zu werden, um durch den Katalysator zu reisen, kann das Abgas stattdessen in dem Tank bleiben, falls keine Vakuumbedingungen herrschen. Dies kann dazu führen, dass das Abgas letztlich über den Motor, Abgas-Rezirkulationsleitung oder eine andere Strecke in die Atmosphäre freigesetzt wird. Folglich kann das System weiterhin in dem normalen Modus betrieben werden, wenn keine Vakuumbedingungen herrschen, zumindest in manchen Beispielen.
  • Das Verfahren 400 geht zu 450 über und bestimmt, ob ein Druck in dem Tank P_tank höher als ein Mindestdruck P_min ist. Wenn P_tank höher als P_min ist, wird angegeben, dass der Tank gelagertes Abgas aufweist und die Abgasanlage folglich weiterhin in dem Freisetzungsmodus von 448 betrieben wird, um den Tank zu leeren. Wenn der P_tank nicht höher als P_min ist (das heißt, P tank ist gleich P_min), wird angegeben, dass der Tank ausreichend leer ist, und das Verfahren 400 geht zu 452 über, wo die Ventile an jeweilige Standardpositionen angepasst werden. In einem Beispiel können die Standardpositionen der Ventile gleich sein wie die Positionen der Ventile während des Freisetzungsmodus. In einem weiteren Beispiel können die Standardpositionen der Ventile die Positionen der Ventile in dem normalen Modus sein, wobei Abgas durch den Katalysator in die Atmosphäre fließt. In noch einem weiteren Beispiel können die Standardpositionen der Ventile die Positionen, die die Ventile während des Lagerungsmodus annehmen, sein, im Hinblick auf nachfolgenden Motorkaltstart gefolgt von dem Motorstopp. Das Verfahren 400 kehrt dann zurück.
  • 5 zeigt ein Beispielverfahren 500 zum Betreiben einer Abgasanlage eines Motors. In einem Beispiel kann das Verfahren 500 ausgeführt werden, um eine Abgasanlage eines Motors zu betreiben, wobei Abgas von allen Zylindern eines Motors in ein gemeinsames Abgasrohr fließt, das Ventile einem Katalysator vorgelagert und nachgelagert aufweist, der mit einem Lagertank oder der Atmosphäre fluidverbunden ist. In einem weiteren Beispiel kann das Verfahren 500 ausgeführt werden, um die Abgasanlage 200 von 2 in den in 3A-3C dargestellten Modi zu betreiben, abhängig von der Motorbetriebsbedingung. Das Verfahren 500 kann die Abgasanlage 200 durch Anpassen der Positionen des ersten Ventils 230, dem ersten Katalysator 210 vorgelagert und des dritten Ventils 232, dem zweiten Katalysator 220 vorgelagert, betreiben, und durch Anpassen der Positionen des zweiten Ventils 234, dem ersten Katalysator 210 nachgelagert, und des vierten Ventils 236, dem zweiten Katalysator 220 nachgelagert.
  • Anweisungen zum Ausführen von Verfahren 500 und dem Rest der hier beinhalteten Verfahren können von einer Steuerung ausgeführt werden, zum Beispiel, der Steuerung 12 von 1, basierend auf Anweisungen, die in einem Speicher der Steuerung gespeichert sind und zusammen mit Signalen, die von den Sensoren des Motorsystems empfangen werden, wie den Sauerstoffsensoren 208, 212, 218 und 222, die oben mit Bezug auf 2. Die Steuerung kann Motoraktuatoren des Motorsystems einsetzen, um die Position von einem oder mehreren Ventilen, wie beispielsweise den Ventilen 230, 234, 232 und 236 von 2-3C anzupassen, um Abgasfluss zur Lagerung in einem Tank oder zur Freisetzung von Abgas in die Atmosphäre, gemäß den unten beschriebenen Verfahren, zu regulieren.
  • Das Verfahren 500 beginnt bei 502, durch das Bestimmen von Motorbetriebsbedingungen. Die bestimmten Motorbetriebsbedingungen können einschließen, aber nicht ausschließen, Motortemperatur, Katalysatortemperatur, Motorlast, Motordrehzahl, Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors usw.
  • Das Verfahren 500 geht zu 504 über, um zu bestimmen, ob der P_tank niedriger als ein Maximaldruck des Tanks, P_lim, ist. Wenn der P_tank nicht niedriger als der Maximaldruck P_lim ist, geht das Verfahren 500 zu 512 über, wo die Abgasanlage in dem Freisetzungsmodus betrieben wird, wenn die Freisetzungsbedingungen nicht erfüllt werden, was zum Beispiel Abgasmassenstrom unter einem Schwellenniveau beinhalten kann. Während des Freisetzungsmodus können die Ventilpositionen reguliert werden, um Abgas von dem Tank durch den Katalysator in die Atmosphäre fließen zu lassen, wie oben mit Bezug auf 4A-4B beschrieben. Wenn die Freisetzungsbedingungen nicht erfüllt werden, wird die Abgasanlage in dem normalen Modus betrieben. Während des normalen Modus kann Abgas durch den Katalysator in die Atmosphäre fließen, durch das Umgehen des Tanks. Wie oben mit Bezug auf 4A-4B beschrieben, können das erste und das zweite Ventil während des normalen Modus in der ersten Position sein. Wahlweise können das dritte und vierte Ventil in der ersten Position sein und Abgas durch den zweiten Katalysator in die Atmosphäre leiten. Das Verfahren 500 kehrt dann zurück.
