DE102018213349A1

DE102018213349A1 - Proaktive katalysatorerwärmung

Info

Publication number: DE102018213349A1
Application number: DE102018213349.2A
Authority: DE
Inventors: Ben Bargman; Brian McKay
Original assignee: Continental Automotive Systems Inc
Current assignee: Vitesco Technologies USA LLC
Priority date: 2017-08-25
Filing date: 2018-08-08
Publication date: 2019-02-28
Also published as: CN109424400A; CN109424400B; US20190063352A1; US10578039B2

Abstract

Ein proaktives Erwärmungssystem für ein Fahrzeug, das zur Erhöhung der Temperatur eines Abgaskatalysators vor dem Zünden eines Motors zur Reduzierung von Emissionen verwendet wird. Das proaktive Erwärmungssystem ist Teil eines Auslasssystems für ein Fahrzeug und umfasst einen elektrisch beheizten Katalysator und eine Luftpumpe, die dahingehend vor der Motorzündung aktiviert werden, die Temperatur eines Dreiwegekatalysators derart zu erhöhen, dass sich der Dreiwegekatalysator vor der Motorzündung auf der gewünschten Zielschwellentemperatur oder Anspringtemperatur befindet, wodurch die Verzögerung bei der Abgasbehandlung nach einem Kaltstart des Motors beseitigt wird. Das proaktive Heizsystem geht das hohe Maß an unbehandelten Emissionen, die von einem Verbrennungsmotor ausgestoßen werden, bevor das katalytische Abgasreinigungssystem die Anspringtemperatur erreicht, an. Das proaktive Heizsystem sorgt für Heizen eines Katalysators auf die Anspringtemperatur ohne Verbrennung von Kohlenwasserstoffkraftstoff, was zu Motorrohemissionen führt.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein proaktives Heizsystem, das Teil eines Auslasssystems ist und zur Erhöhung der Temperatur eines Abgaskatalysators vor dem Zünden eines Motors zur Reduzierung von Emissionen und zur Optimierung der Kraftstoffeffizienz verwendet wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Es sind Anstrengungen hinsichtlich der Reduzierung von Emissionen bei dem von Verbrennungsmotoren erzeugten Abgas unternommen worden. Eine der Komponenten in dem Auslasssystem für ein Fahrzeug, die zur Reduzierung von Emissionen verwendet wird, ist ein Abgaskatalysator. Eine Art von Katalysator wird als ein „Dreiwegekatalysator“ bezeichnet. Ein Dreiwegekatalysator führt drei verschiedene Umwandlungen verschiedener Abgasemissionen durch. Eine Art von Umwandlung ist die Reduktion von Stickoxiden in Stickstoff und Sauerstoff, eine andere Art von Umwandlung ist die Oxidation von Kohlenmonoxid zur Kohlendioxid, und die dritte Umwandlung ist die Oxidation von unverbrannten Kohlenwasserstoffen (HC) zu Kohlendioxid und Wasser.
Ein Katalysator ist hinsichtlich der Steuerung von Abgasemissionen am wirksamsten, wenn sich der Katalysator auf der gewünschten Zielschwellentemperatur oder „Anspring“-Temperatur befindet. Wenn jedoch die Motorzündung zuerst erfolgt, erzeugt der Motor die höchste Menge an Emissionen und der Katalysator befindet sich in der Regel auf Umgebungstemperatur (oder irgend einer anderen Temperatur, die sehr weit unter der Anspringtemperatur liegt), so dass der Katalysator hinsichtlich der Reduzierung von Emissionen direkt nach der Motorzündung weniger wirksam ist.
Es sind viele Versuche unternommen worden, den Wirkungsgrad des Katalysators zu verbessern. Eine dieser früheren Lösungen besteht darin, die Rate, mit der die Temperatur des Katalysators zunimmt, zu erhöhen. Eine weitere Lösung umfasst die Verwendung von Motorabgas zur dahingehenden Bereitstellung von Wärme, die Temperatur des Katalysators zu erhöhen.
