DE102018131637A1

DE102018131637A1 - Verfahren und systeme für eine abgasnachbehandlungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102018131637A1
Application number: DE102018131637.2A
Authority: DE
Inventors: Jason Aaron Lupescu; Steven Schwochert; Carolyn Hubbard; Melissa Zamora
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-12-11
Filing date: 2018-12-10
Publication date: 2019-06-13
Also published as: CN109899135A; US20190178181A1; US10634078B2

Abstract

Verfahren und Systeme sind für ein Nachbehandlungssystem bereitgestellt, das in einem Fahrzeugunterboden stromabwärts eng gekoppelter Nachbehandlungsvorrichtungen angeordnet ist, das Nachbehandlungssystem enthaltend eine erste Nachbehandlungsvorrichtung und eine zweite Nachbehandlungsvorrichtung, die benachbart zueinander sind. In einem Beispiel ist die erste Nachbehandlungsvorrichtung eine Kohlenwasserstofffalle und die zweite Nachbehandlungsvorrichtung ist ein Dreiwegekatalysator.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zum Behandeln von Verbrennungsnebenprodukten mittels einer oder mehrerer Abgasnachbehandlungsvorrichtungen.
STAND DER TECHNIK
Die motorische Verbrennung von Kraftstoff kann geregelte Emissionen von Kohlenwasserstoffen (HC), Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxiden (NO_x) in Form von Nebenprodukten erzeugen. NO_x ist ein bekannter Verursacher von Treibhausgasen. Bestrebungen, die Erzeugung und/oder die Freisetzung von NOx durch Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor zu mildern, beinhalten die Abgasrückführung (AGR), das Anpassen von Verbrennungsparametern (z. B. des Zündzeitpunkts, des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und dergleichen) und die Einbeziehung verschiedener katalytisch aktiver Nachbehandlungsvorrichtungen.
Während erwärmte (z. B. angesprungene) Nachbehandlungsvorrichtungen geregelte Emissionen wie NOx bei unterschiedlichsten Motor-Betriebsbedingungen ausreichend behandeln können, können diese Vorrichtungen nur über einer Aktivierungstemperatur und/oder Anspringtemperatur fungieren und diese Leistung verschlechtert sich über ihre gesamte Nutzungsdauer durch Kundenfahrzyklen. In einem Beispiel kann die Nutzungsdauer solcher Vorrichtungen 150.000 Meilen oder einen anderen Meilenschwellenwert betragen. Über diesen Meilenschwellenwert hinaus kann der NOx-Ausstoß einen staatlichen Richtwert überschreiten. Insbesondere kann Palladium (Pd) bei hohen Temperaturen und unter kraftstoffreichen Bedingungen sintern, was ein Koaleszieren der anfänglich weitläufigen Bedeckung aus Pd-Atomen in große Partikel verursacht, wodurch Pd-Atome im Inneren dieser großen Partikel verborgen werden, wo sie nicht mehr der Gasphase ausgesetzt werden können. Sobald dies stattfindet, fordern Nachbehandlungsvorrichtungen viel höhere Temperaturen, um NOx und andere Verbrennungsnebenprodukte aus dem Motor umzuwandeln, wodurch die Dauer des Entweichens geregelter Emissionen aus dem Auspuffrohr verlängert wird, wenn ein Motor angelassen wird, der sich auf Umgebungstemperatur befindet und einen Motorkaltstart durchläuft. Anders ausgedrückt können die Vorrichtungen nach Erreichen des Meilenschwellenwerts eine größere Zeitdauer erfordern, um ihre Aktivierungstemperatur zu erreichen, was den Motorkaltstart verlängern kann und somit Emissionen erhöht. Die Fähigkeit der Motornachbehandlung, Emissionen während der Kaltstartperiode zu behandeln, bestimmt wesentlich die staatlich zertifizierte Abgasnorm, für welche das Fahrzeug zum Verkauf qualifiziert ist. Vom Modeljahr 2015 zum Modeljahr 2025 wird durch die LEV-III-Regulierungen angeordnet, dass die durchschnittliche Summe an HC- und NOx-Auspuffemissionen des Fahrzeugbestands um 70 % im Fahrzyklus des US-Prüfverfahrens (Federal Test Procedure) verringert wird.
Derzeitige Lösungskonzepte, Kaltstart-HC-Emissionen zu speichern und umzuwandeln, können die HC-Falle und den passiven NOx-Adsorber (PNA) beinhalten, während derzeitige Lösungskonzepte, NOx-Emissionen zu speichern und umzuwandeln, die Stickoxidfalle (Lean NOx Trap, LNT) und den passiven NOx-Adsorber (PNA) beinhalten können. Diese Vorrichtungen haben jeweils ihre Vorzüge und Nachteile. Einige HC-Fallenvorrichtungen können auf einem monolithischen Substrat basieren, das zuerst mit einem Aluminiumsilikat-Zeolith beschichtet ist, das HC-Moleküle speichern kann, und dann nochmals mit einem Dreiwegekatalysatormaterial beschichtet ist, das Eingangsemissionen wie ein katalytischer Konverter umwandeln kann, das aber auch die gespeicherten Kaltstartemissionen im Zeolith behandeln kann, die später bei hoher Temperatur freigesetzt werden. Leider haben herkömmliche HC-Fallen keine hohe NOx Speichereffizienz, was die Nutzung einer HC-Falle als ein umfassendes Lösungskonzept für Kaltstartemissionen verhindert.
Der PNA basiert ähnlich wie die HC-Falle auf Zeolithen, außer dass der TWC-Überzug optional ist und der Zeolith einen erheblichen Betrag an ionenausgetauschten Edelmetallen (z. B. Pd) enthält, um die reichlich vorhandenen schwachen physikalischen Adsorptions-(Physisorptions-) stellen im Zeolith mit starker chemischer Adsorption (Chemisorption) und Hochtemperatur-Emissionsspeicherung von HC und NOx zu ersetzen. PNA-Vorrichtungen sind für magere (Diesel) Umgebungen ausgestaltet, die nicht übermäßig heißem Abgas oder verlängerten kraftstoffreichen Modi ausgesetzt werden können. Es wurde beobachtet, dass sich Pd in Abhängigkeit von der Temperatur und Sauerstoffkonzentration von Pd²⁺ (gewünschter Ionenzustand) in Pd⁰ (angreifbarer metallischer Zustand) umwandelt. Dieser Übergang kann auf schüttfähigem PdO in 21 % O₂ bei etwa 800 °C, in 1 % O₂ bei etwa 690 °C und in 0,001 % O₂ bei etwa 500 °C stattfinden. Somit kann die Reduktion des Pd in der Gegenwart von weniger Sauerstoff bei niedrigeren Temperaturen stattfinden. Wenn ein Reduktionsmittel (d. h. CO, HC, H₂) vorliegt und die Gasphasen-Oxidationsmittel (O₂, H₂O) überschreitet und wenn PdO genügend erwärmt ist, um thermisch aktiv zu sein (d. h. 200 °C), dann wird Pd-Metall (z. B. Pd⁰) gebildet. Anhaltender Kontakt von Pd-Metall im Zeolith mit ausreichend heißen und/oder kraftstoffreichen Abgasen kann schnell die Pd-Atome zu großen Partikeln sintern und den PNA deaktivieren. Heiße Abgase und kraftstoffreicher Betrieb sind typisch für stöchiometrische (Benzin) Abgase im Verhältnis zu mageren (Diesel) Abgasen, wodurch der Nutzen eines PNA als ein wirksames Lösungskonzept für Kaltstartemissionen für Benzinkraftstoff eingeschränkt wird.
Die LNT kann Platinum (Pt) zur Oxidation von NO zu NO₂, Barium (Ba)-Basismetall zur NO₂-Speicherung und Rh zur Reduktion von NO₂ zu N₂ während kurzer periodischer kraftstoffreicher Exkursionen umfassen. Pt oxidiert das Einlass-NO zu NO₂, wenn es über eine Aktivierungstemperatur von etwa 150 °C erwärmt ist. In einigen Beispielen können über 90 % der NOx-Emissionen eines Benzinfahrzeugs in der Form von NO vorliegen. Ba speichert Einlass-NO₂ bis etwa 400 °C als Ba(NO₃)₂ , danach fängt Ba(NO₃)₂ an, thermodynamisch unvorteilhaft zu werden, was zu einer Gleichgewichtsverschiebung führt, bei der gespeichertes NOx bei weiter steigender Temperatur freigesetzt wird. Der NO-Oxidationsschritt kann der kritische erste Schritt des Einfangens von NOx-Emissionen durch eine LNT sein, da Ba keine NO-Emissionen speichert. Daher ist die LNT auf der Niedrigtemperaturseite an die Kinetik und auf der Hochtemperaturseite an das thermodynamische Gleichgewicht gebunden, was die Nutzung einer LNT als ein wirksames Lösungskonzept für Kaltstartemissionen verhindert.
Die Erfinder haben jedoch ein Lösungskonzept gefunden, um zumindest teilweise die oben beschriebenen Probleme zur Behandlung von NOx in stöchiometrischen Abgasen während der Kaltstartperiode zu lösen.
KURZDARSTELLUNG
In einem Beispiel können die oben beschriebenen Probleme durch ein System gelöst werden, das einen ersten Katalysator umfasst, der stromaufwärts eines zweiten Katalysators in einem weit entfernten Fahrzeugunterboden angeordnet ist, und eine Steuerung, die darin gespeicherte computerlesbare Anweisungen aufweist, die, wenn sie ausgeführt werden, der Steuerung ermöglichen, eine Sauerstoffströmung zu dem ersten und zu dem zweiten Katalysator mittels Anpassens von Einlassventilen eines oder mehrerer Motorzylinder während einer Schubabschaltung und/oder Motorabschaltung anzupassen. Auf diese Weise kann die Vorkonditionierung des ersten und des zweiten Katalysators optimiert werden, um eine erhöhte Emissionsreduzierung zu fördern.
Es versteht sich, dass die obige Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl an Konzepten vorzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben werden. Sie soll keine Schlüssel- oder Hauptmerkmale des beanspruchten Gegenstands kennzeichnen, dessen Schutzumfang allein durch die auf die ausführliche Beschreibung folgenden Ansprüche definiert ist. Darüber hinaus ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die irgendwelche oben oder in irgendeinem Teil diese Offenbarung erwähnten Nachteile lösen.
Figurenliste

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Motorsystems.
2 zeigt das Motorsystem angeordnet in einer perspektivischen Ansicht eines Fahrzeugs, wobei Nachbehandlungsvorrichtungen des Motorsystems in einem weit entfernten Unterboden des Fahrzeugs angeordnet sind.
3 zeigt ein Übersichtsflussdiagramm zum Auswählen zwischen einer fetten oder einer mageren Vorkonditionierung der Nachbehandlungsvorrichtungen.
4 zeigt ein Verfahren zum Ausführen einer fetten Vorkonditionierung der Nachbehandlungsvorrichtungen.
5 zeigt ein Verfahren zum Ausführen einer mageren Vorkonditionierung der Nachbehandlungsvorrichtungen.
6 zeigt eine graphische Darstellung, die verschiedenartige Motor- und Nachbehandlungsvorrichtungsbedingungen während einer Vorkonditionierung der Vorrichtungen veranschaulicht.
7A und 7B zeigen graphische Darstellungen beschichteter Monolithproben, die einem Impuls von Kaltstartgasspezies, einschließlich NOx, ausgesetzt sind, wobei sich die graphischen Darstellungen jeweils auf Basis einer vor-mager- oder vor-fett-Konditionierung der Nachbehandlungsvorrichtungen unterscheiden.
8A und 8B zeigen Balkendiagramme beschichteter, auf 700 °C erwärmter Monolithen mit gespeichertem NOx, wobei die Menge an produzierten N₂ auf Basis einer g N₂/L-Probe berechnet wurde, wobei sich die graphischen Darstellungen jeweils auf Basis einer vor-mager- oder vor-fett-Konditionierung der Nachbehandlungsvorrichtungen unterscheiden.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren für eine oder mehrere Nachbehandlungsvorrichtungen, die in einem weit entfernten Fahrzeugunterboden angeordnet sind. In einem Beispiel sind die eine oder mehreren Nachbehandlungsvorrichtungen stromabwärts einer oder mehrerer eng gekoppelter Nachbehandlungsvorrichtung, wie in 1 dargestellt, angeordnet. In einigen Beispielen können die eine oder mehreren, im weit entfernten Fahrzeugunterboden angeordneten Nachbehandlungsvorrichtungen im Wesentlichen identisch mit der einen oder den mehreren eng gekoppelten Nachbehandlungsvorrichtungen sein. Eng gekoppelte Nachbehandlungsvorrichtungen sind näher an einem Motor als weit entfernte Fahrzeugunterboden-Nachbehandlungsvorrichtungen. Ein Beispiel dafür wird in 1 und 2 gezeigt, wobei 2 eine detaillierte Lage der weit entfernten Fahrzeugunterboden-Katalysatoren im Vergleich zu den eng gekoppelten Katalysatoren zeigt.
In dem Verfahrensbeispiel der 3 können die weit entfernten Fahrzeugunterboden-Katalysatoren eine Kohlenwasserstofffalle und einen Dreiwegekatalysator (TWC) beinhalten. In einem Beispiel ist die Kohlenwasserstofffalle stromaufwärts des TWC angeordnet. Hierin können die Begriffe „stromaufwärts“ und „stromabwärts“ verwendet werden, um eine Anordnung der Komponenten bezüglich einer Gasströmung zu beschreiben. Die Kohlenwasserstofffalle, die sich stromaufwärts des TWC befindet, kann demnach ein Gas vor dem TWC aufnehmen. Anders ausgedrückt kann der TWC, der sich stromabwärts der Kohlenwasserstofffalle befindet, ein Gas nach der Kohlenwasserstofffalle aufnehmen.
Ein Verfahren zur Vorkonditionierung der HC-Falle und/oder des TWC für einen nachfolgenden Motorstart ist in 3 dargestellt. 4 zeigt ein Verfahren zur fetten Vorkonditionierung der HC-Falle und/oder des TWC. 5 zeigt ein Verfahren zur mageren Vorkonditionierung der HC-Falle und/oder des TWC. 6 zeigt eine graphische Darstellung des Verfahrens der 3, das mit einem beispielhaften Motorsystem ausgeführt wird, wie beispielsweise mit dem Motorsystem der 1.
7A und 7B zeigen graphische Darstellungen beschichteter Monolithproben, die einem Impuls von Kaltstartgasspezies, einschließlich NOx, ausgesetzt sind, wobei sich die graphischen Darstellungen jeweils auf Basis einer vor-mager- oder vor-fett-Konditionierung der Nachbehandlungsvorrichtungen unterscheiden. 8A und 8B zeigen Balkendiagramme beschichteter, auf 700 °C erwärmter Monolithen mit gespeichertem NOx, wobei die Menge an erzeugten N₂ auf Basis einer g N₂/L-Probe berechnet wurde, wobei sich die graphischen Darstellungen jeweils auf Basis einer vor-mager- oder vor-fett-Konditionierung der Nachbehandlungsvorrichtungen unterscheiden.