  • Wenn der P tank weniger ist als der Maximaldruck P_lim (das heißt, Lagerkapazität ist in dem Tank verfügbar), geht das Verfahren 500 zu 504 über, um zu beurteilen, ob das AFR des Tanks fett ist. Wenn das AFR des Tanks fett ist, geht das Verfahren 500 zu 506 über. Bei 506 wird durch geschlossene Regelkreise eine magere AFR-Vorspannung des Motors so durchgeführt, dass ein mageres Motorabgas erzeugt wird. Das magere Motorabgas wird bei 508 in den Tank geleitet, wo die Abgasanlage in dem Lagerungsmodus betrieben wird. Während des Lagerungsmodus fließt Abgas, das dem Katalysator nachgelagert ist, in den Tank und nicht in die Atmosphäre. Die Ventilpositionen während des Lagerungsmodus sind wie mit Bezug auf 406 von 4A beschrieben. Das in den Tank geleitete magere AFR des Motors mischt sich mit dem fetten AFR in dem Tank, um das AFR in dem Tank von fett in Richtung des stöchiometrischen Bereichs zu ändern.
  • Nach dem Betreiben der Abgasanlage in dem Lagerungsmodus bei 508 für einen spezifizierten Zeitraum, geht das Verfahren 500 zu 510 über, um zu beurteilen, ob das AFR des Tanks stöchiometrisch ist. Wie oben mit Bezug auf 4A erklärt ist, kann das AFR des Tanks von einem oder mehreren mit dem Tank gekoppelten Sauerstoffsensoren gemessen werden und/oder das AFR des Tanks kann unter Verwendung eines Modells, das AFR des Tanks basierend auf AFR von Motorabgas (gemessen von einem oder mehreren Sauerstoffsensoren) berechnet, geschätzt werden und Abgasmassenstrom während des Betrieb in dem Abgaslagerungsmodus. Bei 510, wenn das AFR des Tanks nicht stöchiometrisch ist, dreht Verfahren 500 um zu 506, wird weiterhin mit einem mageren AFR des Motors betrieben und lagert weiterhin das magere Abgas in dem Tank. Wenn das AFR des Tanks stöchiometrisch ist, geht das Verfahren 500 zu 424 von 4A zurück, wo die Abgasanlage in dem normalen Modus betrieben wird.
  • Wenn das AFR des Tanks bei 504 nicht fett ist, geht das Verfahren 500 zu 514 über. Bei 514 wird durch geschlossene Regelkreise eine fette AFR-Vorspannung des Motors so durchgeführt, dass ein fettes Motorabgas erzeugt wird. Das fette Motorabgas wird bei 516 in den Tank geleitet, wo die Abgasanlage in dem Lagerungsmodus betrieben wird. Während des Lagerungsmodus fließt Abgas, das dem Katalysator nachgelagert ist, in den Tank und nicht in die Atmosphäre. Die Ventilpositionen während des Lagerungsmodus sind wie mit Bezug auf 406 von 4A beschrieben. Das in den Tank geleitete fette AFR des Motors mischt sich mit dem mageren AFR in dem Tank, um das AFR in dem Tank von mager in Richtung des stöchiometrischen Bereichs zu ändern.
  • Nach dem Betreiben in dem Lagerungsmodus, zum Beispiel für einen spezifizierten Zeitraum, geht das Verfahren 500 zu 518 über, um zu beurteilen, ob das AFR des Tanks stöchiometrisch ist. Bei 518, wenn das AFR des Tanks nicht stöchiometrisch ist, dreht die Abgasanlage um zu 514 und wird weiterhin mit fettem AFR des Motors in dem Abgaslagerungsmodus betrieben. Wenn das AFR des Tanks stöchiometrisch ist, geht das Verfahren 500 zu 424 von 4A zurück, wo die Abgasanlage in dem normalen Modus betrieben wird.
  • Folglich sorgen Verfahren 400 und 500 von 4A, 4B und 5 für das Lagern von Abgas in einem Lagertank währen gewissen Betriebsmodi. In einem Beispiel kann Abgas während einem Motorkaltstart in dem Tank gelagert werden, wobei eine Emissionssteuervorrichtung (z. B. ein Dreiwegekatalysator) unter Anspringtemperatur betrieben wird. Wenn die Emissionssteuervorrichtung unter Anspringtemperatur ist, können die Emissionen in dem Abgas nicht bei der höchsten Effizienz umgewandelt werden, wodurch die Emissionen folglich beeinträchtigt werden, wenn das Abgas in die Atmosphäre freigesetzt werden würde. Bei der Lagerung von Abgas in dem Tank während Motorkaltstart, kann das Abgas, das die Emissionssteuervorrichtung durchzogen hat, in der Abgasanlage gehalten werden, anstatt in die Atmosphäre freigesetzt zu werden, bis die Emissionssteuervorrichtung Betriebstemperatur erreicht hat. Das Abgas kann unter relativ geringen Abgasflussbedingungen aus dem Tank in die Emissionssteuervorrichtung freigesetzt werden, sobald die Emissionssteuervorrichtung Anspringtemperatur erreicht hat, so dass die noch vorhandenen Konstituenten in dem gelagerten Abgas umgewandelt werden können und das Abgas in die Atmosphäre freigesetzt werden kann.
  • In einem weiteren Beispiel kann das Abgas als Antwort auf das von dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis abweichende Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Tank gelagert werden. Zum Beispiel kann der Motor unter gewissen vorübergehenden Bedingungen, wie einem Betreibereingriff, fett oder mager (z. B. kann der Motor fett betrieben werden, um eine vorübergehend stärkere Nachfrage zu erfüllen) betrieben werden. Da Emissionssteuervorrichtungen bei höchster Umwandlungseffizient bei stöchiometrischem Luft-Kraftstoff-Verhältnis arbeiten, können diese fetten oder mageren Auslenkungen Emissionen beeinträchtigen. Folglich, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors nicht stöchiometrisch ist, kann das Abgas in dem Tank gelagert werden.
  • Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in dem Tank gelagerten Abgases kann gemessen und/oder geschätzt werden, und wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Tanks nicht stöchiometrisch ist, kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Abgas in dem Tank angepasst werden, um Stöchiometrie zu erreichen. Zum Beispiel kann der Motor mit einer fetten oder mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Vorspannung (z. B. die Einspritzventile können gesteuert werden, um mehr oder weniger Kraftstoff einzuspritzen) betrieben werden, nach Möglichkeit während der benötigte Drehmoment erhalten wird, und das Abgas kann in den Tank anstatt in die Atmosphäre geleitet werden, bis der Tank Stöchiometrie erreicht. In einem weiteren Beispiel kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis angepasst werden, indem Drosselposition, Ladedruck, Abgas-Rezirkulationsrate oder andere geeignete Parameter angepasst werden. Des Weiteren, wenn der Motor mit einer fetten oder mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Vorspannung durch Anpassen der Menge an eingespritztem Kraftstoff oder Ansaugluftmassenstrom betrieben wird, kann der benötigte Drehmoment erhalten werden, indem Zündungszeitpunkt, Ladedruck oder andere geeignete Parameter angepasst werden.
  • In einem weiteren Beispiel kann Abgas als Antwort auf einen gestörten Sauerstoffsensor mindestens durch den Tank geleitet werden. Wie vorher erklärt können manche Arten von Sensorverschlechterung zu Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung führen, die zu mager-zu-fett und/oder fett-zu-mager Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Wechseln des Motors führt, die nicht mehr erwartet werden. Wenn der Motor über längere Zeiträume mit fettem und/oder magerem Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, kann das Abgas noch in dem mageren oder fetten Zustand die Emissionssteuervorrichtung erreichen (z. B. das Wechseln zwischen fett und mager kann nicht mit ausreichen hoher Frequenz erfolgen, um ausreichende Mischung des mageren und fetten Abgases vor dem Erreichen der Emissionssteuervorrichtung zu ermöglichen). Folglich, um zusätzliche Zeit und Volumen zur Abgasmischung bereitzustellen, kann das Abgas durch den Tank geleitet werden. In manchen Beispielen kann das Abgas für einen Zeitraum in dem Tank gelagert werden. In weiteren Beispielen kann das Abgas nicht in dem Tank gelagert werden, aber nur durch den Tank geleitet werden. Die Flussrate und/oder Lagerungsdauer von Abgas in dem Tank kann eine Funktion des Ausmaßes der Sensorverschlechterung (z. B. wie oft das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von mager zu reich wechselt und umgekehrt) und des Abgasmassenstroms sein. Zum Beispiel, wenn der Sensor eine relativ hohe Menge an Verschlechterung zeigt, so dass die Wechselfrequenz gering ist, kann das Abgas für einen längeren Zeitraum in dem Tank gelagert werden als wenn der Sensor eine relativ geringe Menge an Verschlechterung zeigt, so dass die Wechselfrequenz relativ hoch ist.
  • Verfahren 400 und 500 wurden oben in dem Zusammenhang mit einer einzelnen Emissionssteuervorrichtung (z. B. Katalysator), der Abgas von allen Zylindern des Motors zugeführt wird, beschrieben, oder in dem Zusammenhang mit mehreren Emissionssteuervorrichtungen (z. B. mehrere Katalysatoren), denen Abgas von verschiedenen Sätzen von Zylindern (z. B. verschiedene Zylinderbänke) zugeführt wurden. In dem Fall von mehreren Katalysatoren, beinhalteten Verfahren 400 und 500 Abgasflusssteuerungen, die identisch/tandemartig für beide Katalysatoren waren. In Systemen, so wie die, die in 2-3C dargestellt sind, kann der Fluss von Abgas durch die Katalysatoren und in die Atmosphäre oder in den Tank jedoch abhängig von Betriebsbedingungen unterschiedlich gesteuert werden. Zum Beispiel können einer oder mehrere Zylinder des Motors unter gewissen Bedingungen, wie geringe Motorladung, deaktiviert werden, was dazu führt, dass ein Satz von Zylindern ein unterschiedliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis als der andere Satz von Zylindern (z. B. eine Zylinderbank kann deaktiviert sein, während die andere Bank aktiviert bleibt) aufweisen. Unter diesen Bedingungen kann Abgas von einem Satz von Zylindern in den Tank gesendet werden, während das Abgas von dem anderen Satz von Zylindern in die Atmosphäre gesendet wird.
  • 6 zeigt eine Beispiel-Betriebssequenz 600 einer Abgasanlage, die mit einem Motor des Fahrzeugs gekoppelt ist. Die Beispiel-Betriebssequenz 600 kann während des Betrieb der Abgasanlage 200, die oben mit Bezug auf 1-3C erörtert ist, erzeugt werden. Entlang der Y-Achse ist eine Zeichnung 602 gezeichnet, die eine Temperatur des Katalysators der Abgasanlage (zum Beispiel, die Temperatur des ersten Katalysators 210 und/oder des zweiten Katalysators 220 von 2) angibt, wobei sich die Werte davon entlang der Y-Achse steigern. Motorladung ist durch Zeichnung 604 dargestellt. Die Position des ersten und des dritten Ventils, dem ersten bzw. dem zweiten Katalysator (zum Beispiel, das Ventil 230 und das Ventil 232 von 2) vorgelagert, ist durch die Zeichnung 606 angegeben. Die Position des zweiten und des vierten Ventils, dem ersten bzw. dem zweiten Katalysator (zum Beispiel, das Ventil 234 und das Ventil 236 von 2) nachgelagert, ist durch die Zeichnung 608 angegeben. Abgaslagertankdruck ist durch die Zeichnung 610 angegeben, mit einem maximalen Tankdruck, der durch Linie 611 gezeigt ist. AFR des Motors ist durch eine Zeichnung 612 angegeben und ein Bereich 613 gibt einen stöchiometrischen AFR-Bereich an. Eine Zeichnung 614 gibt AFR in dem Tank an, wobei 615 einen stöchiometrischen Bereich des AFR des Tanks angibt. Die X-Achse stellt Zeit dar, die von der linken Seite der Figur zu der rechten Seite der Figur zunimmt. Vertikale Markierungen (mit gestrichelten Linien) geben Zeiten von Interesse an.