Bei einigen bestehenden Lösungen wird die Verwendung von Motorabgas als Teil der Formel zur Erzeugung von Wärme in dem Katalysatorbett integriert. Einer der Nachteile dieser Strategien besteht darin, dass sich der Katalysator unterhalb der „Anspring“-Temperatur, bei der die Umwandlung von Emissionen am höchsten ist, befindet, was zu schlechten Emissionen während des Anfangszeitraums führt.
Entsprechend besteht Bedarf an einer proaktiven Erwärmung des Katalysators, so dass sich der Katalysator vor der Motorzündung auf der Anspringtemperatur befindet.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein proaktives Heizsystem, das Teil eines Auslasssystems für ein Fahrzeug ist und zur Erhöhung der Temperatur eines Abgaskatalysators vor dem Zünden eines Motors zur Reduzierung von Emissionen verwendet wird.
Das proaktive Heizsystem der vorliegenden Erfindung umfasst einen elektrisch beheizten Katalysator und eine Luftpumpe, die dahingehend vor der Motorzündung aktiviert werden, die Temperatur eines Katalysators derart zu erhöhen, dass sich der Katalysator vor der Motorzündung auf der gewünschten Zielschwellentemperatur oder „Anspring“-Temperatur befindet, wodurch die Verzögerung bei der Abgasbehandlung, die normalerweise nach einer Kaltstartzündung des Motors vorliegt, beseitigt wird.
Somit besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, das hohe Maß an unbehandelten Emissionen, die von einem Verbrennungsmotor ausgestoßen werden, bevor das katalytische Abgasreinigungssystem die Anspringtemperatur erreicht, anzugehen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Katalysator auf die Anspringtemperatur zu erhitzen oder zu akklimatisieren, während Kohlenwasserstoffkraftstoff verbrannt wird, was zu reduzierten Motorrohemissionen führt.
Bei einer Ausführungsform umfasst das proaktive Heizsystem zwei Hauptkomponenten, die einem katalytischen Abgasreinigungssystem hinzugefügt werden, bei diesen Komponenten handelt es sich um einen elektrisch beheizten Katalysator (eHC - electrically Heated Catalyst) und eine Luftpumpe. Beide Komponenten sind für einen vorbestimmten Zeitraum vor der Motorzündung aktiviert. Der eHC ist stromaufwärts des Hauptkatalysators positioniert und stellt die zur Erhöhung der Temperatur des Hauptkatalysators auf die Anspringtemperatur erforderliche Wärme bereit, wohingegen die Luftpumpe Luft in einen Bereich eines Abgasrohrs stromaufwärts beider Katalysatoren transportiert. Die in Bewegung befindliche Luft überträgt dann die Wärme von dem eHC auf den Hauptkatalysator. Bei einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Hauptkatalysator um einen Dreiwegekatalysator, jedoch liegt es im Schutzumfang der Erfindung, dass andere Arten von Katalysatoren verwendet werden können.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass das katalytische Abgasreinigungssystem vor der Zündung des Verbrennungsmotors für den Betrieb vorbereitet wird. Dadurch wird eine Reduzierung schädlicher Emissionen in die Atmosphäre während der Erwärmung des Motors gestattet. Das proaktive Heizsystem der vorliegenden Erfindung kann auf einem beliebigen Gebiet, in dem Verbrennungsmotoren eingesetzt werden, die üblicherweise kalt gestartet werden, nützlich sein.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst einen Verbrennungsmotor mit einer Quelle gefilterter Außenluft für einen Einlass, wobei ein Teil der Luft aus der Luftquelle von der Luftpumpe in den Abgasstrom geleitet wird. Bei einer alternativen Ausführungsform saugt die Luftpumpe Luft aus ihrem eigenen gefilterten Einlass oder aus dem Verdunstungsbehälter, anstatt Frischluft aus dem gefilterten Motoreinlass zu saugen. Durch die Entnahme aus dem Verdunstungsbehälter wird der Erwärmungsprozess verringert, indem für eine exotherme Reaktion aufgrund der Kraftstoffdämpfe gesorgt wird.