1-2 zeigen beispielhafte Gestaltungen mit relativer Positionierung der verschiedenartigen Komponenten. Wenn als direkt gegenseitig kontaktierend oder direkt gekoppelt dargestellt, dann können solche Elemente zumindest in einem Beispiel jeweils als direkt kontaktierend oder direkt gekoppelt bezeichnet werden. Gleichermaßen können Elemente, die angrenzend oder benachbart dargestellt sind, zumindest in einem Beispiel angrenzend oder benachbart sein. Als ein Beispiel können Komponenten, die in einem Fläche teilenden Kontakt miteinander liegen, als in Fläche teilendem Kontakt bezeichnet werden. Als ein weiteres Beispiel können Elemente, die zumindest in einem Beispiel in einem Abstand voneinander positioniert sind, nur mit einem Raum und ohne weitere Komponenten dazwischen, als solche bezeichnet werden. Als noch ein weiteres Beispiel können Elemente, die über-/untereinander, auf gegenüberliegenden Seiten zueinander oder links/rechts voneinander dargestellt sind, als solche relativ zueinander bezeichnet werden. Ferner kann in zumindest einem Beispiel, wie in den Figuren dargestellt, ein oberstes Element oder eine Spitze eines Elementes als „Oberteil“ der Komponente bezeichnet werden und ein unterstes Element oder Spitze des Elementes kann als „Unterteil“ der Komponente bezeichnet werden. Die hierin verwendeten Begriffe Oberteil/Unterteil, oberer/unterer, über/unter können sich auf eine Vertikalachse der Figuren beziehen und sie können verwendet werden, um die Positionierung der Elemente der Figuren relativ zueinander zu beschreiben. Demnach sind Elemente, die über anderen Elementen gezeigt sind, in einem Beispiel vertikal über den anderen Elementen positioniert. Als noch ein weiteres Beispiel können Formen der Elemente, die innerhalb der Figuren dargestellt sind, als diese Formen aufweisend bezeichnet werden (z. B. als rund, gerade, planar, gekrümmt, verrundet, abgeschrägt, gewinkelt oder dergleichen). Ferner können Elemente, die so gezeigt sind, dass sie einander schneiden, in mindestens einem Beispiel als sich schneidende Elemente oder einander schneidend bezeichnet werden. Noch ferner kann ein Element, das innerhalb eines anderen Elements oder außerhalb eines anderen Elements gezeigt ist, in einem Beispiel als solches bezeichnet werden. Es versteht sich, dass eine oder mehrere Komponenten, die als „im Wesentlichen ähnlich und/oder identisch“ bezeichnet werden, sich je nach Herstellungstoleranzen (z. B. innerhalb von 1-5 % Abweichung) voneinander unterscheiden.
1 stellt ein Beispiel eines Zylinders eines Verbrennungsmotors 10 dar, der im Motorsystem 7 des Fahrzeugs 5 enthalten ist. Der Motor 10 kann zumindest teilweise durch ein Steuersystem, das eine Steuerung 12 enthält, und durch Eingabe von einem Fahrzeugführer 130 mittels einer Eingabevorrichtung 132 gesteuert werden. In diesem Beispiel beinhaltet die Eingabevorrichtung 132 ein Fahrpedal und einen Pedalpositionssensor 134 zur Erzeugung eines proportionalen Pedalpositionssignals PP. Der Zylinder 14 (welcher hierin als eine Verbrennungskammer bezeichnet werden kann) des Motors 10 kann Verbrennungskammerwände 136 mit einem darin positionierten Kolben 138 beinhalten. Der Kolben 138 kann an die Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, sodass die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgewandelt wird. Die Kurbelwelle 140 kann über ein Getriebesystem an mindestens ein Antriebsrad des Personenkraftwagens gekoppelt sein. Ferner kann ein Anlassermotor (nicht gezeigt) über ein Schwungrad an die Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, um eine Anlassoperation des Motors 10 zu ermöglichen.
Der Zylinder 14 kann über eine Reihe von Einlassluftkanälen 142, 144 und 146 Einlassluft empfangen. Der Einlassluftkanal 146 kann zusätzlich zum Zylinder 14 mit anderen Zylindern des Motors 10 kommunizieren. 1 zeigt den Motor 10, der mit einem Turbolader 175 konfiguriert ist, der einen Kompressor 174, der zwischen Einlasskanälen 142 und 144 angeordnet ist, und eine Abgasturbine 176, die entlang eines Auslasskanals 148 angeordnet ist, beinhaltet. Der Kompressor 174 kann zumindest teilweise über eine Welle 180 durch die Abgasturbine 176 angetrieben werden. Eine Drossel 162, die eine Drosselklappe 164 beinhaltet, kann entlang eines Einlasskanals des Motors bereitgestellt sein, um die Durchflussrate und/oder den Druck der den Motorzylindern bereitgestellten Einlassluft zu verändern. Beispielsweise kann die Drossel 162 stromabwärts des Kompressors 174, wie in 1 gezeigt, positioniert sein oder kann alternativ dazu stromaufwärts des Kompressors 174 bereitgestellt sein.
Der Auslasskanal 148 kann Abgase von anderen Zylindern des Motors 10 zusätzlich zum Zylinder 14 aufnehmen. Der Abgassensor 128 wird mit dem Auslasskanal 148 gekoppelt stromaufwärts einer Abgasreinigungsvorrichtung 178 gezeigt. Der Sensor 128 kann aus verschiedenen geeigneten Sensoren zum Bereitstellen einer Anzeige eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von Abgasen ausgewählt werden, wie beispielsweise aus einem linearen Sauerstoffsensor oder UEGO-(Universal- oder Breitband-Abgassauerstoff), einem Zwei-Zustands-Sauerstoffsensor oder EGO-(wie dargestellt), einem HEGO-(erhitzter EGO), einem NOx-, HC- oder CO-Sensor. Die Abgasreinigungsvorrichtung 178 kann ein Dreiwegkatalysator (TWC), eine NOx-Falle, verschiedene sonstige Abgasreinigungsvorrichtungen oder Kombinationen davon sein.
In einem Beispiel ist die Abgasreinigungsvorrichtung 178 in einem weit entfernten Fahrzeugunterboden angeordnet. Vergleichsweise kann diese Lage stromabwärts einer eng gekoppelten Katalysatorlage sein, wie beispielsweise die Lage des ersten Katalysators 184. Auf diese Weise ist der erste Katalysator 184 stromaufwärts der Abgasreinigungsvorrichtung 178 angeordnet. In einem Beispiel kann der erste Katalysator 184 ein TWC, Partikelfilter (PF), NOx-Dieseloxidationskatalysator, dergleichen oder Kombinationen davon sein.
Ein Unterschied zwischen der eng gekoppelten Lage und der weit entfernten Fahrzeugunterbodenlage kann einen Abstand vom Motor beinhalten, wobei die eng gekoppelte Lage näher am Motor ist als die weit entfernte Fahrzeugunterbodenlage. Komponenten in der eng gekoppelten Lage befinden sich nämlich stromaufwärts der Komponenten in der weit entfernten Fahrzeugunterbodenlage. Zusätzlich oder alternativ, wie unter Bezugnahme auf 2 näher beschrieben werden wird, können Abgastemperaturen, denen die Komponenten in der eng gekoppelten Lage unterliegen, höher sein als die Temperaturen, denen die Komponenten in der weit entfernten Fahrzeugunterbodenposition unterliegen.
Ein zweiter Katalysator 182 kann zwischen dem ersten Katalysator 184 und der Abgasreinigungsvorrichtung 178 angeordnet sein. Der zweite Katalysator 182 kann in dem weit entfernten Fahrzeugunterboden angeordnet sein. Der zweite Katalysator 182 kann demnach näher an der Abgasreinigungsvorrichtung 178 sein als der erste Katalysator 184. Der zweite Katalysator 182 kann ein TWC, Partikelfilter (PF), NOx-Dieseloxidationskatalysator, eine Kohlenwasserstoff (HC)-Falle, dergleichen oder Kombinationen davon sein.
Ein Sauerstoffsensor 186 kann zwischen dem zweiten Katalysator 182 und der Abgasreinigungsvorrichtung 178 angeordnet sein. Der Sauerstoffsensor 186 kann der Steuerung 12 eine Rückmeldung bezüglich einer Menge an Sauerstoff, die in einer Abgasströmung zwischen dem zweiten Katalysator 182 und der Abgasreinigungsvorrichtung 178 vorliegt, bereitstellen. In einigen Beispielen kann die Rückmeldung von der Steuerung dazu verwendet werden, Oxidationszustände des zweiten Katalysators 182 und der Abgasreinigungsvorrichtung 178 anzupassen. Beispielsweise kann der Betrieb des Einlassventils 150 auf Basis einer Rückmeldung vom Sauerstoffsensor 186 angepasst werden, wobei das Einlassventil 150 in eine vollständig geschlossene Position bewegt werden kann, wenn es unerwünscht ist, dass die Abgasreinigungsvorrichtung 178 oxidiert wird und/oder dass der zweite Katalysator vollständig oxidiert ist.
Jeder Zylinder des Motors 10 kann ein oder mehrere Einlassventile und ein oder mehrere Auslassventile beinhalten. Beispielsweise ist Zylinder 14 dargestellt, der mindestens ein Einlasstellerventil 150 und mindestens ein Auslasstellerventil 156 beinhaltet, die sich in einem oberen Bereich des Zylinders 14 befinden. In einigen Beispielen kann jeder Zylinder des Motors 10, einschließlich Zylinder 14, mindestens zwei Einlasstellerventile und mindestens zwei Auslasstellerventile, die sich im oberen Bereich des Zylinders befinden, beinhalten.
Das Einlassventil 150 kann von der Steuerung 12 mittels Aktuator 152 gesteuert werden. Gleichermaßen kann das Auslassventil 156 von der Steuerung 12 mittels Aktuator 154 gesteuert werden. Unter einigen Bedingungen kann die Steuerung 12 die Signale, die den Aktuatoren 152 und 154 bereitgestellt werden, variieren, um das Öffnen und Schließen der jeweiligen Einlass- und Auslassventile zu steuern. Die Position des Einlassventils 150 und des Auslassventils 156 kann von jeweiligen Ventilpositionssensoren (not dargestellt) bestimmt werden. Die Ventilaktuatoren können vom Typ der elektrischen Ventilbetätigung oder Nockenbetätigung oder eine Kombination davon sein. Die Zeitsteuerung der Einlass- und Auslassventile kann gleichzeitig gesteuert sein oder es kann irgendeine von einer Möglichkeit der variablen Einlassnocken-Zeitsteuerung, der variablen Auslassnocken-Zeitsteuerung, der doppelt unabhängigen variablen Nockenzeitsteuerung oder der festen Nockenzeitsteuerung verwendet werden. Jedes Nockenbetätigungssystem kann eine oder mehrere Nocken enthalten und kann ein Nockenkurvenschaltsystem (CPS-System) und/oder ein System mit variabler Nockenzeitsteuerung (VCT-System) und/oder ein System mit variabler Ventilzeitsteuerung (VVT-System) und/oder ein System mit variablem Ventilhub (VVL-System) verwenden, die vom Controller 12 betrieben werden können, um den Ventilbetrieb zu variieren. Beispielsweise kann der Zylinder 14 alternativ ein über eine elektrische Ventilbetätigung gesteuertes Einlassventil und ein über eine Nockenbetätigung, die das CPS und/oder die VCT enthält, gesteuertes Auslassventil enthalten. In anderen Beispielen können die Einlass- und Auslassventile durch einen gemeinsamen Ventilaktuator oder Ventilbetätigungssystem oder einen Ventilzeitsteuerungsaktuator oder Ventilbetätigungssystem mit variabler Zeitsteuerung gesteuert sein.
Der Zylinder 14 kann ein Verdichtungsverhältnis aufweisen, das dem Verhältnis der Volumina entspricht, bei dem sich der Kolben 138 jeweils in der unteren Mitte und in der oberen Mitte befindet. In einem Beispiel liegt das Verdichtungsverhältnis im Bereich von 9:1 bis 10:1. In einigen Beispielen, in denen verschiedene Kraftstoffe verwendet werden, kann das Verdichtungsverhältnis jedoch vergrößert sein. Dies kann z. B. geschehen, wenn Kraftstoffe mit höherer Oktanzahl oder Kraftstoffe mit einer höheren latenten Verdampfungsenthalpie verwendet werden. Falls eine Direkteinspritzung verwendet wird, kann das Verdichtungsverhältnis außerdem aufgrund ihrer Wirkung auf das Motorklopfen vergrößert sein.
In einigen Beispielen kann jeder Zylinder des Motors 10 eine Zündkerze 192 zum Einleiten der Verbrennung enthalten. Das Zündsystem 190 kann dem Zylinder 14 als Reaktion auf ein Zündvorverstellungssignal SA von der Steuerung 12 unter ausgewählten Betriebsmodi über die Zündkerze 192 einen Zündfunken bereitstellen. In einigen Ausführungsformen kann jedoch die Zündkerze 192 weggelassen sein, wie z. B. wo der Motor 10 die Verbrennung durch Selbstzündung oder durch die Einspritzung des Kraftstoffs einleiten kann, wie es bei einigen Dieselmotoren der Fall sein kann.
In einigen Beispielen kann jeder Zylinder des Motors 10 mit einer oder mehreren Kraftstoffeinspritzvorrichtungen konfiguriert sein, um ihnen Kraftstoff bereitzustellen. Als ein nicht einschränkendes Beispiel ist gezeigt, dass der Zylinder 14 zwei Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 166 und 170 enthält. Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 166 und 170 können dafür ausgelegt sein, den von einem Kraftstoffsystem 8 empfangenen Kraftstoff zuzuführen. Das Kraftstoffsystem 8 kann einen oder mehrere Kraftstofftanks, eine oder mehrere Kraftstoffpumpen und einen oder mehrere Kraftstoffverteiler enthalten. Es ist gezeigt, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 direkt an den Zylinder 14 gekoppelt ist, um den Kraftstoff proportional zu der Impulsbreite eines Signals FPW-1, das über einen elektronischen Treiber 168 von der Steuerung 12 empfangen wird, direkt in ihn einzuspritzen. Auf diese Weise stellt die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 das bereit, was als Direkteinspritzung (die im Folgenden als „DI“ bezeichnet wird) des Kraftstoffs in den Verbrennungszylinder 14 bekannt ist. Während 1 zeigt, dass die Einspritzvorrichtung 166 an einer Seite des Zylinders 14 positioniert ist, kann sie sich alternativ über dem Kolben, z. B. in der Nähe der Position der Zündkerze 192, befinden. Eine derartige Position kann, wenn der Motor mit einem Kraftstoff auf Alkoholbasis betrieben wird, aufgrund der geringeren Flüchtigkeit einiger Kraftstoffe auf Alkoholbasis das Mischen und die Verbrennung verbessern. Alternativ kann sich die Einspritzvorrichtung über dem und in der Nähe des Einlassventils befinden, um das Mischen zu verbessern. Der Kraftstoff kann der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 von einem Kraftstofftank des Kraftstoffsystems 8 über eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffverteiler zugeführt werden. Ferner kann der Kraftstofftank einen Druckwandler aufweisen, der der Steuerung 12 ein Signal bereitstellt.