  • Vor T1, unter Kaltstartbedingungen, beginnt die Motorladung graduell zuzunehmen (Zeichnung 604), während die Temperatur des Katalysators (Zeichnung 602) unter einer Temperaturschwelle 601 (z. B. unter einer Anspringtemperatur des Katalysators) liegt. Das AFR des Motors (Zeichnung 612) ist während Kaltstartbedingungen fett und folglich nicht innerhalb des stöchiometrischen Bereichs (Zeichnung 613) des AFR des Motors. Aufgrund von geringer Motortemperatur bei Kaltstartbedingungen, gibt es weniger Kraftstoffverdampfung (das heißt, es klebt mehr Kraftstoff an Verbrennungszylinderwänden usw.), was ein höheres Kraftstoff-Einspritz-Verhältnis benötigt, um die gewünschte Verbrennung zu erzielen. Das erste und das dritte Ventil sind in der ersten Position und das zweite und das vierte Ventil sind in der zweiten Position, wodurch Abgas zur Lagerung in den Tank geleitet wird (z. B. ist die Abgasanlage in dem Lagerungsmodus). Das Abgas wird in den Tank geleitet, da der Katalysator die Betriebstemperatur noch nicht erreicht hat und folglich nicht alle Konstituenten des Abgases effizient oxidieren und/oder reduzieren kann. Der Tankdruck nimmt zu (Zeichnung 610), wenn Abgas in dem Tank gelagert wird. Vor T1' ist sehr wenig Abgas in dem Tank (das AFR des Tanks ist nicht messbar) vorhanden, aber da weiterhin Abgas zur Lagerung während T1'-T1 in den Tank geleitet wird, wird das AFR des Tanks messbar und ist vor T1 fett.
  • Während T1-T2 nimmt die Motorladung zu (Zeichnung 604) und die Temperatur des Katalysators (Zeichnung 602) nimmt zu, aber ist immer noch unter der Temperaturschwelle 601. Das AFR des Motors ist weiterhin fett und außerhalb des stöchiometrischen Bereichs (Zeichnung 612). Der Lagerungsmodus wird während T1-T2 fortgesetzt, wobei das erste und das dritte Ventil in der ersten Position (Zeichnung 606) sind und das zweite und das vierte Ventil in der zweiten Position (Zeichnung 608) sind, wodurch Abgas zur Lagerung in den Tank geleitet wird. Der Tankdruck nimmt zu (Zeichnung 610), wenn Abgas in dem Tank gelagert wird. Das AFR des Tanks (Zeichnung 614) ist weiterhin fett und außerhalb des stöchiometrischen Bereichs 615.
  • Das AFR des Motors (Zeichnung 612) ist innerhalb desstöchiometrischen AFR-Bereichs 613 und das AFR des Tanks (Zeichnung 614) ist während T2-T3 weiterhin außerhalb des stöchiometrischen Bereichs. Bei T2 erreicht die Katalysatortemperatur (Zeichnung 602) die Temperaturschwelle 601. Folglich wird das Abgas durch den Katalysator in die Atmosphäre geleitet, wofür das erste und das dritte Ventil in der ersten Position sind (Zeichnung 606) und das zweite und das vierte Ventil in der ersten Position sind (Zeichnung 608). Da kein Abgas in den Tank geleitet wird, nimmt der Druck in dem Tank (Zeichnung 610) während T2-T3 nicht zu.
  • Die Abgasanlage wird während T3-T4 weiterhin in dem normalen Modus betrieben. Bei T4 kommt es zu einer schnellen Zunahme an Motorladung (Zeichnung 604), was in einer vorübergehen stärkeren Nachfrage führt, um den benötigten Drehmoment zu erhalten, zum Beispiel, aufgrund eines Fahrereingriffs. Bei T4 ist das AFR des Motors fett (außerhalb der Stöchiometrie), um die vorübergehend stärkere Nachfrage zu erfüllen. Während T4-T5, als Antwort auf das reiche AFR, wird die Abgasanlage in dem Lagerungsmodus betrieben, wobei das erste und das dritte Ventil in der ersten Position sind und das zweite und das vierte Ventil in der zweiten Position sind, wodurch Abgas zur Lagerung in den Tank geleitet wird. Der Tankdruck (Zeichnung 610) nimmt während T4-T5 weiterhin zu, während das AFR des Tanks während T4-T5 weiterhin fett und außerhalb des stöchiometrischen Bereichs ist.
  • Während T5-T6 nimmt die Motorladung (Zeichnung 604) ab, zum Beispiel betritt das Fahrzeug einen Verlangsamungs-Abschaltemodus, bei welchem die Kraftstoffeinspritzung in die Zylinder unterbrochen wird. Das AFR des Motors (Zeichnung 612) ist weiterhin mager und außerhalb des stöchiometrischen Bereichs 613. Daher wird der Lagerungsbetriebsmodus während T5-T6 fortgesetzt, wobei das erste und das dritte Ventil weiterhin in der ersten Position sind und das zweite und das vierte Ventil weiterhin in der zweiten Position sind, wodurch Abgas, das dem Katalysator nachgelagert ist, geleitet wird, um in den Tank zu fließen. Das zur Lagerung in den Tank geleitete magere Abgas mischt sich mit dem reichen Abgas in dem Tank und das AFR des Tanks nähert sich dem stöchiometrischen Bereich 615. Der Druck in dem Tank nimmt während T5-T6 weiterhin zu, liegt aber immer noch unter der Druckschwelle 611. Die Katalysatortemperatur ist weiterhin höher als die Temperaturschwelle in diesem Zeitraum.