Das Abgas aus dem Motor wird zunächst durch einen elektrisch beheizten Katalysator (eHC) geleitet. Direkt stromabwärts des eHC befindet sich ein weiterer Katalysator oder Hauptkatalysator, der nicht elektrisch beheizt ist. Dieser Hauptkatalysator führt den Großteil der katalytischen Umwandlung der Emissionen durch. Es gibt auch eine Luftpumpe, die Luft aus dem gefilterten Einlasssystem in das Auslasssystem stromaufwärts des eHC pumpt. Die Steuerungen sind dazu konstruiert, den eHC und die Luftpumpe für einen festgelegten Zeitraum vor der Motorzündung zu aktivieren. Dies wird basierend auf der Isttemperatur des Hauptkatalysators gesteuert.
Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind auch möglich. Das proaktive Heizsystem der vorliegenden Erfindung kann mit einem turboaufgeladenen Motor, einem aufgeladenen Motor oder einem Doppelladermotor verwendet werden. Weitere Ausführungsformen können Variationen bei der Steuerlogik, Variationen bei dem Luftpumpeneinlass, Variationen bei dem Steuerventilsystem, das verhindert, dass Abgas die Luftpumpe erreicht, und Variationen der Nachbehandlungskatalysatoren umfassen.
Die gesamte Steuerlogik, die Teil der vorliegenden Erfindung ist, umfasst die Schritte des Aktivierens des eHC und der Luftpumpe vor der Motorzündung zum Vorheizen des Hauptkatalysators. Jedoch sind Variationen bei der Betätigung der Luftpumpe und des EHC mit versetztem oder gleichzeitigem Betrieb zur Verringerung der Zeit bis zur Anspringtemperatur vorteilhaft.
Das Ventilsystem wird zum Schützen der Luftpumpe vor Motorabgasen und zur Verhinderung eines Rückstroms durch die Pumpe verwendet. Dieses Ventilsystem könnte durch verschiedene Ventilarten und unterschiedliche Anzahlen an Ventilen variieren. Beispiele umfassen unter anderem passive Rückschlagventile, aktive Solenoidventile und aktive pneumatische Ventile.
Bei Systemen, bei denen die Motor-AN-Anforderung nicht immer vorhergesagt werden kann, wird dem Auslasssystem stromaufwärts des Luftpumpenausgangs ein Kohlenwasserstoffabsorber hinzugefügt.
Bei einer Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung ein proaktives Heizsystem, das Teil eines Auslasssystems eines Motors ist. Das Auslasssystem umfasst einen Einlasskrümmer, der mit einem Motor verbunden ist, und einen Auslasskrümmer, der mit dem Motor verbunden ist. Es versteht sich, dass das proaktive Heizsystem der vorliegenden Erfindung auch bei Motoren, die keinen Auslasskrümmer aufweisen, verwendet werden kann. Das Auslasssystem weist eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung und ein vorderes Abgasrohr, das eine derartige Strömungsverbindung zwischen dem Auslasskrümmer und der Abgasnachbehandlungsvorrichtung bereitstellt, dass sich die Abgasnachbehandlungsvorrichtung stromabwärts des Auslasskrümmers befindet, auf. Eine Luftpumpe steht mit dem vorderen Abgasrohr in einem Bereich des vorderen Abgasrohrs stromaufwärts der Abgasnachbehandlungsvorrichtung in Strömungsverbindung. Die Abgasnachbehandlungsvorrichtung umfasst einen Dreiwegekatalysator und einen elektrisch beheizten Katalysator. Die Luftpumpe und der elektrisch beheizte Katalysator werden aktiviert, so dass die Luftpumpe Luft aus der Atmosphäre zu dem vorderen Abgasrohr transportiert, die Luft durch den elektrisch beheizten Katalysator strömt und der elektrisch beheizte Katalysator die Temperatur der Luft erhöht, so dass die Temperatur des Dreiwegekatalysators, während die Luft durch den Dreiwegekatalysator hindurchströmt, vor dem Zünden des Motors auf eine vorbestimmte Temperatur erhöht wird.