Es ist gezeigt, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 170 anstatt in dem Zylinder 14 in dem Einlasskanal 146 in einer Konfiguration angeordnet ist, die das bereitstellt, was als Kanalkraftstoffeinspritzung (die im Folgenden als „PFI“ bezeichnet wird) in die Einlasskanalöffnung stromaufwärts des Zylinders 14 bekannt ist. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 170 kann den von dem Kraftstoffsystem 8 empfangenen Kraftstoff proportional zu der Impulsbreite eines Signals FPW-2, das über einen elektronischen Treiber 171 von der Steuerung 12 empfangen wird, einspritzen. Es sei angegeben, dass ein einziger Treiber 168 oder 171 für beide Kraftstoff-Einspritzsysteme verwendet werden kann, oder dass mehrere Treiber, z. B. der Treiber 168 für die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 und der Treiber 171 für die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 170, verwendet werden können, wie dargestellt ist.
In einem alternativen Beispiel kann jede der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 166 und 170 als Direkt-Kraftstoffeinspritzvorrichtungen konfiguriert sein, um den Kraftstoff direkt in den Zylinder 14 einzuspritzen. In einem noch weiteren Beispiel kann jede der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 166 und 170 als Kanalkraftstoffeinspritzvorrichtungen konfiguriert sein, um den Kraftstoff stromaufwärts des Einlassventils 150 einzuspritzen. In noch weiteren Beispielen kann der Zylinder 14 nur eine einzige Kraftstoffeinspritzvorrichtung enthalten, die dafür ausgelegt ist, unterschiedliche Kraftstoffe in variierenden relativen Mengen als ein Kraftstoffgemisch von den Kraftstoffsystemen zu empfangen, und die ferner dafür ausgelegt ist, dieses Kraftstoffgemisch entweder als eine Direkt-Kraftstoffeinspritzvorrichtung direkt in den Zylinder oder als eine Kanalkraftstoffeinspritzvorrichtung stromaufwärts der Einlassventile einzuspritzen.
Der Kraftstoff kann während eines einzigen Zyklus des Zylinders durch beide Einspritzvorrichtungen dem Zylinder zugeführt werden. Beispielsweise kann jede Einspritzvorrichtung einen Anteil einer Gesamtkraftstoffeinspritzung, die in dem Zylinder 14 verbrannt wird, zuführen. Ferner können sich die Verteilung und/oder die relative Menge des Kraftstoffs, der von jeder Einspritzvorrichtung zugeführt wird, mit den Betriebsbedingungen ändern, wie z. B. der Motorenlast, dem Klopfen und der Abgastemperatur, wie z. B. hier im Folgenden beschrieben wird. Der über eine Kanalöffnung eingespritzte Kraftstoff kann sowohl während eines Ereignisses offener Einlassventile, eines Ereignisses geschlossener Einlassventile (z. B. im Wesentlichen vor dem Einlasstakt) als auch während des Betriebs sowohl mit offenen als auch mit geschlossenen Einlassventilen zugeführt werden. Ähnlich kann der direkt eingespritzte Kraftstoff z. B. sowohl während eines Einlasstakts als auch teilweise während eines vorhergehenden Auslasshubs, während des Einlasstakts und teilweise während des Verdichtungstakts zugeführt werden. Der eingespritzte Kraftstoff kann demnach sogar für ein einziges Verbrennungsereignis von der Kanal einspritzvorrichtung und der Direkt-Einspritzvorrichtung mit unterschiedlichen Zeitsteuerungen eingespritzt werden. Außerdem können für ein einziges Verbrennungsereignis mehrere Einspritzungen des zugeführten Kraftstoffs pro Zyklus ausgeführt werden. Die mehreren Einspritzungen können während des Verdichtungstakts, des Einlasstakts oder irgendeiner angemessenen Kombination davon ausgeführt werden.
Der Betrieb des Einlassventils 150 soll hierin näher beschrieben werden. Beispielsweise kann das Einlassventil 150 von einer vollständig geöffneten Position in eine vollständig geschlossene Position oder in eine beliebige Zwischenposition bewegt werden. Unter ansonsten gleichen Bedingungen (z. B. Drosselposition, Fahrzeuggeschwindigkeit, Druck usw.) erlaubt die vollständig geöffnete Position, dass mehr Luft von dem Einlasskanal 146 in den Zylinder 14 eintritt als in jeder anderen Position des Einlassventils 150. Umgekehrt kann eine vollständig geschlossene Position verhindern und/oder ermöglichen, dass die geringste Menge an Luft von dem Einlasskanal 146 in den Zylinder 14 eintritt als in jeder anderen Position des Einlassventils 150. Somit können die Positionen zwischen der vollständig geöffneten und vollständig geschlossenen Position ermöglichen, dass variable Mengen an Luft über den Einlasskanal 146 zum Zylinder 14 strömen. In einem Beispiel ermöglicht das Bewegen des Einlassventils 150 in eine geöffnetere Position, dass mehr Luft von dem Einlasskanal 146 zum Zylinder 14 strömt als in seiner anfänglichen Position.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 166 und 170 können unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Diese beinhalten Unterschiede in Größe, zum Beispiel kann eine Einspritzvorrichtung ein größeres Einspritzloch als die andere aufweisen. Andere Unterschiede beinhalten unterschiedliche Sprühwinkel, unterschiedliche Betriebstemperaturen, unterschiedliches Zielen, unterschiedliche Einspritzzeitsteuerung, unterschiedliche Sprüheigenschaften, unterschiedliche Lagen usw., sind aber nicht darauf beschränkt. Außerdem können in Abhängigkeit von dem Verteilungsverhältnis des eingespritzten Kraftstoffs zwischen den Einspritzvorrichtungen 170 und 166 unterschiedliche Wirkungen erreicht werden.
Kraftstofftanks im Kraftstoffsystem 8 können Kraftstoffe unterschiedlicher Kraftstofftypen enthalten, wie beispielsweise Kraftstoffe mit unterschiedlichen Kraftstoffqualitäten und unterschiedlichen Kraftstoffzusammensetzungen. Die Unterschiede können einen unterschiedlichen Alkoholgehalt, unterschiedlichen Wassergehalt, unterschiedliche Oktanzahl, unterschiedliche Verdampfungswärmen, unterschiedliche Kraftstoffgemische und/oder Kombinationen davon usw. beinhalten. In einem Beispiel könnten Kraftstoffe mit unterschiedlichen Verdampfungswärmen Benzin als einen ersten Kraftstofftyp mit einer niedrigeren Verdampfungswärme und Ethanol als einen zweiten Kraftstofftyp mit einer größeren Verdampfungswärme beinhalten. In einem anderen Beispiel kann der Motor Benzin als einen ersten Kraftstofftyp und eine Alkohol enthaltende Kraftstoffmischung, wie beispielsweise E85 (die etwa 85% Ethanol und 15% Benzin umfasst) oder M85 (die etwa 85% Methanol und 15% Benzin umfasst), als einen zweiten Kraftstofftyp verwenden. Andere mögliche Substanzen beinhalten Wasser, Methanol, ein Gemisch aus Alkohol und Wasser, ein Gemisch aus Wasser und Methanol, ein Gemisch von Alkoholen usw.
Die Steuerung 12 ist in 1 als ein Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 106, Eingabe-/Ausgabe-Ports 108, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Eichwerte, das in diesem speziellen Beispiel als ein nichtflüchtiger Nur-Lese-Speicherchip (read-only memory, ROM) 110 zum Speichern von ausführbaren Anweisungen gezeigt ist, einen Schreib-Lese-Speicher (random access memory, RAM) 112, einen Erhaltungsspeicher (keep alive memory, KAM) 114 und einen Datenbus enthält. Die Steuerung 12 kann zusätzlich zu jenen Signalen, die vorher erörtert worden sind, verschiedene Signale von an den Motor 10 gekoppelten Sensoren empfangen, einschließlich der Messung des eingeleiteten Luftmassendurchflusses (MAP) von einem Luftmassendurchflusssensor 122; der Motor-Kühlmittel-Temperatur (ECT) von einem Temperatursensor 116, der an eine Kühlhülse 118 gekoppelt ist; eines Profil-Zündungs-Ansprechsignals (PIP) von einem Hall-Effekt-Sensor 120 (oder einem anderen Typ), der an die Kurbelwelle 140 gekoppelt ist; einer Drosselposition (TP) von einem Drosselpositionssensor; und eines Krümmer-Absolutdrucksignals (MAP) von einem Sensor 124. Das MotordrehzahlSignal, RPM, kann durch die Steuerung 12 aus dem Signal PIP erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor kann verwendet werden, um eine Anzeige des Unterdrucks oder des Drucks in dem Einlasskrümmer bereitzustellen. Die Steuerung 12 kann auf Basis einer Motor-Kühlmittel-Temperatur eine Motortemperatur ableiten.
Wie oben beschrieben, zeigt 1 nur einen Zylinder eines Mehrzylindermotors. Demnach kann jeder Zylinder auf ähnliche Weise seinen eigenen Satz an Einlass-/Auslassventilen, Kraftstoffeinspritzvorrichtung(en), Zündkerze usw. beinhalten. Weiterhin versteht es sich, dass der Motor 10 eine beliebige geeignete Anzahl an Zylindern beinhalten kann, einschließlich 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 oder mehr Zylinder. Ferner kannjeder dieser Zylinder manche oder alle der verschiedenen durch 1 beschriebenen und dargestellten Komponenten in Bezug auf Zylinder 14 beinhalten.
In einigen Beispielen kann es sich bei dem Fahrzeug 5 um ein Hybridfahrzeug mit mehreren Drehmomentquellen, die einem oder mehreren Fahrzeugrädern 55 zur Verfügung stehen, handeln. In anderen Beispielen handelt es sich bei dem Fahrzeug 5 um ein herkömmliches Fahrzeug mit lediglich einem Motor. In dem gezeigten Beispiel beinhaltet das Fahrzeug 5 den Motor 10 und eine elektrische Maschine 52. Die elektrische Maschine 52 kann ein Motor oder ein Motor/Generator sein. Die Kurbelwelle 140 des Motors 10 und die elektrische Maschine 52 sind mittels eines Getriebes 54 mit den Fahrzeugrädern 55 verbunden, wenn eine oder mehrere Kupplungen 56 eingekuppelt sind. In dem dargestellten Beispiel ist eine erste Kupplung 56 zwischen der Kurbelwelle 140 und der elektrische Maschine 52 bereitgestellt und eine zweite Kupplung 56 ist zwischen der elektrische Maschine 52 und dem Getriebe 54 bereitgestellt. Die Steuerung 12 kann ein Signal an einen Aktuator jeder Kupplung 56 senden, um die Kupplung einzukuppeln oder auszukuppeln, um so die Kurbelwelle 140 mit bzw. von der elektrischen Maschine 52 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder zu trennen und/oder um die elektrische Maschine 52 mit bzw. von dem Getriebe 54 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder zu trennen. Bei dem Getriebe 54 kann es sich um einen Getriebekasten, ein Planetenradsystem oder eine weitere Getriebeart handeln. Der Antriebsstrang kann auf verschiedene Weisen konfiguriert sein, einschließlich als ein Parallel-, Reihen- oder Reihen-Parallel-Hybridfahrzeug.
Die elektrische Maschine 52 nimmt elektrische Energie von einer Traktionsbatterie 58 auf, um den Fahrzeugrädern 55 Drehmoment bereitzustellen. Die elektrische Maschine 52 kann ebenfalls als Generator betrieben werden, um zum Beispiel während eines Bremsbetriebs elektrische Energie zum Aufladen der Batterie 58 bereitzustellen.
Die Steuerung 12 nimmt von den verschiedenen Sensoren der 1 Signale auf und verwendet die verschiedenen Aktuatoren der 1, um den Motorbetrieb basierend auf den empfangenen Signalen und im Speicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen anzupassen. Beispielsweise kann das Anpassen der Sauerstoffströmung zum zweiten Katalysator 182 und zur Abgasreinigungsvorrichtung das Anpassen eines Aktuators des Einlassventils 150 beinhalten, um die Oxidation des zweiten Katalysators 182 und der Abgasreinigungsvorrichtung 178 anzupassen.
Nun, bezugnehmend auf 2, ist das Fahrzeug 7 der 1 gezeigt. Demnach sind die zuvor vorgestellten Komponenten in den nachfolgenden Figuren ähnlich nummeriert. Das Fahrzeug 7 umfasst den Motor 10, der über den Auslasskanal 148 fluidisch mit dem ersten Katalysator 184, dem zweiten Katalysator 182 und der Abgasreinigungsvorrichtung 178 gekoppelt ist. Wie oben beschrieben kann der erste Katalysator 184 in der eng gekoppelten Lage angeordnet sein und der zweite Katalysator 182 und die Abgasreinigungsvorrichtung 178 können im weit entfernten Fahrzeugunterboden angeordnet sein.
Der erste Katalysator 184 kann hierin als ein eng gekoppelter Katalysator 184 bezeichnet werden, der zweite Katalysator 182 kann als eine Kohlenwasserstoff (HC)-Falle 182 bezeichnet werden und die Abgasreinigungsvorrichtung 178 kann als ein Dreiwegekatalysator (TWC) 178 bezeichnet werden. Der eng gekoppelte Katalysator 184 kann sich zwischen 5-15 Zoll stromabwärts des Motors 10 befinden. In einigen Ausführungsformen kann sich der eng gekoppelte Katalysator 184 zwischen 7-13 Zoll stromabwärts des Motors 10 befinden. In einigen Ausführungsformen kann sich der eng gekoppelte Katalysator 184 zwischen 9-11 Zoll stromabwärts des Motors 10 befinden. In einem Beispiel befindet sich der eng gekoppelte Katalysator 10 Zoll stromabwärts des Motors. Die HC-Falle 182, die sich stromabwärts des eng gekoppelten Katalysators und stromaufwärts des TWC befindet, kann sich mit einem Abstand von über 10 Zoll stromabwärts des eng gekoppelten Katalysators 184 befinden. In einigen Ausführungsformen befindet sich die HC-Falle 182 mit einem Abstand von über 15 Zoll stromabwärts des eng gekoppelten Katalysators 184.
Die HC-Falle 182 und der TWC 178 können Abgastemperaturen unterliegen, die niedriger sind als Temperaturen, denen der erste Katalysator 184 unterliegt. Als ein Beispiel kann der erste Katalysator 184 Abgastemperaturen zwischen 840 bis 880 °C unterliegen, während die HC-Falle 182 und der TWC 178 Abgastemperaturen zwischen 740 bis 840 °C unterliegen können. Dieser Temperaturunterschied kann dazu führen, dass der erste Katalysator 184 schneller degradiert als die HC-Falle 182 und der TWC 178. Demnach kann sich das Fahrzeug 7 nach einem Meilenschwellenwert, bei dem es wahrscheinlich ist, dass der erste Katalysator 184 degradiert wird, mehr auf die HC-Falle 182 und den TWC 178 verlassen, um NOx und HC-Emissionen vor allem unter Kaltstartbedingungen zu behandeln. Der Meilenschwellenwert kann auf einer Anzahl vom Fahrzeug gefahrener Meilen (z. B. 150.000 Meilen) basieren, die mit einer Abnahme der katalytischen Aktivität des ersten Katalysators 184 assoziiert werden kann, die groß genug ist, dass Emissionen nicht mehr im gewünschten Maße reduziert werden. Somit kann die Degradierung des ersten Katalysators 184 eine Reduzierung der katalytischen Aktivität in einem Ausmaß beinhalten, bei dem der erste Katalysator 184 die Abgasemissionen nicht in dem gewünschten Maße behandelt.