  • Während T6-T7 wird das AFR des Tanks (Zeichnung 612) weiterhin mager betrieben, zum Beispiel, als Antwort darauf, dass das AFR des Tanks fett ist und außerhalb des stöchiometrischen Bereichs 615 liegt. Das magere AFR des Motors wird in den Tank geleitet, da die Abgasanlage während T6-T7 weiterhin in dem Lagerungsmodus ist. Wenn mageres Motorabgas in den Tank fließt, nimmt der Tankdruck (Zeichnung 610) zu. Das während T6-T7 in den Tank geleitete magere Motorabgas mischt sich mit dem fetten Abgas in dem Tank, wodurch die Stöchiometrie des AFR des Tanks bei T7 von fett zu innerhalb des stöchiometrischen Bereichs 615 geändert wird. Bei T7 geht das AFR des Motors zu dem stöchiometrischen Bereich 613 zurück, da das AFR des Tanks jetzt stöchiometrisch ist. Bei T7 erreicht der Tankdruck die Druckschwelle 611.
  • Während T7-T8 wird die Abgasanlage in dem Freisetzungsmodus betrieben, als Antwort darauf, dass der Tank die Druckschwelle 611 erreicht, wobei Abgas von dem Tank durch das erste Ventil und das dritte Ventil in der zweiten Position zu der den Katalysatoren vorgelagerten Stelle der Katalysatoren fließt. Das Abgas fließt dann durch die Katalysatoren und durch das zweite und das vierte Ventil in der ersten Position in die Atmosphäre, durch Umgehen des Tanks. Bei T7 ist das AFR in dem Tank stöchiometrisch, das AFR des Motors (Zeichnung 612) ist stöchiometrisch und der Katalysator ist bei der Anspringtemperatur. Der Tankdruck nimmt während T7-T8 ab, da Abgas aus dem Tank freigesetzt wird und ist bei oder leicht unter atmosphärischem Druck bei T8, wenn der Tank leer ist. Das AFR des Tanks ist nach T8 nicht relevant und/oder messbar. Während T7-T8 wird der Motor bei geringer Ladung (Zeichnung 604) betrieben.
  • Bei T8 endet der Freisetzungsmodus und der normale Modus beginnt, wobei das erste und das dritte Ventil in der ersten Position sind und das zweite und das vierte Ventil in der ersten Position sind, wodurch Abgas durch die Katalysatoren in die Atmosphäre geleitet wird, durch Umgehen des Tanks. Der Katalysator ist weiterhin bei der Ziel-Betriebstemperatur und das AFR des Motors ist nach T8 stöchiometrisch.
  • Auf diese Weise kann Abgas, das von einem Motor erzeugt wird, in einen Tank geleitet werden, der mit einem Abgasrohr unterhalb von einer oder mehreren Emissionssteuervorrichtungen gekoppelt ist, anstatt in die Atmosphäre freigesetzt zu werden. Das Abgas kann verdichtet werden und in dem Tank gelagert werden, wenn die Emissionssteuervorrichtungen nicht an einer Betriebstemperatur sind, oder wenn die Emissionssteuervorrichtungen an einer Betriebstemperatur sind, aber das AFR des Motors nicht stöchiometrisch ist oder wenn Sauerstoffsensor/en, die mit der Abgasanlage gekoppelt sind, gestört sind. Die Verdichtung des in dem Tank gelagerten Abgases ermöglicht einem großen Volumen an Abgas vor der Freisetzung in dem Tank gelagert zu werden. Das Abgas wird aus dem Tank freigesetzt, wenn die Emissionssteuervorrichtungen an der Betriebstemperatur sind zusammen damit, dass das AFR des Motors und das AFR des Tanks stöchiometrisch sind. Das freigesetzte Abgas fließt durch die Emissionssteuervorrichtungen, die Emissionen in dem Abgas umwandeln, bevor das Abgas in die Atmosphäre freigesetzt wird.
  • Der technische Effekt der Lagerung von Abgas in dem Tank unter mehreren Betriebsbedingungen, wie beispielsweise, wenn die Emissionssteuervorrichtungen an der Betriebstemperatur sind, das AFR des Motors aber nicht stöchiometrisch ist, ist die Verhinderung, dass Abgas mit einer großen Ladung von unerwünschten Konstituenten wie beispielsweise CO und NOx in die Atmosphäre freigesetzt wird, wodurch Auspuffemissionen reduziert werden.