Bei einer Ausführungsform steht ein Einlassrohr mit dem Einlasskrümmer in Strömungsverbindung und die Luftpumpe steht mit dem Einlassrohr in Strömungsverbindung, so dass ein Teil der Luft aus der Atmosphäre, die in dem Einlassrohr strömt, von der Luftpumpe in das vordere Abgasrohr geleitet wird.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist ein Luftpumpenfilter vorgesehen und der Luftpumpenfilter steht mit der Luftpumpe in Strömungsverbindung, so dass Luft aus der Atmosphäre durch die Luftpumpe von dem Luftpumpenfilter in das vordere Abgasrohr geleitet wird.
Bei noch einer weiteren Ausführungsform steht die Luftpumpe mit einem Spülventil und einem Kohlenwasserstoffe enthaltenden Behälter in Strömungsverbindung. Die Kohlenwasserstoffe in dem Behälter werden durch die von der Luftpumpe transportierte Luft in das vordere Abgasrohr geleitet, und das Spülventil steuert den Kohlenwasserstoffstrom aus dem Behälter zu der Luftpumpe. Der elektrisch beheizte Katalysator bewirkt eine exotherme Reaktion auf die Kohlenwasserstoffe, und der Dreiwegekatalysator wird dieser exothermen Reaktion ausgesetzt, wodurch die Temperatur des Dreiwegekatalysators erhöht wird.
Bei noch einer weiteren Ausführungsform ist ein Kohlenwasserstoffabsorber mit dem vorderen Abgasrohr verbunden und steht damit in Strömungsverbindung und ein Mittelrohr ist mit dem Kohlenwasserstoffabsorber und dem Mittelrohr verbunden und steht damit in Strömungsverbindung, so dass sich die Abgasnachbehandlungsvorrichtung stromabwärts des Mittelrohrs befindet.
Der Kohlenwasserstoffabsorber wird zum Absorbieren von Kohlenwasserstoffen in dem von dem Motor erzeugten Abgas verwendet und während die Luftpumpe Luft zu dem Mittelrohr transportiert, und aus dem Kohlenwasserstoffabsorber freigesetzte Kohlenwasserstoffe werden zu dem elektrisch beheizten Katalysator geleitet, so dass der elektrisch beheizte Katalysator eine exotherme Reaktion auf die Kohlenwasserstoffe bewirkt, und der Dreiwegekatalysator wird dieser exothermen Reaktion ausgesetzt, wodurch die Temperatur des Dreiwegekatalysators erhöht wird.
Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Erfindung gehen aus der im Folgenden bereitgestellten detaillierten Beschreibung hervor. Es versteht sich, dass, obgleich die detaillierte Beschreibung und spezifische Beispiele die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung aufzeigen, sie lediglich Darstellungszwecken dienen sollen und nicht den Schutzumfang der Erfindung einschränken sollen.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird durch die detaillierte Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen besser verständlich; darin zeigen:

1 ein Schaubild eines Motor- und Auslasssystems für ein Fahrzeug, das eine proaktive Katalysatorerwärmung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung integriert;
2 ein Schaubild eines Motor- und Auslasssystems für ein Fahrzeug, das eine zweite Ausführungsform einer proaktiven Katalysatorerwärmung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthält;
3 ein Schaubild eines Motor- und Auslasssystems für ein Fahrzeug, das eine dritte Ausführungsform einer proaktiven Katalysatorerwärmung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthält;
4 ein Schaubild eines Motor- und Auslasssystems für ein Fahrzeug, das eine vierte Ausführungsform einer proaktiven Katalysatorerwärmung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthält;
5 ein Ablaufdiagramm, das ein erstes Beispiel für die Schritte, die von einem Auslasssystem mit einem proaktiven Katalysatorheizsystem gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden, zeigt;
6 ein Ablaufdiagramm, das ein zweites Beispiel für die Schritte, die von einem Auslasssystem mit einem proaktiven Katalysatorheizsystem gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden, zeigt;
7 ein erstes Diagramm verschiedener Variationen eines Auslasssystems, das eine proaktive Katalysatorheizstrategie gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthält; und
8 ein zweites Diagramm verschiedener Variationen eines Auslasssystems, das eine proaktive Katalysatorheizstrategie gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthält.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform(en) ist lediglich beispielhaft und soll die Erfindung, ihre Anwendung oder Verwendungen in keiner Weise einschränken.