Die HC-Falle 182 kann einen porösen Zeolith mit einem oder mehreren Edel- oder Basis-Übergangsmetallen, mit denen der Zeolith beschichtet oder imprägniert sein kann, umfassen. Das HC-Fallen-Adsorbermaterial kann relativ sauer sein, um Wasser- und Kohlenwasserstoffemisisionen vom Motor zu speichern. Als ein Beispiel kann das HC-Fallen-Adsorbermaterial einen Aluminiumsilikat-Zeolith mit einem Si/Al₂-Verhältnis von weniger als 40 umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann die HC-Falle 182 ferner ein oder mehrere Metalle umfassen, um die Adsorption und Umwandlung von Kohlenwasserstoffen und Wasser zu unterstützen. Beispielsweise kann der Zeolith ein Gerüst und ausgetauschte oder imprägnierte Metalle umfassen, wobei die Metalle Azidität oder Wasseradsorptionseigenschaften bereitstellen, obwohl das Zeolithgerüst Si/Al₂ größer als 40 ist und ansonsten nur eine beschränkte oder keine Wasseraffinität aufweisen würde. In einigen Beispielen kann der Zeolith ein Si/Al₂-Verhältnis umfassen, das geringer als 40 ist, und ein oder mehrere Metalle, die konfiguriert sind, um Wasseradsorption zu unterstützen. Das Si/Al₂-Verhältnis kann zwischen 5 und 40 liegen. In einigen Ausführungsformen kann das Si/Al₂-Verhältnis zwischen 5 und 20 liegen. In einigen Ausführungsformen kann das Si/Al₂-Verhältnis kann zwischen 5 und 10 liegen.
Der HC-Fallen-Zeolith kann einen Washcoat umfassen, der 20 bis 100 g/ft³ an Platingruppenmetallen (PGM) umfasst, wobei eine Mehrheit der Zusammensetzung der PGM Pd ist. In einigen Ausführungsformen kann der Washcoat 20 bis 70 g/ft³ PGM umfassen. In einigen Ausführungsformen kann der Washcoat 30 bis 60 g/ft³ PGM umfassen. In einem Beispiel sind es genau 50 g/ft³ PGM. Die PGM können mehr als 50 % Pd beinhalten. In einigen Ausführungsformen beinhalten die PGM zusätzlich oder alternativ zwischen 50 und 100 % Pd. In einigen Ausführungsformen beinhalten die PGM zusätzlich oder alternativ zwischen 70 und 100 % Pd. Zusätzlich oder alternativ beinhalten in einigen Ausführungsformen die PGM zwischen 85 und 95 % Pd. In einem Beispiel ist mindestens 94 % Pd in der PGM-Washcoat enthalten. Da es stromabwärts eine Nachbehandlungsvorrichtung gibt, kann die HC-Falle 182 ohne der TWC-Schicht (z. B. einem PNA) oder ohne Metallen im Zeolith sein oder ein anderes Adsorbermaterial sein, solange es wirksam Wasser abfängt.
Der TWC 178 kann eine hohe Beladung und Dispersion katalytisch aktiver Materialien umfassen, einschließlich aber nicht beschränkt auf eines oder mehrere von Rh, Pd, Cu und Ag. Während es den Durchschnittsfachleuten bekannt ist, dass ionisches Pd im Zeolith NOx in mageren (Diesel) Abgasanwendungen speichert, kann Rh gegenüber Pd in stöchiometrischen (Benzin) Abgasanwendungen bevorzugt werden, da reduziertes Pd im Gegensatz zu Rh bevorzugt CO anstatt NOx adsorbiert. Diese Metalle können durch Sprühen einer Washcoat auf den Zeolith des TWC 178, Zeolith-Ionenaustausch und/oder Imprägnieren eingebracht werden. Diese katalytisch aktiven Materialien können dazu fähig sein, chemisorbiertes NOx, wie beispielsweise Nitrosyl-Spezies (z. B. Pd-NO) oder dissoziierte Spezies (z. B. Rh-N und Rh-O), zu bilden. Die katalytisch aktiven Materialien können beim Erreichen einer katalytischen NOx-Reduktionstemperatur NOx-Verbindungen freisetzen und/oder desorbieren. In einem Beispiel ist die katalytische Reduktionstemperatur 200 °C. Daher wird NOx in Verbindung mit einem Reduktionsmittel (d. h. CO, HC), das im unterstöchiometrischen Abgas in der weit entfernten Unterbodenlage vorliegt, zu N₂ reduziert. Anders ausgedrückt können die NOx-Verbindungen nach ihrer Reduktion vom TWC freigesetzt werden. In einem Beispiel wird NOx solange nicht vom TWC freigesetzt bis es zu N₂ reduziert worden ist.
Der TWC 178 kann eine hohe Beladung und Dispersion reduzierbarer Sauerstoffspeichermaterialien umfassen, wie beispielsweise Cer-Zirkon-Oxid (CZO). Einmal reduziert, stellt CZO ein Reservoir an Sauerstofflücken bereit, die bei niedrigen Temperaturen mit O vom gespeicherten NOx aufgefüllt werden können. NOx-Adsorption an CZO-Sauerstofflücken kann ohne Dissoziierung stattfinden und kann vom gasförmigen Reduktionsmittel erfordern, die NO_x Reduzierung zu N₂ unterstützt von Edelmetallen fortzuführen. Alternativ kann reduziertes CZO durch adsorbiertes O vom vorher am Rh dissoziierten NOx reoxidiert werden, wodurch mehr Stellen zur Rh-NOx-Adsorption geschaffen werden.
In einigen Beispielen eines Motorabgasnachbehandlungssystems, bei denen keine Wasseradsorbermaterialien vorliegen, kann das durch Kraftstoffverbrennung erzeugte Abgas Wasser umfassen, wobei das Wasser Stellen der TWC-Washcoatmaterialien füllen und um aktive Stellen, die konfiguriert sind, NOx zu adsorbieren, konkurrieren kann. Wasser kann nämlich an die katalytisch aktiven Materialien des TWC 178 koordinieren, sodass sich der TWC 178 nicht mehr in einem katalytisch reaktiven Zustand befindet, um NOx adsorbieren zu können. Um dieses Problem zu lösen, ist die HC-Falle 182 konfiguriert, einen Schwellenwert an Wasser stromaufwärts des TWC 178 einzufangen, sodass die TWC 178-Materialien fähig sein können, NOx während eines Kaltstarts in einer relativ trockenen Umgebung einzufangen, wobei ihre aktiven Stellen relativ konkurrenzlos sind. Wenn das NOx erst einmal am TWC 178 adsorbiert ist, kann Wasser in den TWC 178 eintreten, ohne das darin chemisorbierte NOx zu ersetzen.
Anders ausgedrückt, können Wasser und NOx miteinander konkurrieren, um an katalytisch aktive Materialien des TWC 178 gebunden zu werden. Wenn jedoch erst einmal Wasser oder NOx an die PGM des TWC 178 gebunden ist, werden sie nicht freigesetzt, bis eine Schwellenwerttemperatur erreicht wird (z. B. 200 °C). Aus diesen Gründen kann eine Dimensionierung der HC-Falle 182 und des TWC 178 koordiniert werden, um NOx-Emissionen unter Motorbedingungen, die anfällig für einen hohen Motor-NOx-Ausstoß sind (z. B. bei einem Kaltstart), ausreichend zu behandeln. Als ein Beispiel kann für einen Kaltstart, der zwischen 0-60 Sekunden andauert, der TWC 178 dimensioniert sein, um eine Menge an NOx einzufangen, die einer Menge an NOx entspricht, die während des Kaltstarts durch den Motor für 60 Sekunden freigesetzt wird. Die HC-Falle 182 kann gleichermaßen dimensioniert sein, um eine Menge an Wasser, die für 60 Sekunden durch den Motor freigesetzt wird, einzufangen. In einigen Beispielen kann die HC-Falle 182 dimensioniert sein, um noch mehr Wasser einzufangen als die Menge des Wassers, die für 60 Sekunden durch den Motor freigesetzt wird, um die Umgebungsfeuchtigkeit neben anderen Faktoren (z. B. in Fahrzeugleitungen vorhandenes Kondensat) zu berücksichtigen. Auf diese Weise kann die HC-Falle 182 dimensioniert sein, um Wasser für eine Zeitdauer, die lang genug ist, damit der TWC 178 eine Mehrheit, wenn nicht das gesamte, vom Motor ausgegebene NOx, das unter einem oder mehreren Motor-Betriebsparametern erzeugt wird, adsorbieren zu können. Die HC-Falle 182 und der TWC 178 können sich nebeneinander befinden. Für zwei separat beschichtete Monolithsubstrate können der Auslass der HC-Falle 182 und der Einlass des TWC 178 in Flächenkontakt miteinander sein. Alternativ können sie auf demselben Monolithsubstrat zonenbeschichtet sein und zwar mit Adsorbermaterialien (d. h. Zeolith, HC-Falle oder PNA) in der vorderen Zone und der TWC in der hinteren Zone oder sie können in Schichten auf demselben Substrat mit TWC-Materialien unter Adsorbermaterialien oder vermischt beschichtet sein.
In einem Beispiel kann die HC-Falle 182 einen passiven NOx-Adsorber (PNA) umfassen, der mit TWC-Materialien und 50 g/ft³ PGM (Pd/Rh), die über dem Adsorbens und den TWC-Washcoats verteilt sind, beschichtet ist. Der TWC kann 150 g/ft³ PGM (Pd/Rh) umfassen. Der PNA der HC-Falle 182 kann fungieren, um Wasser in einer Abgasströmung einzufangen, was dem TWC ermöglicht, NOx einzufangen.
In einigen Ausführungsformen kann die HC-Falle 182 2-7 g/in³ des oben beschriebenen Zeolithmaterials, 1-4 g/in³ eines TWC-Materials (z. B. eines mit TWC 178 vergleichbaren Materials), 0,01 bis 10 Gew.-% Basis-Übergangsmetalle und 1-200 g/ft³ Platingruppenmetalle umfassen. In einem Beispiel kann die HC-Falle 182 genau 4,5 g/in³ des Zeolithmaterials, 2,5 g/in³ eines TWC-Materials, 1 Gew.-% Basis-Übergangsmetalle und 100 g/ft³ Platingruppenmetalle umfassen. Der TWC 178 kann im Wesentlichen mit der HC-Falle identisch sein oder sich von ihr unterscheiden. Beispielsweise kann der TWC 178 Bariumhydroxid umfassen, während die HC-Falle 182 es nicht umfassen muss. Bariumhydroxid kann eine NOx-Adsorption unterstützen, während es HC-Oxidationsfähigkeiten degradiert. Bezüglich der Edelmetalle kann die HC-Falle 182 einen größeren Anteil an Pd und/oder Pt umfassen, wohingegen der TWC 178 einen größeren Anteil an Rh umfassen kann. Die Unterschiede zwischen den beiden können somit auf der Basis einer Bevorzugung, NOx einzufangen, was mit dem TWC 178 assoziiert werden kann, und einer Bevorzugung, HC zu oxidieren, was mit der HC-Falle 182 assoziiert werden kann, entstehen.
Der Sauerstoffsensor 186 kann zwischen der HC-Falle 182 und dem TWC 178 angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ kann eine Lücke zwischen der HC-Falle und dem TWC 178 angeordnet sein, wobei der Sauerstoffsensor 186 in der Lücke angeordnet sein kann.
Das Fahrzeug 7 kann ferner einen Temperatursensor 187 umfassen, der stromaufwärts der HC-Falle 182 angeordnet ist, und einen Temperatursensor 188, der stromabwärts des TWC 178 angeordnet ist. In einem Beispiel können Motor-Betriebsparameter auf der Basis von Rückmeldungen von dem einen oder mehreren Temperatursensoren 187, 188 und vom Sauerstoffsensor 186 angepasst werden. Beispielsweise können dann, wenn einer oder mehrere der Temperatursensoren anzeigen, dass die TWC-Temperatur höher als die NOx-Reduktionstemperatur ist, Motor-Betriebsparameter angepasst werden, um der HC-Falle 182 zu ermöglichen, HC zu behandeln, anstatt Wasser einzufangen. Diese Anpassungen zusammen mit anderen Anpassungen auf der Basis von Rückmeldungen vom Sauerstoffsensor werden nachfolgend mit Bezug auf 2 näher beschrieben.
Nun, bezugnehmend auf 3, wird ein Verfahren 300 zur Vorkonditionierung der HC-Falle und des TWC basierend auf einem oder mehreren Motor-Betriebsparametern gezeigt. Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 300 und der restlichen hierin enthaltenen Verfahren können durch eine Steuerung auf Basis von Anweisungen, die in einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, und in Verbindung mit Signalen, die von Sensoren des Motorsystems empfangen werden, wie beispielsweise von den oben mit Bezug auf 1 beschriebenen Sensoren, ausgeführt werden. Die Steuerung kann Motor-Aktuatoren des Motorsystem nutzen, um den Motorbetrieb gemäß den nachfolgend beschriebenen Verfahren anzupassen.
In einem Beispiel sind das Verfahren 300 und die hierin enthaltenen anderen Verfahren als Reaktion auf eine Degradierung der eng gekoppelten Katalysatoren (z. B. des ersten Katalysators 184 der 1) ausgeführt. Die Degradierung eines oder mehrerer der eng gekoppelten Katalysatoren kann als Reaktion auf eine oder mehrere der überschrittenen Schwellenwert-Fahrzeuglaufleistung, der Katalysatortemperatur, die sich unter dem Aktivierungsschwellenwert befindet, und einer Rückmeldung von einem Abgassensor bestimmt werden. Beispielsweise kann der Abgassensor ein sich stromabwärts der eng gekoppelten Katalysatoren befindlicher NOx-Sensor sein, wobei der NOx-Sensor eine Menge an NOx, die durch die eng gekoppelten Katalysatoren entweicht und einen Schwellenwert überschreitet, detektiert. Demnach können die eng gekoppelten Katalysatoren degradieren und das Fahrzeug kann beginnen, sich auf die HC-Falle und den TWC, die in dem weit entfernten Fahrzeugunterboden angeordnet sind (z. B. HC-Falle 182 und TWC 178), zu verlassen.
Das Verfahren 300 startet bei 302, wobei das Verfahren 300 das Bestimmen, Schätzen und/oder Messen aktueller Motor-Betriebsparameter beinhaltet. Aktuelle Motor-Betriebsparameter können eine oder mehrere der folgenden beinhalten: eine Katalysatortemperatur, eine Motorauszeit, eine Drosselposition, eine Motortemperatur, eine Motordrehzahl, einen Krümmerdruck, eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Abgasrückführungsdurchflussrate und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, sind aber nicht darauf beschränkt.