  • Ein Beispielverfahren zum Betrieb einer Abgasanlage eines Motors umfasst das Leiten eines Flusses von Abgas, das einem Katalysator nachgelagert ist zu einem Tank als Antwort darauf, dass sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Motors von einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schwellenwert abweicht; und das selektive Freisetzen des Abgases aus dem Tank zu der dem Katalysator vorgelagerten Stelle, wobei das freigesetzte Abgas an den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schwellenwert angepasst ist. In dem vorstehenden Beispiel umfasst der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schwellenwert zusätzlich oder wahlweise stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis. In jedem oder allen der vorstehenden Beispiele ist eine Temperatur des Katalysators während des Leiten von Abgas, das dem Katalysator nachgelagert ist, zu dem Tank zusätzlich oder wahlweise höher als eine Temperaturschwelle. In jedem oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder wahlweise ferner das Leiten eines Flusses von Abgas, das dem Katalysator nachgelagert ist, zu dem Tank als Antwort darauf, dass die Temperatur des katalytischen Wandlers weniger als die Temperaturschwelle ist. In jedem oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder wahlweise ferner das selektive Freisetzen des Abgases von dem Tank, das Leiten des Abgases von dem Tank zu der dem Katalysator vorgelagerten Stelle umfasst, als Antwort darauf, dass der Druck in dem Tank höher als ein Mindestdruck ist und eine Temperatur des Katalysators höher als eine Temperaturschwelle ist. In jedem oder allen der vorstehenden Beispiele beinhaltet das Leiten des Flusses von Abgas, das dem Katalysator nachgelagert ist, zu dem Tank zusätzlich oder wahlweise: Anpassen einer Position eines ersten Ventils, dem Katalysator vorgelagert, an eine erste Position des ersten Ventils, wodurch Fluidverbindung zwischen dem Motor und einem Einlass des Katalysators hergestellt wird; und Anpassen einer Position eines zweiten Ventils, dem Katalysator nachgelagert, an eine zweite Position des zweiten Ventils, wodurch Fluidverbindung zwischen einem Auslass des Katalysators und dem Tank hergestellt wird. In jedem oder allen der vorstehenden Beispiele beinhaltet das Freisetzen von Abgas aus dem Tank zusätzlich oder wahlweise: Anpassen der Position des ersten Ventils an eine zweite Position des ersten Ventils, wodurch Fluidverbindung zwischen dem Tank und dem Einlass des Katalysators hergestellt wird; und Anpassen der Position des zweiten Ventils an eine erste Position des zweiten Ventils, wodurch Fluidverbindung zwischen dem Auslass des Katalysators und dem Tank blockiert wird. In jedem oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder wahlweise ferner das Leiten eines Flusses von Abgas, das dem Katalysator nachgelagert ist, zu dem Tank als Antwort auf einen gestörten Sauerstoffsensor, dem zweiten Ventil vorgelagert.
  • Ein weitere Beispielverfahren zum Betreiben einer Abgasanlage umfasst, als Antwort auf einen gestörten Sauerstoffsensor, das Leiten von Abgasfluss durch einen Katalysator in einen Tank der Abgasanlage und Steuern einer Menge des Abgasflusses, der in den Katalysator zurückgeleitet wird, durch Regulieren einer Position eines ersten Ventils, das zwischen dem Tank und dem Katalysator vorgelagert, gekoppelt ist. In dem vorstehenden Beispiel umfasst das Verfahren zusätzlich oder wahlweise, als Antwort darauf, dass ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Abgas in dem Tank stöchiometrisch ist, das Betreiben der Abgasanlage in einem Abgasfreisetzungsmodus, indem Abgas aus dem Tank durch das erste Ventil in den Katalysator und von dem Katalysator in die Atmosphäre geleitet wird, durch Umgehen des Kompressortanks, wobei das Abgas von dem Katalysator in die Atmosphäre über ein zweites Ventil, dem Katalysator nachgelagert, gesteuert wird. In jedem oder allen der vorstehenden Beispiele liegt eine Temperatur des Katalysators während des Abgasfreisetzungsmodus zusätzlich oder wahlweise über einer Temperaturschwelle. In jedem oder allen der vorstehenden Beispiele ist ein Druck innerhalb des Tanks während des Abgasfreisetzungsmodus zusätzlich oder wahlweise höher als ein Mindestdruck des Tanks und niedriger oder gleich einem Maximaldruck des Tanks, wobei der Maximaldruck des Tanks höher als der Mindestdruck des Kompressortanks ist. In jedem oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder wahlweise ferner den gestörten Sauerstoffsensor angeordnet dem ersten Ventil vorgelagert.
  • In den Beispielen hierin kann das System das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der gesamten bei dem Motorbetrieb in dem Tank gehaltenen Mischung schätzen, und ferner bei einer Motorabstellung und bei Motor-Aus und/oder Fahrzeug-Aus-Dauern. Der Tank kann bei abgestellten Motor/Fahrzeugbedingungen gelüftet werden, als Antwort darauf, dass die Katalysatortemperatur über einer Schwelle liegt, z. B. Anspringtemperatur, Temperatur, die von der Steuerung bestimmt wird. Die Schätzung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kann auf einer Lüftungsdauer in den Auspuff und dann in die Atmosphäre basieren, während und als Antwort auf die Motor-/Fahrzeug-Aus-Dauer. Die Schätzung kann auf Diffusionsflussschätzungen von Abgaskonstituentenmigration basieren, die von der Steuerung bestimmt wird, wobei das geschätzte Luft-Kraftstoff-Verhältnis gegenüber weniger/reich und/oder mehr/mager abnehmen, wenn die Temperatur abnimmt und die Dauer zunimmt, um sich einem neuen Gleichgewichts-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Tank asymptotisch zu nähern.