In 1 wird allgemein bei 10 ein Schaubild eines Auslasssystems für einen Motor mit einem proaktiven Heizsystem, das einen Katalysator umfasst, gezeigt. Das Auslasssystem 10 ist mit einem Motor, der allgemein bei 12 gezeigt wird, verbunden. Insbesondere umfasst der Motor 12 einen Auslasskrümmer 14 und einen Einlasskrümmer 16. Ein vorderes Abgasrohr 18 ist mit dem Auslasskrümmer 14 verbunden und steht damit in Strömungsverbindung, und das vordere Abgasrohr 18 ist mit einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung, die allgemein bei 20 gezeigt wird, verbunden und steht damit in Strömungsverbindung. Die Abgasnachbehandlungsvorrichtung 20 umfasst einen Dreiwegekatalysator (TWC - Three-Way Catalyst) 22 und einen elektrisch beheizten Katalysator (eHC) 24. Ein hinteres Abgasrohr 26 ist mit der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 20 verbunden und steht damit in Strömungsverbindung.
In 1 wird des Weiteren eine Lufttransportvorrichtung, die allgemein bei 28 gezeigt wird, gezeigt. Die Lufttransportvorrichtung 28 umfasst eine erste Leitung 30, die mit dem vorderen Abgasrohr 18 verbunden ist und damit in Strömungsverbindung steht, wobei die erste Leitung 30 des Weiteren mit einer Luftpumpe 32 verbunden ist und in Strömungsverbindung steht. Die Lufttransportvorrichtung 28 umfasst des Weiteren eine zweite Leitung 34, die mit der Luftpumpe 32 verbunden ist und damit in Strömungsverbindung steht. Die zweite Leitung 34 ist mit einem Einlassrohr 36 verbunden und steht damit in Strömungsverbindung, und das Einlassrohr 36 nimmt Luft aus der Atmosphäre auf, die durch einen Einlassfilter 38 hindurchströmt. Das Einlassrohr 36 ist des Weiteren mit dem Einlasskrümmer 16 verbunden und steht damit in Strömungsverbindung. Es gibt auch ein Rückschlagventil 40, das in der ersten Leitung 30 angeordnet ist. Das Rückschlagventil 40 verhindert den Abgasstrom von dem vorderen Abgasrohr 18 zu der Luftpumpe 32, gestattet jedoch, dass Druck beaufschlagte Luft von der Luftpumpe 32 durch die erste Leitung 30 strömt, durch das Rückschlagventil 40 hindurchgeht und in das vordere Abgasrohr 18 strömt.
Es gibt auch eine Steuerung 42, die mit der Luftpumpe 32 und dem eHC 24 in elektrischer Verbindung steht, zum Steuern der Aktivierung der Luftpumpe 32 und des eHC 24.
Im Betrieb strömt Abgas während eines ersten Betriebsmodus, wenn der Motor 12 bei einer gewünschten Motorbetriebstemperatur betrieben wird, aus dem Auslasskrümmer 14, durch das vordere Abgasrohr 18 und in die Abgasnachbehandlungsvorrichtung 20. Das von dem Motor 12 ausgestoßene Abgas umfasst verschiedene Emissionen, die Stickoxide (NOx), Kohlenmonoxid (CO) und unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC) umfassen. Während dieses Betriebsmodus führt der TWC 22 den Großteil der, wenn nicht sogar die gesamte, katalytische(n) Umwandlung dieser Emissionen durch. Der TWC 22 kann die ordnungsgemäße katalytische Umwandlung durchführen, da sich der TWC 22 auf der gewünschten TWC-Betriebstemperatur oder -„Anspringtemperatur“ befindet, wenn der Motor 12 bei der gewünschten Motorbetriebstemperatur betrieben wird.