Das Verfahren 300 kann zu 304 fortfahren, wobei das Verfahren 300 das Bestimmen, ob ein nachfolgender Motorstart ein Kaltstart sein wird, beinhaltet. Der Motorstart kann ein Kaltstart sein, wenn eine Motortemperatur niedriger als eine Schwellenwerttemperatur ist. Die Schwellenwerttemperatur kann einer Kraftstoffverdampfungsemperatur bei Normaldruck entsprechen, sodass, wenn die Umgebungsmotortemperatur niedriger als die Kraftstoffverdampfungsemperatur ist, der Motor einen Kaltstart durchlaufen kann. Somit kann der Motor einen Kaltstart durchlaufen, wenn die Motortemperatur niedriger als ein unteres Ende des gewünschten Motorbetriebstemperaturbereichs für Benzinkraftstoffverdampfung (z. B. 88 °C) ist. Zusätzlich oder alternativ kann die Schwellenwerttemperatur auf einer gewünschten Katalysatorbetriebstemperatur basieren, wobei die gewünschte Katalysatorbetriebstemperatur eine Temperatur über 200 °C ist.
Die obigen Bedingungen können für einen nachfolgenden Motorstart basierend auf Rückmeldungen von einem oder mehreren eines Navigationssystems, Temperatursensoren, in einer Lookup-Tabelle gespeicherten Daten und dergleichen bestimmt werden. Beispielsweise kann das Navigationssystem in der Lage sein, sowohl eine aktuelle Umgebungstemperatur zu bestimmen als auch eine Vorhersage über zukünftige Umgebungsbedingungen (z. B. eine 5-Tage-Vorhersage) zu treffen. Demnach kann das Navigationssystem bestimmen, dass bei einem nachfolgenden Motorneustart wahrscheinlich ein Kaltstart stattfinden wird, wenn die Umgebungstemperatur kalt ist (z. B. niedriger als 20 °C).
Zusätzlich oder alternativ können die Temperatursensoren periodisch zwischen einem vorhergehenden Motorstopp-Ereignis und dem nachfolgenden Motorstart Rückmeldungen bereitstellen. Beispielsweise können die Temperatursensoren periodisch bezüglich einer Temperatur eines oder mehrerer eines Motor-Kühlmittels, einer Unterboden-HC-Falle und eines Unterboden-TWC Rückmeldungen bereitstellen. Falls, zum Beispiel, die Motor-Kühlmittel-Temperatur in dem Zeitraum zwischen dem vorhergehenden Motorstopp und dem nachfolgenden Motorstart unter die Umgebungstemperatur fällt, dann kann bestimmt werden, dass der nachfolgende Motorstart ein Kaltstart sein wird.
Zusätzlich oder alternativ können Daten, die in einer Lookup-Tabelle gespeichert sind, verwendet werden, um zu bestimmen, ob der nachfolgende Motorstart ein Kaltstart sein wird. Beispielsweise kann die Lookup-Tabelle eine Multi-Input-Lookup-Tabelle sein, wobei die Bedingungen vor dem nachfolgenden Motorstart zum Aufsuchen von Daten in der Lookup-Tabelle eine Tageszeit, eine Umgebungstemperatur, ein Ort und dergleichen beinhalten können. Beispielsweise kann, falls ein Fahrzeug an einem bekannten Ort abgeschaltet ist, wobei die Abschaltung länger als eine Schwellenwertzeitdauer (z. B. über 2 Stunden) dauern kann, bestimmt werden, dass der nachfolgende Motorstart ein Kaltstart sein kann. Zusätzlich oder alternativ kann, falls der Motor für eine Zeitspanne abgeschaltet ist (z. B. 24:00 bis 5:00 Uhr), dann bestimmt werden, dass der nachfolgende Motorstart ein Kaltstart sein wird.
Falls bei 304 das Verfahren 300 bestimmt, dass der nachfolgende Motorstart ein Kaltstart sein wird, dann kann das Verfahren 300 zu 306 fortfahren, um eine fette Vorkonditionierung der HC-Falle und des TWC, die im weit entfernten Fahrzeugunterboden angeordnet sind, auszuführen. Dies wird in 4 weiter beschrieben.
Falls das Verfahren 300 bei 304 bestimmt, dass der nachfolgende Motorstart kein Kaltstart sein wird, dann fährt das Verfahren 300 zu 308 fort, um zu bestimmen, ob eine Menge an Wasser, die bei einem nachfolgenden Motorstart vorliegt, größer als ein Wasser-Schwellenwert sein wird. In einem Beispiel basiert der Wasser-Schwellenwert auf einer Menge an Wasser, für die die im weit entfernten Fahrzeugunterboden angeordnete HC-Falle konfiguriert ist, diese zu speichern. Der Wasser-Schwellenwert kann eine Zahl ungleich Null sein. In einigen Beispielen kann die Menge an Wasser, welche beim nachfolgenden Motorstart vorliegt, auf Rückmeldungen von einem oder mehreren eines Feuchtigkeitssensors eines Ladeluftkühlers (charge air cooler, CAC), eines Feuchtigkeitssensors eines AGR-Kühlers und Informationen, die in einer Lookup-Tabelle gespeichert sind, basieren. Bei einem Beispiel kann, falls eine größere Menge an Kondensat im CAC vorliegt als ein Schwellenwert, die Menge an Wasser, die bei einem nachfolgenden Motorstart vorliegen wird, größer sein als der Wasser-Schwellenwert. Die HC-Falle könnte demnach nicht in der Lage sein, ausreichend Wasser für eine Schwellenwert-Zeitdauer (z. B. 1-60 Sekunden) abzufangen, damit der TWC eine ausreichende Menge an NOx einfängt. Anders ausgedrückt, kann Wasser durch die HC-Falle dringen, wenn die Menge an Wasser größer als der Wasser-Schwellenwert ist, wobei das Wasser an Oberflächen des TWC gebunden werden und NOx-Adsorption verhindern kann.
Falls die Menge an Wasser, die beim nachfolgenden Motorstart vorliegt, größer als ein Wasser-Schwellenwert sein wird, dann kann das Verfahren 300 von 308 zu 306 fortfahren, um eine fette Vorkonditionierung der HC-Falle und des TWC auszuführen, wie unter Bezugnahme auf 4 näher beschrieben werden wird.
Falls die Menge an Wasser, die beim nachfolgenden Motorstart vorliegt, geringer als der oder gleich dem Wasser-Schwellenwert sein wird, dann kann das Verfahren 300 von 308 zu 310 fortfahren, um eine magere Vorkonditionierung der HC-Falle und/oder des TWC auszuführen. Die magere Vorkonditionierung der HC-Falle und/oder des TWC wird unter Bezugnahme auf 5 näher beschrieben.
Nun, bezugnehmend auf 4, wird ein Verfahren 400 zum Ausführen einer fetten Vorkonditionierung der HC-Falle und des TWC gezeigt. Wie oben beschrieben, kann das Verfahren 400 nach 306 des Verfahrens 300 der 3 starten. Das Verfahren 400 kann demnach unter der Annahme starten, dass der NOx-Ausstoß des Motors höher sein kann und/oder die NOx-Adsorptionsfähigkeiten des TWC aufgrund eines hohen Wassergehalts beim nachfolgenden Motorstart verringert sein können. Durch das Ausführen der fetten Vorkonditionierung kann der TWC in einen chemischen Zustand rückgeführt werden, der besser zum Einfangen von NOx geeignet ist.
Durch kontinuierliches Betreiben unter leicht fetten Verhältnissen, wie nachfolgend unter Bezugnahme auf die Beschreibung der 4 beschrieben werden wird, kann die fette Vorkonditionierung sowohl die HC-Falle als auch den TWC (z. B. HC-Falle 182 und TWC 178 der 2) erreichen. Abgasbedingungen stromabwärts eines eng gekoppelten Katalysators (z. B. des ersten Katalysators 184) können aufgrund des Sauerstoffverbrauchs am eng gekoppelten Katalysator fetter sein als Abgasbedingungen stromaufwärts des eng gekoppelten Katalysators. Das Betreiben unter leicht mageren Verhältnissen kann demnach ein Betreiben mit Lambda-Werten zwischen 0,95 und 1,05 beinhalten, wobei die Lambda-Werte durch einen Abgassensor stromaufwärts des eng gekoppelten Katalysators geschätzt werden. Reduktionsmittel (CO, CH₄ und dergleichen) können zur HC-Falle und zum TWC strömen, wobei die Reduktionsmittel ein oder mehrere Materialien der HC-Falle und des TWC regenerieren können.
Das Verfahren 400 startet bei 402, wobei das Verfahren 400 ein leicht fettes Verbrennen beinhalten kann. Leicht fettes Verbrennen kann ein Luft-Kraftstoff-Verhältniss beinhalten, das geringer als 1,0 ist. Wie Durchschnittsfachleuten bekannt ist, entspricht ein Luft-Kraftstoff-Verhältniss von 1,0 einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältniss, Luft-Kraftstoff-Verhältnisse geringer als 1,0 werden als fett und Luft-Kraftstoff-Verhältnisse größer als 1,0 werden als mager betrachtet. Fette Luft-Kraftstoff-Verhältnisse weisen im Vergleich zu mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnissen eine größere Menge an Kraftstoff bezüglich einer Luftmenge auf. Ein Bereich des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, in dem die leicht fette Verbrennung stattfindet, ist 0,9 bis 0,99. In einigen Ausführungsformen ist der Bereich von 0,93 bis 0,99. Zusätzlich oder alternativ ist der Bereich in einigen Ausführungsformen von 0,95 bis 0,99. In einem Beispiel ist die leicht fette Verbrennung genau 0,95. Die leicht fette Verbrennung ist in einem Beispiel unter allen Verbrennungsbedingungen des Motors implementiert. Somit kann die leicht fette Verbrennung während hoher Lasten, mittlerer Lasten, niedriger Lasten, des Leerlaufs und dergleichen stattfinden. Während eines Schubabschaltungsereignisses (z. B. DFSO, Start/Stopp und dergleichen) kann der Einlassventilbetrieb angepasst werden, sodass das Einlassventil weniger geöffnet und/oder geschlossen ist. In einem Beispiel befindet sich der Einlassventilbetrieb während einer Schubabschaltung in einer vollständig geschlossen Position, wobei Einlassluft nicht zur Verbrennungskammer strömt (z. B. Einlassventil 150 und Verbrennungskammer 14 der 1). Somit kann eine fette Abgasumgebung durchgehend durch die Nachbehandlungsvorrichtungen (z. B. HC-Falle 182 und TWC 184 der 2) strömen, wodurch daran angeordnete reaktive Elemente reduziert werden.
Das Verfahren 400 kann zu 404 fortfahren, wobei das Verfahren das Überwachen eines Luftstroms zum weit entfernten Fahrzeugunterboden beinhaltet. Wie oben unter Bezugnahme auf 2 beschrieben, kann der weit entfernte Fahrzeugunterboden eine HC-Falle 182 und einen TWC 178 enthalten. Die Menge an Luft, die zu den Nachbehandlungsvorrichtungen strömt, kann auf Basis von Rückmeldungen von mindestens einem Sauerstoffsensor, der direkt stromabwärts des ersten Katalysators (z. B. der erste Katalysator 184 der 2) angeordnet ist, geschätzt werden. In einigen Beispielen kann der Einlassventilbetrieb als Reaktion auf die Menge an Luft, die zu den Nachbehandlungsvorrichtungen strömt, angepasst werden. Beispielsweise kann, falls die Menge an Luft zu hoch für die fette Vorkonditionierung ist, um die Nachbehandlungsvorrichtungen zu reduzieren, das Einlassventil zu geschlosseneren Positionen bewegt werden, um die Menge an strömender Luft zu verringern.
Das Verfahren 400 kann zu 406 fortfahren, wobei das Verfahren das Bestimmen, ob die Nachbehandlungsvorrichtungen ausreichend reduziert sind, beinhaltet. In einigen Ausführungsformen kann die Bestimmung auf Daten, die in einer Multi-Input-Lookup-Tabelle gespeichert sind, basieren, wobei die Inputs die Fahrzeuglaufleistung, den Motor-NOx-Ausstoß, die Abgasfeuchtigkeit, die Abgastemperatur und dergleichen beinhalten können. In einigen Ausführungsformen kann zusätzlich oder alternativ die Bestimmung auf der Durchführung der mageren Vorkonditionierung für eine Schwellenwert-Zeitdauer basieren, wobei die Schwellenwert-Zeitdauer auf einer Zeitdauer basiert, die ausreicht, um leicht fett zu operieren und die Nachbehandlungsvorrichtungen zu reduzieren. Die Schwellenwert-Zeitdauer kann sich als Reaktion auf eine fettere fette Vorkonditionierung verringern und kann sich als Reaktion auf eine weniger fette Vorkonditionierung verlängern. Zusätzlich oder alternativ kann sich die Schwellenwert-Zeitdauer als Reaktion auf die Menge an Luft, die zu den Nachbehandlungsvorrichtungen strömt, verlängern.
Falls die Vorrichtungen nicht ausreichend reduziert sind, kann das Verfahren fortfahren, die fette Vorkonditionierung auszuführen. Falls die Vorrichtungen ausreichend reduziert sind, dann kann die fette Vorkonditionierung beendet werden und das Luft-Kraftstoff-Verhältniss kann basierend auf einer Anforderung eines Fahrers und/oder anderen MotorBetriebsbedingung angepasst werden.
In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren 400 zusätzlich oder alternativ eine oder mehrere prädiktive Bedingungen beinhalten, wobei die fette Vorkonditionierung intrusiv ausgeführt wird. Beispielsweise kann eine prädiktive Bedingung das Bestimmen, ob ein Motorstopp-Ereignis innerhalb eines Schwellenwertes stattfindet, beinhalten. Der Schwellenwert kann auf einer oder mehreren einer Schwellenwert-Zeitdauer, einer Schwellenwert-Laufleistung oder einer Kombination der beiden basieren. Die Schwellenwertzeit kann auf einer vorher bestimmten Zeitdauer basieren, die ausreicht, um eine fette Vorkonditionierung der HC-Falle und des TWC zu vollenden. Gleichermaßen kann die Schwellenwert-Laufleistung auf einer Laufleistung basieren, die notwendig ist, um die fette Vorkonditionierung der HC-Falle und des TWC zu vollenden. Es versteht sich jedoch, dass die fette Vorkonditionierung während eines Leerlaufs und anderer Fahrzeugereignisse stattfinden kann, wobei die Fortbewegung des Autos im Wesentlichen Null ist. Ein Zielort kann in ein Navigationssystem eingegeben werden, wobei der Schwellenwert zum Motorstopp-Ereignis auf einem spezifischen Ort entlang einer Route zum Zielort basieren kann. Der spezifische Ort kann mit einer Route assoziiert werden, die zu 90-95 % vollendet ist. Auf diese Weise können 5-10 % der Route zur Durchführung der fetten Vorkonditionierung verwendet werden. Zusätzlich oder alternativ kann der Schwellenwert eine Zeit sein, bevor das Fahrzeug ein Stopplicht erreicht.