  • Ein Beispielsystem umfasst ein Abgasrohr, das konfiguriert ist, um Abgas von einem Motor über einen Katalysator in die Atmosphäre fließen zu lassen, einen Tank, der durch jedes eines ersten Ventils und eines zweiten Ventils mit dem Abgasrohr gekoppelt ist, und eine Steuerung, die nicht-vorübergehende Anweisung im Speicher speichert, die, wenn sie ausgeführt werden, die Steuerung dazu veranlassen, eine Position des ersten Ventils anzupassen und eine Position des zweiten Ventils anzupassen, um Abgas, das dem Katalysator nachgelagert ist, in den Tank zu lagern, als Antwort darauf, dass das ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Motors von dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis abweicht. In dem vorstehenden Beispiel umfasst die Steuerung zusätzlich oder wahlweise ferner Anweisungen, die, wenn sie ausgeführt werden, die Steuerung dazu veranlassen, als Antwort darauf, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis erreicht, und als Antwort darauf, dass eine Temperatur des Katalysators höher als eine Temperaturschwelle ist, das erste Ventil in einer ersten Position des ersten Ventils anzuordnen und das zweite Ventil in einer ersten Position des zweiten Ventils anzuordnen, um Abgasfluss über den Katalysator entlang des Abgasrohrs in die Atmosphäre zu leiten. In jedem oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst die Steuerung zusätzlich oder wahlweise ferner Anweisungen, die, wenn sie ausgeführt werden, die Steuerung dazu veranlassen, als Antwort darauf, dass die Temperatur des Katalysators höher als die Temperaturschwelle ist und als Antwort darauf, dass ein Druck innerhalb des Tanks höher ist als ein Mindestdruck, das erste Ventil in einer zweiten Position des ersten Ventils anzuordnen und das zweite Ventil in der ersten Position des zweiten Ventils anzuordnen, um Abgasfluss von dem Tank über den Katalysator zu dem Abgasrohr in die Atmosphäre zu leiten, durch Umgehen des Tanks. In jedem oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst die Steuerung zusätzlich oder wahlweise ferner Anweisungen, die, wenn sie ausgeführt werden, die Steuerung dazu veranlassen, als Antwort darauf, dass die Temperatur des Katalysators unter der Temperaturschwelle liegt, das erste Ventil in der ersten Position des ersten Ventils anzuordnen und das zweite Ventil in einer zweiten Position des zweiten Ventils anzuordnen, um Abgasfluss über den Katalysator entlang des Abgasrohrs in den Tank zu leiten. In jedem oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst die Steuerung zusätzlich oder wahlweise ferner Anweisungen, die, wenn sie ausgeführt werden, die Steuerung dazu veranlassen, als Antwort darauf, dass ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors nicht stöchiometrisch ist, das erste Ventil in der ersten Position des ersten Ventils anzuordnen und das zweite Ventil in der zweiten Position des zweiten Ventils anzuordnen, um Abgasfluss über den Katalysator entlang des Abgasrohrs in den Tank zu leiten. In jedem oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst die Steuerung zusätzlich oder wahlweise ferner Anweisungen, die, wenn sie ausgeführt werden, die Steuerung dazu veranlassen, als Antwort darauf, dass ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis innerhalb des Tanks nicht stöchiometrisch ist, das erste Ventil in der ersten Position des ersten Ventils anzuordnen und das zweite Ventil in der zweiten Position des zweiten Ventils anzuordnen, um Abgasfluss über den Katalysator entlang des Abgasrohrs in den Tank zu leiten. In jedem oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst die Steuerung zusätzlich oder wahlweise ferner Anweisungen, die, wenn sie ausgeführt werden, die Steuerung dazu veranlassen, als Antwort darauf, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis innerhalb des Tanks von Stöchiometrie abweicht, Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors anzupassen.
  • Es ist zu beachten, dass die beispielhaften Steuer- und Schätzungsroutinen, die hier beinhaltet sind, mit mehreren Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die Steuerverfahren und Routinen, die hier offenbart sind, können als ausführbare Anweisungen in einem nicht-vorübergehenden Speicher gespeichert werden und können von dem Steuersystem, das die Steuerung in Kombination mit den mehreren Sensoren, Aktuatoren und weiterer Motor-Hardware beinhaltet, ausgeführt werden. Die speziellen Routinen, die hier beschrieben werden, können eine oder mehrere einer Zahl von Verarbeitungsstrategien, wie beispielsweise ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, multi-threading und dergleichen, darstellen. Als solche können mehrere dargestellte Aktionen, Operationen und/oder Funktionen in der dargestellten Sequenz durchgeführt werden, parallel oder in manchen Fällen ausgelassen werden. Ebenso ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht notwendigerweise erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele zu erzielen, aber sie ist zur Erleichterung der Darstellung und Beschreibung bereitgestellt. Eine oder mehrere der dargestellten Aktionen, Operationen und/oder Funktionen können wiederholt durchgeführt werden, abhängig von der bestimmten Strategie, die verwendet wird. Des Weiteren können die beschriebenen Aktionen, Operationen und/oder Funktionen von in den nicht-vorübergehenden Speicher des computerlesbaren Mediums in dem Motorsteuersystem zu programmierenden Code graphisch darstellen, wobei die beschrieben Aktionen durch Ausführen der Anweisungen in einem System mit den mehreren Motor-Hardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung ausgeführt werden.
  • Es wird offensichtlich sein, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen von Natur aus beispielhaft sind, und dass diese speziellen Ausführungsformen nicht im begrenzenden Sinne betrachtet werden sollen, da zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die obige Technologie auf V-6, I-4, I-6, V-12, 4-Boxermotor und andere Motorarten angewendet werden. Das Thema der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuen und nicht-offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der mehreren Systeme und Konfigurationen und weitere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart sind.