Zusätzlich oder alternativ kann, falls der Zielort nicht in das Navigationssystem eingegeben wurde, das Navigationssystem einen beabsichtigten Endzielort vorhersagen. Das Vorhersagen des Endzielorts kann das Überwachen einer von einem Fahrzeugführer zurückgelegten aktuellen Route und das Vergleichen der aktuellen Route mit bekannten Routen, die in einem Speicher gespeichert sind oder in Echtzeit bestimmt werden, beinhalten. Als ein Beispiel kann die Navigation in Echtzeit eine Route zwischen einem aktuellen Fahrzeugort und einem abgespeicherten bekannten Zielort (z. B. „nach Hause“) bestimmen. Falls die aktuelle Route mit der in Echtzeit bestimmten Route übereinstimmt, dann kann das Fahrzeug vorhersagen, dass der abgespeicherte bekannte Zielort derselbe ist wie der beabsichtigte Endzielort.
Nun, bezugnehmend auf 5 wird ein Verfahren 500 zum Ausführen der mageren Vorkonditionierung der Nachbehandlungsvorrichtungen gezeigt. Die magere Vorkonditionierung kann der HC-Falle ermöglichen, daran gespeicherte HC freizusetzen.
Das Verfahren 500 startet bei 502, Schritt 310 des Verfahrens 300 der 3 folgend, wobei das Verfahren 500 ein leicht mageres Verbrennen beinhalten kann. Das leicht magere Verbrennen kann ein Verbrennen bei oder über einem Lambda von 1,0. beinhalten. In einigen Ausführungsformen kann der Lambda-Wert zwischen 1,0 und 1,1 sein. In einigen Ausführungsformen kann der Lambda-Wert zusätzlich oder alternativ zwischen 1,0 und 1,05 sein. In einigen Ausführungsformen kann der Lambda-Wert zusätzlich oder alternativ zwischen 1,0 und 1,02 sein. Leicht mageres Verbrennen kann das Anpassen eines oder mehrerer Motor-Betriebsparameter beinhalten, wobei der eine oder die mehreren Motor-Betriebsparameter eine oder mehrere eines Anpassens einer Drossel in eine geöffnetere Position, ein Reduzieren des primären Einspritzdrucks, ein Reduzieren eines zweiten Einspritzdrucks und ein Vergrößern einer Einlassventilöffnung beinhalten kann.
Das Verfahren 500 kann zu 504 fortfahren, wobei das Verfahren 500 das Anpassen von Lufteinlassventilpositionen während eines DFSO und/oder weiterer Schubabschaltungsereignisse beinhalten kann. Das Anpassen kann ein Bewegen der Einlassventile in geöffnetere Positionen beinhalten, sodass mehr Einlassluft durch die nicht mit Kraftstoff beaufschlagten Zylinder strömen kann. Somit kann eine Konzentration der Luft im Auslasskanal erhöht werden.
Das Verfahren 500 kann zu 506 fortfahren, wobei das Verfahren 500 das Bestimmen, ob die Nachbehandlungsvorrichtungen ausreichend oxidiert sind, beinhaltet. Das Bestimmen kann auf einer Menge einer Luftströmung, die zum weit entfernten Fahrzeugunterboden strömt, basieren. Die Menge kann basierend auf einer Rückmeldung von einem Sauerstoffsensor, der zwischen dem ersten Katalysator und der HC-Falle angeordnet ist, geschätzt werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Bestimmung auf Daten, die in einer Multi-Input-Lookup-Tabelle gespeichert sind, basieren, wobei eine Kombination einer Einlassventilposition, einer Drosselposition, und einer Dauer jeder der mageren Verbrennungs- und Schubabschaltungsereignisse verwendet werden kann, um festzustellen, ob die Nachbehandlungsvorrichtungen eine ausreichende Menge an Luft aufgenommen haben, um in einem gewünschten Maße oxidiert zu werden.
Falls die Nachbehandlungsvorrichtungen nicht ausreichend oxidiert sind, kann das Verfahren 500 zu 508 fortfahren, um die magere Vorkonditionierung fortzuführen. Falls die Nachbehandlungsvorrichtungen ausreichend oxidiert sind, kann das Verfahren 500 zu 510 fortfahren, um das Luft-Kraftstoff-Verhältniss und somit einen gemessenen Lambda-Wert auf Basis der Motor-Betriebsparameter anzupassen. Die Abgasströmung zum weit entfernten Fahrzeugunterboden kann weiterhin gemessen werden, um sicherzustellen, dass die magere Vorkonditionierung nicht durch zukünftige Motor-Betriebsparameter rückgängig gemacht wird. Beispielsweise können, falls die Motor-Betriebsparameter für eine fette Motor Betriebsbedingung angepasst werden, die magere Vorkonditionierung rückgängig gemacht werden und sich die Nachbehandlungsvorrichtungen nicht mehr im oxidierten Zustand befinden. In einigen Beispielen kann die Steuerung über das Navigationssystem eine Aufforderung an den Fahrer weiterleiten, die den Fahrer warnt, das aktuelle Fahrverhalten anzupassen. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerung aktuelle Betriebsparameter intrusiv anpassen, um eine Reduktion der Nachbehandlungsvorrichtungen der mageren Vorkonditionierung folgend zu verhindern.
In einigen Beispielen des Verfahrens 500 kann es unerwünscht sein, Sauerstoff zum TWC strömen zu lassen, da dies die darin gespeicherten Katalysatoren oxidieren würde, was die Fähigkeit des TWC, NOx einzufangen, verringern kann. Für einige Ausführungsformen des Verfahrens 500 kann demnach ein Sauerstoffsensor zwischen der HC-Falle und dem TWC angeordnet sein, wobei der Sauerstoffsensor eine Rückmeldung bezüglich eines Sauerstoffschlupfs durch die HC-Falle bereitstellen kann. Falls der Sauerstoffschlupf einen Wert, der größer als ein Schlupf-Schwellenwert ist, erreicht, dann kann das Verfahren 500 bestimmen, dass die HC-Falle ausreichend oxidiert ist, und kann die magere Vorkonditionierung beenden, um das Oxidieren des TWC zu vermeiden. Der Schlupf-Schwellenwert kann auf einer positiven Zahl ungleich Null basieren.
Nun, bezugnehmend auf 6, wird eine graphische Darstellung 600 gezeigt, die einen Kaltstart veranschaulicht, dem eine fette Vorkonditionierung und eine magere Vorkonditionierung folgen, um den TWC und die HC-Falle in erwünschte reaktive Zustände zurückzuführen. Die graphische Darstellung 610 stellt eine Motortemperatur dar und die gestrichelte Linie 612 stellt eine Schwellenwert-Kaltstarttemperatur dar, die graphische Darstellung 620 stellt eine Einlassventilposition dar, die graphische Darstellung 630 stellt einen Lambda-Wert dar und die gestrichelte Linie 632 stellt einen stöchiometrischen Lambda-Wert dar, die graphische Darstellung 640 stellt einen Massenstrom von Wasser dar und die gestrichelte Linie 642 stellt einen Schwellenwertstrom von Wasser dar, welcher die Fähigkeit des TWC, NOx einzufangen, beeinträchtigen kann, die graphische Darstellung 650 stellt einen TWC-Oxidationszustand dar und die gestrichelte Linie 652 stellt einen reaktiven Zustand des TWC dar, in dem er ausreichend reduziert ist, und die graphische Darstellung 660 stellt einen HC-Fallen-Oxidationszustand dar und die gestrichelte Linie 662 stellt eine Schwellenwert-Oxidation entsprechend einer ausreichenden Oxidation der HC-Falle dar. Auf der x-Achse der graphischen Darstellung 600 ist die Zeit dargestellt, wobei die Zeit von einer linken zu einer rechten Seite der Figur ansteigt.
Vor t₁ liegt die Motortemperatur (graphische Darstellung 610) unter der Schwellenwert-Kaltstarttemperatur (gestrichelte Linie 612). Demnach findet ein Kaltstart statt. Die Einlassventilposition (graphische Darstellung 620) ist gezeigt, die zwischen geöffneten und geschlossenen Positionen oszilliert. Lambda ist größer als stöchiometrisch (jeweilige graphische Darstellung 630 und gestrichelte Linie 632). Der Massenstrom von Wasser (graphische Darstellung 640) ist größer als der Schwellenwertstrom von Wasser (gestrichelte Linie 642), wobei das Wasser den TWC vergiften und sein Einfangen von NOx während des Kaltstarts verhindern kann. Die TWC-Oxidation (graphische Darstellung 650) ist über der Schwellenwert-Reduktion (gestrichelte Linie 652), was darauf hindeutet, dass der TWC ausreichend reduziert ist, um NOx einzufangen. Die HC-Fallen-Oxidation (graphische Darstellung 660) ist geringer als die Schwellenwert-Oxidation (graphische Darstellung 662), was darauf hindeutet, dass die HC-Falle im Wesentlichen frei von HC sein kann.
Während der Kaltstart fortgeführt wird, kann die HC-Falle das Wasser einfangen, während der TWC das NOx einfängt, das durch den Motor während des Kaltstarts freigesetzt wird. Der TWC kann demnach oxidiert werden und sein Oxidationszustand kann unter die Schwellenwert-Reduktion fallen.
Bei t₁ ist der Kaltstart vollendet, worauf durch die Motortemperatur, die größer als die Schwellenwert-Kaltstarttemperatur ist, hingedeutet wird. Der Einlassventilbetrieb oszilliert weiterhin zwischen geöffneten und geschlossenen Positionen. Der Massenstrom von Wasser liegt unter dem Schwellenwertstrom von Wasser. Der TWC ist oxidiert und sein Oxidationszustand ist unter der Schwellenwert-Reduktion. Die HC-Falle ist oxidiert und ihr Oxidationszustand ist unter der Schwellenwert-Oxidation.
Zwischen t₁ und t₂ kann die fette Vorkonditionierung ausgeführt werden, wobei der Einlassventilbetrieb angepasst werden kann, sodass die Einlassventile in weniger geöffnete Positionen bewegt werden, um zu ermöglichen, dass weniger Einlassluft zu dem weit entfernten Fahrzeugunterboden strömt. Infolgedessen können nun sowohl der TWC als auch die HC-Falle reduziert werden. Somit wird die TWC-Oxidation in Richtung der Schwellenwert-Reduktion gesteigert und die HC-Fallen-Oxidation übersteigt die Schwellenwert-Oxidation, da ein Teil des Kraftstoffs im Abgas eingefangen wird.
Bei t₂ findet ein Motor-Schubabschaltungsereigniss statt, während die fette Vorkonditionierung ausgeführt wird. Infolgedessen werden die Einlassventile in vollständig geschlossene Positionen bewegt, um zu verhindern, dass Luft durch das Abgassystem strömt.
Zwischen t₂ und t₃ fährt das Schubabschaltungsereigniss fort, wobei die Einlassventile in der geschlossen Position gehalten werden. Sowohl der TWC als auch die HC-Falle werden weiterhin reduziert.
Bei t₃ erreicht der TWC einen reduzierten Zustand über der Schwellenwert-Reduktion, was darauf hindeutet, dass der TWC ausreichend reduziert ist. Infolgedessen kann die fette Vorkonditionierung ausgeführt werden. Die HC-Falle ist jedoch in einem Oxidationszustand über der Schwellenwert-Oxidation, was darauf hindeutet, dass die HC-Falle nicht fähig sein könnte, ausreichend HC einzufangen. Demnach kann die magere Vorkonditionierung initiiert werden.
Zwischen t₃ und t₄ fährt das Schubabschaltungsereigniss fort und die Einlassventilposition wird infolgedessen angepasst, sodass das Einlassventil in einer vollständig geöffneten Position gehalten wird, um mehr Einlassluft durchströmen zu lassen. Während die Einlassluft zum weit entfernten Fahrzeugunterboden strömt, kann die Luft an der HC-Falle gespeicherte HC oxidieren, wodurch die HC-Falle oxidiert wird und ihr Oxidationszustand näher zur Schwellenwert-Oxidation bewegt wird. Zusätzlich kann durch Oxidieren der HC CO freigesetzt werden, welches den TWC weiter reduzieren kann, wie durch den TWC-Oxidationszustand, der stärker reduziert wird, gezeigt wird.
Bei t₄ kann sich der HC-Fallen-Oxidationszustand unter der Schwellenwert-Oxidation befinden, was dazu führt, dass die Einlassventilposition in die vollständig geschlossene Position bewegt wird. In einem Beispiel wird der HC-Fallen-Oxidationszustand als Reaktion auf einen gemessenen Luftschlupf stromabwärts der HC-Falle und stromaufwärts des TWC auf sich unter der Schwellenwert-Oxidation befindend geschätzt. Um Oxidation des TWC zu verhindern, wird demnach das Einlassventil in die vollständig geschlossene Position bewegt oder kann seine Position auf Basis von Motor-Betriebsparametern angepasst werden. Auf jeden Fall wird die magere Vorkonditionierung beendet.
After t₄ ist der Motor abgeschalten. Die Motortemperatur fällt auf die Umgebungstemperatur ab und keine Luft kann zum weit entfernten Fahrzeugunterboden strömen, da das Einlassventil in der vollständig geschlossen Position gehalten wird.
Nun, bezugnehmend auf 7A, 7B, 8A und 8B, wurden in einem Laboratorium beschichtete Kordierit-Monolithproben auf NOx-Adsorption und Umwandlungspotential getestet. Die Ergebnisse der Untersuchungen sind in 7A, 7B, 8A und 8B dargestellt. Graphische Darstellungen 700 und 800 der jeweiligen 7A und 8A stellen die Ergebnisse für eine magere Vorkonditionierung dar und die jeweiligen graphischen Darstellungen 750 und 850 stellen die Ergebnisse für eine fette Vorkonditionierung dar.
Alle Proben wurden in einem Ofen, dem Isooktan-Kraftstoffverbrennungsprodukte zugeführt wurden, bei 760 °C einer Alterungsumgebung ausgesetzt, wobei durch injizierte Sauerstoff-Steuerung die Reaktionstemperatur über den Proben von 740 °C auf 840 °C in 1-Minuten-Zyklen über eine Dauer von 50 Stunden erhöht wurde. Diese Verfahrensweise bewirkt eine Alterung auf dem Niveau der vollen Nutzungsdauer der Nachbehandlungsvorrichtungen, die sich in der weit entfernten Unterbodenlage befinden (z. B. die HC-Falle 182 und der TWC 178 der 2). Monolithkernproben mit einem Durchmesser von 17,5 mm und einer Länge von 25,4 mm wurden eingehüllt in ein Vliesmaterial knapp außerhalb einer Ofen-Heizzone platziert. Um die Proben zum Testen vorzukonditionieren, wurde der Ofen auf eine Probentemperatur von 700 °C aufgeheizt, gefolgt vom Einschalten von 2 Vol.-% O₂ für 120 s, um die Proben vollständig zu oxidieren. Letztendlich wurde die Probe auf 30 °C abgekühlt, der O₂ wurde abgeschaltet und die Probe wurde als im mageren Zustand vorkonditioniert (vor-mager) und bereit für die nächste Untersuchung betrachtet. Alternativ wurde, bevor die oxidierten Proben abgekühlt wurden, der O₂ abgeschaltet und die Probe auf 400 °C abgekühlt, gefolgt vom Einschalten von 1 % CO/H₂ für 300 s, um die Proben fast vollständig zu reduzieren, und letztendlich wurde das CO/H₂ Gemisch abgeschaltet und die Probe wurde als im fetten Zustand vorkonditioniert (vor-fett) und bereit für die nächste Untersuchung betrachtet. Mit einer sich anfänglich bei 30 °C befindlichen Probe wurde der Probe ein erwärmter Zuführstrom von 10 Vol.-% H₂O-Dampf und N₂ als Ausgleich für 30 s bei 3 L/min zugeführt, um eine Einwirkung der Umgebungsfeuchtigkeit zu simulieren. Der Zuführstrom wurde dann auf denjenigen geändert, der für die NOx-Adsorptionsexperimente im Strömungsreaktor verwendet wurde und der aus 200 ppm NO, 2400 ppm CO, 800 ppm H₂, 160 ppm Benzen, 160 ppm Isooktan und 160 ppm Toluol, 10 Vol.-% H₂O-Dampf und Luft als Ausgleich bei 3 L/min bestand. Die dreiteilige HC-Mischung führte zu einer Gesamtmenge an HC von 3360 ppmC1. Diese Gaszusammensetzung wurde gewählt, um die Kaltstart-Abgasemissionen in die weit entfernte Unterbodenlage zu simulieren, und wurde anfänglich für 30 s bei 30 °C in die Probe eingeführt. Der Zuführstrom wurde dann auf denjenigen geändert, der für die temperaturprogrammierten Desorptionsexperimente (TPD-Experimente) im Strömungsreaktor verwendet wurde und der aus 50 ppm CO, 18 ppm H₂, 10 % H₂O-Dampf und N₂ als Ausgleich bei 3 L/min bestand. Diese Gaszusammensetzung wurde gewählt, um die erwärmten Abgasemissionen in die weit entfernte Unterbodenlage zu simulieren. Das Gas wurde der Probe über den Probeneinlass zugeführt, während der Ofen mit einer Aufheizrate von 60 °C/min auf 700 °C aufgeheizt und gehalten wurde. Nach einer Gesamt-TPD-Zeit von 600 s wurde der H₂O-Dampf abgeschalten und die Probe war im gewünschten Zustand vorkonditioniert. Ein MKS Fourier-Transform-Infrarotanalysegerät (FTIR-Analysegerät) wurde stromabwärts des Ofens verwendet, um die individuellen Gasspezies von NOx (NO, NO₂, N₂O und NH₃) zu messen und um eine Berechnung der Bildung von N₂ zu ermöglichen.
7A und 7B zeigen, dass die TWC- und HC-Fallenproben, die individuell getestet wurden, Probleme hatten, NOx in der simulierten Kaltstartumgebung zu speichern, bei der Kombination beider Proben hintereinander (HC-Falle gefolgt vom TWC) wurde jedoch eine NOx-Adsorptionskapazität befunden, die einer einfachen Summenbildung aus den NOx-Speicherkapazitäten der individuellen Proben überlegen war, wie es durch die verbesserte Adsorption, die innerhalb der Box 710 der 7A und Box 760 der 7B dargestellt ist, gezeigt wird. Daher unterstützt die Wasseradsorptionsfähigkeit der stromaufwärts gelegenen HC-Falle die NOx-Seicherung am stromabwärts gelegenen TWC. Als Beweis demonstrierte die TWC-Probe eine vollständige Einlass-NOx-Adsorptionseffizienz, als Wasser vollständig aus der Untersuchungsprozedur entfernt wurde. Es wird ebenfalls gezeigt, dass die Vorkonditionierung der Probe nur eine geringe Auswirkung auf die Einlass-NOx-Adsorption hatte.
8A und 8B zeigen, dass die TWC- und HC-Fallenproben, die individuell getestet wurden, Probleme hatten, das gespeicherte NOx in der simulierten erwärmten Abgasumgebung zu N₂ umzuwandeln, bei der Kombination beider Proben hintereinander (HC-Falle gefolgt vom TWC) wurde jedoch eine NOx-Umwandlung zu N₂ befunden, die einer einfachen Summenbildung aus den NOx-Umwandlungsmengen der individuellen Proben überlegen war. Daher unterstützt die Wasseradsorptionsfähigkeit der stromaufwärts gelegenen HC-Falle die NOx-Umwandlung am stromabwärts gelegenen TWC. Als Beweis demonstrierte die TWC-Probe, als Wasser vollständig aus der Untersuchungsprozedur entfernt wurde, eine noch höhere Umwandlungseffizienz des gespeicherten NOx als die Kombination. Es ist ebenfalls gezeigt, dass fette Probenvorkonditionierung die Umwandlung der gespeicherten NOx-Spezies zu N₂ an den Proben dramatisch verbesserte.
In einem Beispiel wurde ein Fahrzeug, das die Nachbehandlungsvorrichtungen in dem weit entfernten Fahrzeugunterboden umfasst, im Rahmen des US-Testverfahrens (FTP-4) auf Emissionen auf einer Rollenprüfstand-Prüfzelle mit einer Rolle getestet. Der Ladezustand der Batterie betrug beim Start des Tests 16 %. Der verwendete Kraftstoff war LEV-III Benzin mit 10 % Ethanol. Das Unterbodensystem war entweder der Produktions-TWC oder eine HC-Falle gefolgt von einem TWC nach einer 2-Zoll-Lücke. Die HC-Falle und das TWC-System verwendeten dieselben Washcoats, wie oben beschrieben. Die Katalysatoren wurden gealtert, um volle Nutzungsdauerbedingungen bei 150.000 Meilen zu simulieren.

TABELLE 1 listet die geregelten Auspuffemissionen von beiden Abgassystemsätzen in der ersten Phase des FTP4-Tests, die den Kaltstartabschnitt beinhaltet, auf. In der ersten Phase des FTP-4-Emissionstest, reduzierten die HC-Falle und das TWC-Unterbodensystem die HC-Emissionen um 10 mg/mi und die NOx-Emissionen um 10 mg/mi. Die Durchschnittsergebnisse aus 5 Tests für die HC-Falle und das TWC-Unterbodensystem sind eine Mischung aus Tests mit Vorkonditionierung, bei denen der FTP4-Zyklus und auch der US06-Zyklus verwendet werden.

TABELLE 1: FTP4 Phase 1 (0-505 s) Gemessene Auspuffemissionen
Unterbodensystem	HC [mg/mi]	CO [mg/mi]	NOx [mg/mi]
Produktions- TWC (Durchschnitt von 2 Tests)	32	375	22
HC-Falle + TWC (Durchschnitt von 5 Tests)	22	600	12

TABELL 2 listet die geregelten Auspuffemissionen von beiden Systemen in den ersten 160 Sekunden des FTP4-Tests auf, die den Kaltstartabschnitt bilden. Die Ergebnisse sind vorkonditioniert, wobei, wie vorher erwähnt, der FTP4-Zyklus oder der US06-Zyklus anstelle möglicherweise intrusiver Abgasumgebungsstöreinflüsse verwendet werden. Zum Vergleich betrug die Menge an CO, die während der letzten Phase der FTP-4 (868 Sekunden) in die Unterbodenlage eintrat, 0,4 g, während sie bei der US06 (600 Sekunden) 6,8 g betrug. Daher kann das Unterbodensystem, das mit dem US06-Zyklus konditioniert wurde, als stärker reduziert betrachtet werden als das mit dem FTP4-Zyklus konditionierte. In den ersten 60 s des FTP-4-Emissionstests, konnte das Produktions-TWC-System keine NOx-Emissionen speichern, dennoch speicherten die HC-Falle und das TWC-Unterbodensystem ungeachtet der Vorkonditionierung zusammen 38-43 mg NOx. Die Verteilung des gespeicherten NOx auf jeder Vorrichtung war jedoch durch die Vorkonditionierung verändert. Die vor-fett-Bedingung verursachte, dass mehr NOx an der HC-Falle vorbei zum TWC umgeleitet wurde, der gespeichertes NOx mit einer höheren Umwandlungseffizienz als die HC-Falle umwandeln konnte.

TABELLE 2: Auswirkungen der Vorkonditionierung auf den FTP4-Kaltstart
Unterbodensystem (vorhergehender Test)	Adsorbiertes NOx 0-60 s [mg]	Adsorbiertes NOx 0-60 s [%]	Desorbiertes NOx 61-160 s [mg]	Umgewandeltes NOx 61-160 s [%]
Produktions- TWC (FTP-4)	0	0%	0	0%
HC-Falle (FTP-4)	41	78%	25	39%
TWC (FTP-4)	2	13%	0	100 %
HC-Falle (US06)	14	33 %	10	27%
TWC (US06)	24	83 %	14	43 %

Auf diese Weise kann ein weit entfernter Fahrzeugunterboden, der stromabwärts einer oder mehrerer eng gekoppelter Nachbehandlungsvorrichtungen angeordnet ist, eine HC-Falle umfassen, die stromaufwärts eines TWC angeordnet ist. Die HC-Falle kann ein Wasser-Adsorbermaterial umfassen, um zu mildern und/oder verhindern, dass Wasser zum TWC strömt. Der technische Effekt des Konfigurierens der HC-Falle, Wasser einzufangen, ist, zu verhindern, dass Wasser während eines Kaltstarts an Oberflächen des TWC chemisorbiert wird. Somit kann der TWC während des Kaltstarts NOx einfangen, wodurch NOx-Emissionen verringert werden. Aufgrund der Lage der HC-Falle und des TWC, kann zusätzlich eine Degradierung der HC-Falle und des TWC verzögert und/oder verhindert werden und die Nachbehandlungsvorrichtungen können eine katalytische Aktivität noch lange, nachdem die eng gekoppelten Katalysatoren degradiert und nicht mehr katalytisch aktiv sind, beibehalten.
Ein Beispiel eines Systems umfasst eine Kohlenwasserstofffalle stromaufwärts eines Dreiwegekatalysators in einem Fahrzeugunterboden, wobei sich der Fahrzeugunterboden in einem Schwellenwertabstand stromabwärts einer Nachbehandlungsvorrichtung befindet, die eng an den Motor gekoppelt ist, und eine Steuerung, die computerlesbare Anweisungen aufweist, die auf einem nicht-transitorischen Speicher gespeichert sind, die, wenn sie ausgeführt werden, der Steuerung ermöglichen, einen Motor-Einlassventilbetrieb als Reaktion auf eine Menge an NOx, die bei einem nachfolgenden Motorstart erzeugt wird, anzupassen. Ein erstes Beispiel des Systems beinhaltet ferner, dass die Kohlenwasserstofffalle ein Adsorbermaterial umfasst, das konfiguriert ist, um Wasser und Kohlenwasserstoffe zu speichern. Ein zweites Beispiel des Systems, das wahlweise das erste Beispiel enthält, beinhaltet ferner, dass der Dreiwegekatalysator Materialien umfasst, die konfiguriert sind, um während eines Motorkaltstarts NOx zu speichern, und dass die Materialien das NOx nach dem Motorkaltstart in N₂ umwandeln. Ein drittes Beispiel des Systems, das wahlweise das erste und/oder zweite Beispiel enthält, beinhaltet ferner, dass der Schwellenwertabstand zwischen 10 und 20 Zoll beträgt. Ein viertes Beispiel des Systems, das wahlweise eines oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels enthält, beinhaltet ferner, dass der Schwellenwertabstand zwischen 13 und 17 Zoll beträgt. Ein fünftes Beispiel des Systems, das wahlweise eines oder mehrere des ersten bis vierten Beispiels enthält, beinhaltet ferner, dass die Steuerung den Motor-Einlassventilbetrieb als Reaktion darauf, dass die Menge an NOx, die bei einem nachfolgenden Motorstart erzeugt wird, größer als ein Schwellenwert-NOx ist, anpasst, wobei das Anpassen ein Bewegen von Einlassventilen in geschlossenere Positionen beinhaltet, um den Dreiwegekatalysator zu reduzieren. Ein sechstes Beispiel des Systems, das wahlweise eines oder mehrere des ersten bis fünften Beispiels enthält, beinhaltet ferner, dass das Anpassen ferner ein Bewegen der Einlassventile während eines Schubabschaltungsereignisses in eine vollständig geschlossene Position beinhaltet. Ein siebtes Beispiel des Systems, das wahlweise eines oder mehrere des ersten bis sechsten Beispiels enthält, beinhaltet ferner, dass das Anpassen ein Bewegen der Einlassventile in geöffnetere Positionen beinhaltet, um die Kohlenwasserstofffalle zu oxidieren.
Ein Beispiel eines Verfahren umfasst das Ausführen einer fetten Vorkonditionierung einer Kohlenwasserstofffalle und eines Dreiwegekatalysators als Reaktion darauf, dass ein nachfolgender Motorstart ein Kaltstart ist, und das Schätzen eines Luftstroms auf der Basis einer Rückmeldung von einem Sensor, der stromabwärts eines eng gekoppelten Katalysators angeordnet ist, wobei der eng gekoppelte Katalysator stromaufwärts der Kohlenwasserstofffalle und des Dreiwegekatalysators unter Bezugnahme auf eine Richtung einer Abgasströmung angeordnet ist. Ein erstes Beispiel des Verfahren umfasst ferner das Durchführen der fetten Vorkonditionierung als Reaktion darauf, dass eine Menge an Wasser, die bei dem nachfolgenden Motorstart vorliegt, größer ist als ein Wasser-Schwellenwert, wobei der Wasser-Schwellenwert auf einer Kombination einer Größe des TWC und einem geschätzten Motor-NOx-Ausstoß beim nachfolgenden Motorstart basiert. Ein zweites Beispiel des Verfahren, das wahlweise das erste Beispiel enthält, beinhaltet ferner, dass die Menge an Wasser mittels eines Ladeluftkühlerkondensatniveaus, einer aktuellen Umgebungsfeuchtigkeit und einer zukünftigen Wettervorhersage geschätzt wird. Ein drittes Beispiel des Verfahrens, das wahlweise das erste und/oder zweite Beispiel enthält, beinhaltet ferner, dass die fette Vorkonditionierung einen Lambda-Wert zwischen 0,95 und 0,99 umfasst. Ein viertes Beispiel des Verfahrens, das wahlweise eines oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels enthält, beinhaltet ferner, dass die fette Vorkonditionierung als Reaktion darauf, dass der Dreiwegekatalysator einen Schwellenwert-Reduktionszustand erreicht, beendet wird. Ein fünftes Beispiel des Verfahrens, das wahlweise eines oder mehrere des ersten bis vierten Beispiels enthält, beinhaltet ferner, dass nach dem Beenden der fetten Vorkonditionierung eine magere Vorkonditionierung der HC-Falle ausgeführt wird, wobei die magere Vorkonditionierung einen Lambda-Wert zwischen 1,0 und 1,1 umfasst. Ein sechstes Beispiel des Verfahrens, das wahlweise eines oder mehrere des ersten bis fünften Beispiels enthält, beinhaltet ferner, dass die magere Vorkonditionierung als Reaktion auf eine Rückmeldung von einem Sauerstoffsensor, der zwischen der HC-Falle und dem TWC angeordnet ist, beendet wird, wobei der Sauerstoffsensor einen Sauerstoffschlupf durch die HC-Falle überwacht. Ein siebtes Beispiel des Verfahrens, das wahlweise eines oder mehrere des ersten bis sechsten Beispiels enthält, beinhaltet ferner, dass eine HC-Falle einen passiven NOx-Adsorber umfasst.