  • Die folgenden Ansprüche heben gewisse Kombinationen und Unterkombinationen, die als neu und nicht-offensichtlich angesehen werden, besonders hervor. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder dem Äquivalenten davon beziehen. Es versteht sich, dass solche Ansprüche die Einbeziehung von einem oder mehrerer solcher Elemente beinhalten, wobei zwei oder mehrere solche Elemente weder benötigt noch ausgeschlossen sind. Weitere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Ergänzung der vorliegenden Ansprüche oder durch Präsentation von neuen Ansprüchen in dieser oder einer verwandten Patentanmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche, ob umfassender, geringer, gleich oder unterschiedlich hinsichtlich der originalen Ansprüche, werden auch als innerhalb des Themas der vorliegenden Offenbarung miteinbezogen angesehen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 6250073 [0003]

Claims (15)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Abgasanlage eines Motors, umfassend: Leiten eines Flusses von Abgas, das einem Katalysator nachgelagert ist, zu einem Tank als Antwort darauf, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Motors von einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Schwellenwert abweicht; Anpassen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases in dem Tank; und selektives Freisetzen des Abgases von dem Tank zu der dem Katalysator vorgelagerten Stelle, wobei das freigesetzte Abgas an den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schwellenwert angepasst ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schwellenwert ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Temperatur des Katalysators während des Leitens des Flusses von Abgas, das dem Katalysator nachgelagert ist, zu dem Tank höher als eine Temperaturschwelle ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend das Leiten eines Flusses von Abgas, das dem Katalysator nachgelagert ist, zu dem Tank als Antwort darauf, dass die Temperatur des katalytischen Wandlers geringer als die Temperaturschwelle ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das selektive Freisetzen des Abgases von dem Tank das Leiten des Abgases von dem Tank zu der dem Katalysator vorgelagerten Stelle umfasst, als Antwort darauf, dass ein Druck in dem Tank höher als ein Mindestdruck ist und eine Temperatur des Katalysators höher als eine Temperaturschwelle ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Leiten des Flusses von Abgas von, das dem Katalysator nachgelagert ist, zu dem Tank Folgendes beinhaltet: Anpassen einer Position eines ersten Ventils, das dem Katalysator vorgelagert ist, an eine erste Position des ersten Ventils, wodurch eine Fluidverbindung zwischen dem Motor und einem Einlass des Katalysators hergestellt wird; und Anpassen einer Position eines zweiten Ventils, das dem Katalysators nachgelagert ist, an eine zweite Position des zweiten Ventils, wodurch eine Fluidverbindung zwischen einem Auslass des Katalysators und dem Tank hergestellt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das selektive Freisetzen des Abgases von dem Tank Folgendes beinhaltet: Anpassen der Position des ersten Ventils an eine zweite Position des ersten Ventils, wodurch eine Fluidverbindung zwischen dem Tank und dem Einlass des Katalysators hergestellt wird; und Anpassen der Position des zweiten Ventils an eine erste Position des zweiten Ventils, wodurch eine Fluidverbindung zwischen dem Auslass des Katalysators und dem Tank blockiert wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend das Leiten eines Flusses von Abgas, das dem Katalysator nachgelagert ist, zu dem Tank als Antwort auf einen gestörten Sauerstoffsensor, der dem zweiten Ventil vorgelagert ist.
  9. System, umfassend: ein Abgasrohr, das konfiguriert ist, um Abgas von einem Motor über einen Katalysator in die Atmosphäre fließen zu lassen; einen Tank, der durch jedes eines ersten Ventils und eines zweiten Ventils mit dem Abgasrohr gekoppelt ist; und eine Steuerung, die nicht-vorübergehende Anweisungen im Speicher speichert, die, wenn sie ausgeführt werden, die Steuerung dazu veranlassen, eine Position des ersten Ventils anzupassen und eine Position des zweiten Ventils anzupassen, um Abgas, das dem Katalysator nachgelagert ist in dem Tank zu lagern, als Antwort darauf, dass ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Motors von dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis abweicht.
  10. System nach Anspruch 9, wobei die Steuerung ferner Anweisungen umfasst, die, wenn sie ausgeführt werden, die Steuerung dazu veranlassen, als Antwort darauf, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis erreicht, und als Antwort darauf, dass eine Temperatur des Katalysators höher als eine Temperaturschwelle ist, das erste Ventil in einer ersten Position des ersten Ventils anzuordnen und das zweite Ventil in einer ersten Position des zweiten Ventils anzuordnen, um Abgasfluss entlang des Abgasrohrs durch den Katalysator in die Atmosphäre zu leiten.
  11. System nach Anspruch 10, wobei die Steuerung ferner Anweisungen umfasst, die, wenn sie ausgeführt werden, die Steuerung dazu veranlassen, als Antwort darauf, dass die Temperatur des Katalysators höher als die Temperaturschwelle ist und dass ein Druck innerhalb des Tanks höher ist als ein Mindestdruck, das erste Ventil in einer zweiten Position des ersten Ventils anzuordnen und das zweite Ventil in der ersten Position des zweiten Ventils anzuordnen, um Abgasfluss von dem Tank zu dem Abgasrohr durch den Katalysator in die Atmosphäre zu leiten.
  12. System nach Anspruch 10, wobei die Steuerung ferner Anweisungen umfasst, die, wenn sie ausgeführt werden, die Steuerung dazu veranlassen, als Antwort darauf, dass die Temperatur des Katalysators unter der Temperaturschwelle liegt, das erste Ventil in der ersten Position des ersten Ventils anzuordnen und das zweite Ventil in einer zweiten Position des zweiten Ventils anzuordnen, um Abgasfluss entlang des Abgasrohrs durch den Katalysator zu dem Tank zu leiten, wobei der Tank mit einem Kompressor gekoppelt ist.
  13. System nach Anspruch 12, wobei die Steuerung ferner Anweisungen beinhaltet, die, wenn sie ausgeführt werden, die Steuerung dazu veranlassen, das erste Ventil in der ersten Position des ersten Ventils anzuordnen und das zweite Ventil in der zweiten Position des zweiten Ventils anzuordnen, um die Position des ersten Ventils anzupassen und die Position des zweiten Ventils anzupassen, um Abgas, das dem Katalysator nachgelagert ist, in dem Tank zu lagern, als Antwort darauf, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors von dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis abweicht.
  14. System nach Anspruch 13, wobei die Steuerung ferner Anweisungen umfasst, die, wenn sie ausgeführt werden, die Steuerung dazu veranlassen, als Antwort darauf, dass ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Tank von dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis abweicht, das erste Ventil in der ersten Position des ersten Ventils anzuordnen und das zweite Ventil in der zweiten Position des zweiten Ventils anzuordnen, um Abgasfluss entlang des Abgasrohrs durch den Katalysator zu dem Tank zu leiten.
  15. System nach Anspruch 14, wobei die Steuerung ferner Anweisungen umfasst, die, wenn sie ausgeführt werden, die Steuerung dazu veranlassen, als Antwort darauf, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Tank von dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis abweicht, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors anzupassen.
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