Ein Beispiel eines Systems umfasst einen Motor, einen eng gekoppelten Katalysator, der weniger als 12 Zoll entfernt vom Motor in einem Auslasskanal, der konfiguriert ist, um Abgas vom Motor aufzunehmen, angeordnet ist, eine Kohlenwasserstofffalle stromaufwärts eines Dreiwegekatalysators, wobei die Kohlenwasserstofffalle stromabwärts des eng gekoppelten Katalysators in einem Abstand größer als oder gleich 15 Zoll unter Bezugnahme auf eine Richtung einer Abgasströmung angeordnet ist, und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die auf deren nicht-transitorischen Speicher gespeichert sind, die, wenn sie ausgeführt werden, einer Steuerung ermöglichen, eine fette Vorkonditionierung auszuführen, wobei die fette Vorkonditionierung ein Lambda zwischen 0,95 und 0,99 umfasst, und eine magere Vorkonditionierung nach der fette Vorkonditionierung auszuführen, wobei die magere Vorkonditionierung ein Lambda zwischen 1,0 und 1,1 umfasst. Ein erstes Beispiel des Systems beinhaltet ferner, dass die fette Vorkonditionierung ferner ein Anpassen eines Einlassventilbetriebs während eines Schubabschaltungsereignisses umfasst, wobei das Anpassen ein Bewegen der Einlassventile des Motors in weniger geöffnete Positionen oder in eine vollständig geschlossene Position beinhaltet. Ein zweites Beispiel des Systems, das wahlweise die ersten Beispiele beinhaltet, beinhaltet ferner, dass die magere Vorkonditionierung ferner ein Anpassen eines Einlassventilbetriebs während eines Schubabschaltungsereignisses umfasst, wobei das Anpassen ein Bewegen der Einlassventile des Motors in geöffnetere Positionen oder in eine vollständig geschlossene Position beinhaltet. Ein drittes Beispiel des Systems, das wahlweise das erste und/oder zweite Beispiel enthält, beinhaltet ferner, dass die magere Vorkonditionierung als Reaktion darauf beendet wird, dass eine Menge an Sauerstoff, der durch die Kohlenwasserstofffalle zum Dreiwegekatalysator strömt, größer als ein Schwellenwert-Sauerstoffschlupf ist. Ein viertes Beispiel des Systems, das wahlweise eines oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels enthält, beinhaltet ferner, dass die Kohlenwasserstofffalle 50 g/ft³ Pd/Rh in ihrem Washcoat umfasst und dass der Dreiwegekatalysator 150 g/ft³ Pd/Rh umfasst.
Zu beachten ist, dass die hierin enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hierin offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in nicht-transitorischen Speichern gespeichert werden und können durch das Steuersystem einschließlich der Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktuatoren und anderer Motor-Hardware ausgeführt werden. Die hierin beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl an Verarbeitungsstrategien darstellen, wie beispielsweise ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Maßnahmen, Betriebe und/oder Funktionen in der veranschaulichten Abfolge oder parallel ausgeführt oder in manchen Fällen ausgelassen werden. Analog ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht unbedingt erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu verwirklichen, wird aber zur besseren Veranschaulichung und Beschreibung vorgesehen. Eine oder mehrere der veranschaulichten Maßnahmen, Betriebe und/oder Funktionen können abhängig von der jeweils eingesetzten Strategie wiederholt ausgeführt werden. Ferner können die beschrieben Maßnahmen, Betriebe und/oder Funktionen einen in einen nicht-transitorischen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Motorsteuersystem einzuprogrammierenden Code graphisch darstellen, wobei die beschriebenen Maßnahmen durch Ausführen der Anweisungen in einem System einschließlich der verschiedenen Motor-Hardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung ausgeführt werden.
Weiterhin versteht es sich, dass die hierin offenbarten Konfiguration und Routinen beispielhafter Natur sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht einschränkend aufgefasst werden dürfen, da zahlreiche Abänderungen möglich sind. Beispielsweise kann die obige Technologie auf V-6, 1-4, 1-6, V-12, Gegenkolben- und andere Motortypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuartigen und nicht nahe liegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen sowie andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart werden.
Die folgenden Ansprüche zeigen insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen auf, welche als neuartig und nicht nahe liegend betrachtet werden. Diese Ansprüche können auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder eine Entsprechung desselben verweisen. Diese Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie das Integrieren eines oder mehrerer solcher Elemente beinhalten, wobei sie zwei oder mehrere dieser Elemente weder fordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Abänderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche werden, ob sie nun gegenüber dem Schutzumfang der ursprünglichen Ansprüche breiter, enger, gleich oder unterschiedlich sind, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein System bereitgestellt, das eine Kohlenwasserstofffalle stromaufwärts eines Dreiwegekatalysators in einem Fahrzeugunterboden umfasst, wobei sich der Fahrzeugunterboden in einem Schwellenwertabstand stromabwärts einer eng an den Motor gekoppelten Nachbehandlungsvorrichtung befindet, und eine Steuerung, die computerlesbare Anweisungen aufweist, die auf einem nicht-transitorischen Speicher gespeichert sind, die, wenn sie ausgeführt werden, der Steuerung ermöglichen, einen Motor-Einlassventilbetrieb als Reaktion auf eine Menge an NOx, die bei einem nachfolgenden Motorstart erzeugt wird, anzupassen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Kohlenwasserstofffalle ein Adsorbermaterial, das konfiguriert ist, um Wasser und Kohlenwasserstoffe zu speichern.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Dreiwegekatalysator Materialien, die konfiguriert sind, um während eines Motorkaltstarts NOx zu speichern, und wobei die Materialien das NOx nach dem Motorkaltstart in N₂ umwandeln.
Gemäß einer Ausführungsform beträgt der Schwellenwertabstand zwischen 10 und 20 Zoll.
Gemäß einer Ausführungsform beträgt der Schwellenwertabstand zwischen 13 und 17 Zoll.
Gemäß einer Ausführungsform passt die Steuerung den Motor-Einlassventilbetrieb als Reaktion darauf an, dass die Menge an NOx, die bei einem nachfolgenden Motorstart erzeugt wird, größer als ein Schwellenwert-NOx ist, wobei das Anpassen ein Bewegen von Einlassventilen in geschlossenere Positionen beinhaltet, um den Dreiwegekatalysator zu reduzieren.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Anpassen ferner ein Bewegen der Einlassventile während eines Schubabschaltungsereignisses in eine vollständig geschlossene Position.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Anpassen ein Bewegen der Einlassventile in geöffnetere Positionen, um die Kohlenwasserstofffalle zu oxidieren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren ein Ausführen einer fetten Vorkonditionierung einer Kohlenwasserstofffalle und eines Dreiwegekatalysators als Reaktion darauf, dass ein nachfolgender Motorstart ein Kaltstart ist, und ein Schätzen eines Luftstroms auf der Basis einer Rückmeldung von einem Sensor, der stromabwärts eines eng gekoppelten Katalysators angeordnet ist, wobei der eng gekoppelte Katalysator stromaufwärts der Kohlenwasserstofffalle und des Dreiwegekatalysators unter Bezugnahme auf eine Richtung einer Abgasströmung angeordnet ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner gekennzeichnet durch Durchführen der fetten Vorkonditionierung als Reaktion darauf, dass eine Menge an Wasser, die bei dem nachfolgenden Motorstart vorliegt, größer als ein Wasser-Schwellenwert ist, wobei der Wasser-Schwellenwert auf einer Kombination einer Größe des TWC und eines geschätzten Motor-NOx-Ausstoßes beim nachfolgenden Motorstart basiert.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Menge an Wasser mittels eines Ladeluftkühlerkondensatniveaus, einer aktuellen Umgebungsfeuchtigkeit und einer zukünftigen Wettervorhersage geschätzt.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die fette Vorkonditionierung einen Lambda-Wert zwischen 0,95 und 0,99.
Gemäß einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner durch ein Beenden der fetten Vorkonditionierung als Reaktion darauf, dass der Dreiwegekatalysator einen Schwellenwert-Reduktionszustand erreicht, gekennzeichnet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Beenden der fetten Vorkonditionierung eine magere Vorkonditionierung der HC-Falle ausgeführt wird, wobei die magere Vorkonditionierung einen Lambda-Wert zwischen 1,0 und 1,1 umfasst.
Gemäß einer Ausführungsform wird die magere Vorkonditionierung als Reaktion auf eine Rückmeldung von einem Sauerstoffsensor, der zwischen der HC-Falle und dem TWC angeordnet ist, beendet, wobei der Sauerstoffsensor einen Sauerstoffschlupf durch die HC-Falle überwacht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein System bereitgestellt, das einen Motor, einen eng gekoppelten Katalysator, der weniger als 12 Zoll entfernt vom Motor in einem Auslasskanal, der konfiguriert ist, um Abgas vom Motor aufzunehmen, angeordnet ist, eine Kohlenwasserstofffalle stromaufwärts eines Dreiwegekatalysators, wobei die Kohlenwasserstofffalle stromabwärts des eng gekoppelten Katalysators in einem Abstand größer als oder gleich 15 Zoll unter Bezugnahme auf eine Richtung einer Abgasströmung angeordnet ist, und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die auf deren nicht-transitorischen Speicher gespeichert sind, die, wenn sie ausgeführt werden, einer Steuerung ermöglichen, eine fette Vorkonditionierung auszuführen, wobei die fette Vorkonditionierung ein Lambda zwischen 0,95 und 0,99 umfasst, und eine magere Vorkonditionierung nach der fetten Vorkonditionierung auszuführen, wobei die magere Vorkonditionierung ein Lambda zwischen 1,0 und 1,1 umfasst.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die fette Vorkonditionierung ferner ein Anpassen eines Einlassventilbetriebs während eines Schubabschaltungsereignisses, wobei das Anpassen ein Bewegen der Einlassventile des Motors in weniger geöffnete Positionen oder in eine vollständig geschlossene Position umfasst.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die fette Vorkonditionierung ferner ein Anpassen eines Einlassventilbetriebs während eines Schubabschaltungsereignisses, wobei das Anpassen ein Bewegen der Einlassventile des Motors in geöffnetere Positionen oder in eine vollständig geschlossene Position umfasst.
Gemäß einer Ausführungsform wird die magere Vorkonditionierung als Reaktion darauf, dass eine Menge an Sauerstoff, die durch die Kohlenwasserstofffalle zum Dreiwegekatalysator strömt, größer als ein Schwellenwert-Sauerstoffschlupf ist, beendet.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Kohlenwasserstofffalle 50 g/ft³ Pd/Rh in ihrem Washcoat und der Dreiwegekatalysator umfasst 150 g/ft³ Pd/Rh.

Claims

System umfassend: eine Kohlenwasserstofffalle stromaufwärts eines Dreiwegekatalysators in einem Fahrzeugunterboden, wobei sich der Fahrzeugunterboden in einem Schwellenwertabstand stromabwärts einer eng an den Motor gekoppelten Nachbehandlungsvorrichtung befindet, und eine Steuerung, die computerlesbare Anweisungen aufweist, die auf einem nicht-transitorischen Speicher gespeichert sind, die, wenn sie ausgeführt werden, der Steuerung ermöglichen, einen Motor-Einlassventilbetrieb als Reaktion auf eine Menge an NOx, die bei einem nachfolgenden Motorstart erzeugt wird, anzupassen.
System nach Anspruch 1, wobei die Kohlenwasserstofffalle ein Adsorbermaterial umfasst, das konfiguriert ist, um Wasser und Kohlenwasserstoffe zu speichern.
System nach Anspruch 1, wobei der Dreiwegekatalysator Materialien umfasst, die konfiguriert sind, um während eines Motorkaltstarts NOx zu speichern, und wobei die Materialien das NOx nach dem Motorkaltstart in N₂ umwandeln.
System nach Anspruch 1, wobei der Schwellenwertabstand zwischen 10 und 20 Zoll beträgt.
System nach Anspruch 1, wobei der Schwellenwertabstand zwischen 13 und 17 Zoll beträgt.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuerung den Motor-Einlassventilbetrieb als Reaktion darauf anpasst, dass die Menge an NOx, die bei einem nachfolgenden Motorstart erzeugt wird, größer als ein Schwellenwert-NOx ist, wobei das Anpassen ein Bewegen von Einlassventilen in geschlossenere Positionen beinhaltet, um den Dreiwegekatalysator zu reduzieren.
System nach Anspruch 6, wobei das Anpassen ferner ein Bewegen der Einlassventile während eines Schubabschaltungsereignisses in eine vollständig geschlossene Position beinhaltet.
System nach Anspruch 6, wobei das Anpassen ein Bewegen der Einlassventile in geöffnetere Positionen beinhaltet, um die Kohlenwasserstofffalle zu oxidieren.
Verfahren, umfassend: das Ausführen einer fetten Vorkonditionierung einer Kohlenwasserstofffalle und eines Dreiwegekatalysators als Reaktion darauf, dass ein nachfolgender Motorstart ein Kaltstart ist, und das Schätzen eines Luftstroms auf der Basis einer Rückmeldung von einem Sensor, der stromabwärts eines eng gekoppelten Katalysators angeordnet ist, wobei der eng gekoppelte Katalysator stromaufwärts der Kohlenwasserstofffalle und des Dreiwegekatalysators unter Bezugnahme auf eine Richtung einer Abgasströmung angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend das Durchführen der fetten Vorkonditionierung als Reaktion darauf, dass eine Menge an Wasser, die bei dem nachfolgenden Motorstart vorliegt, größer als ein Wasser-Schwellenwert ist, wobei der Wasser-Schwellenwert auf einer Kombination einer Größe des TWC und eines geschätzten Motor-NOx-Ausstoßes beim nachfolgenden Motorstart basiert.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Menge an Wasser mittels eines Ladeluftkühlerkondensatniveaus, einer aktuellen Umgebungsfeuchtigkeit und einer zukünftigen Wettervorhersage geschätzt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die fette Vorkonditionierung einen Lambda-Wert zwischen 0,95 und 0,99 umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend das Beenden der fetten Vorkonditionierung als Reaktion darauf, dass der Dreiwegekatalysator einen Schwellenwert-Reduktionszustand erreicht.
Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend das Ausführen einer mageren Vorkonditionierung der HC-Falle nach dem Beenden der fetten Vorkonditionierung, wobei die magere Vorkonditionierung einen Lambda-Wert zwischen 1,0 und 1,1 umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die magere Vorkonditionierung als Reaktion auf eine Rückmeldung von einem Sauerstoffsensor, der zwischen der HC-Falle und dem TWC angeordnet ist, beendet wird, wobei der Sauerstoffsensor einen Sauerstoffschlupf durch die HC-Falle überwacht.