Ein zweiter Betriebsmodus erfolgt während des Zeitraums zwischen der Zündung des Motors 12 und dem Zeitpunkt, zu dem der Motor 12 die gewünschte Motorbetriebstemperatur erreicht hat. Während dieses Zeitraums, der auch als „Warmlaufzeitraum“ bezeichnet wird, erzeugt der Motor 12 Abgas und es gibt erhöhte Mengen an Emissionen in dem Abgas. Das proaktive Heizsystem der vorliegenden Erfindung erhöht die Temperatur des TWC 22 vor dem zweiten Betriebsmodus, so dass sich der TWC 22 vor der Zündung des Motors 12 auf der Anspringtemperatur befindet.
Der TWC 22 stellt das gewünschte Maß an katalytischer Umwandlung bereit, wenn sich der TWC 22 auf der gewünschten Anspringtemperatur befindet. Zur Erhöhung der Temperatur des TWC 22 auf die gewünschte Anspringtemperatur vor der Zündung des Motors 12 werden die Luftpumpe 32 und der eHT 24 von der Steuerung 42 vor der Zündung des Motors 12 aktiviert und werden somit vor dem Auftreten des Warmlaufzeitraums aktiviert. Die Luftpumpe 32 ist aktiviert, so dass mit dem Strömen von Luft aus der Atmosphäre durch den Einlassfilter 38 und durch das Einlassrohr 36 ein Teil der Luft durch die zweite Leitung 34, die Luftpumpe 32, durch die erste Leitung 30 und das Rückschlagventil 40 und in das vordere Abgasrohr 18 strömt. Die Luft strömt dann durch den eHC 24, wobei der eHC 24 die Temperatur der durch den eHC 24 strömenden Luft erhöht. Die erwärmte Luft geht dann durch den TWC 22 hindurch, wodurch dann die Temperatur des TWC 22 auf die gewünschte Anspringtemperatur erhöht wird. Der TWC 22 wird somit vor der Zündung des Motors 12 auf die gewünschte Anspringtemperatur erwärmt. Sobald die Zündung des Motors 12 erfolgt und der Motor 12 während des zweiten Betriebsmodus Abgas erzeugt, kann der TWC 22 die gewünschte katalytische Umwandlung der Emissionen während des zweiten Betriebsmodus bereitstellen.
Eine alternative Ausführungsform der Erfindung wird in 2 gezeigt, wobei sich gleiche Zahlen auf gleiche Elemente beziehen. Bei dieser Ausführungsform ist die zweite Leitung 34 mit einem Luftpumpenfilter 44 verbunden und steht damit in Strömungsverbindung, wobei der Luftpumpenfilter 44 und die zweite Leitung 34 einen separaten Strömungspfad für die Luft aus der Atmosphäre in die Luftpumpe 32 bereitstellen.
Eine weitere alternative Ausführungsform der Erfindung wird in 3 gezeigt, wobei sich gleiche Zahlen auf gleiche Elemente beziehen. Bei dieser Ausführungsform ist anstatt der Verwendung des Luftpumpenfilters 44 ein Verdunstungsbehälter (EVAP-Behälter) 46 mit der zweiten Leitung 34 verbunden und steht damit in Strömungsverbindung, und es gibt ein EVAP-Spülventil 48, das in der zweiten Leitung 34 zwischen dem EVAP-Behälter 46 und der Luftpumpe 32 angeordnet ist. Zusätzlich zu der Luftpumpe 32 und dem eHC 24 steuert die Steuerung 42 bei dieser Ausführungsform des Weiteren das EVAP-Spülventil 48.
Der EVAP-Behälter 46 enthält Kohlenwasserstoffdämpfe aus dem Kraftstofftank des Fahrzeugs. Während des Betriebs der in 3 gezeigten Ausführungsform werden, während die Luftpumpe 32 Luft durch die erste Leitung 30 in das vordere Abgasrohr 18 transportiert, durch diese erzwungene Bewegung der Luft auch die Kohlenwasserstoffe aus dem EVAP-Behälter 46 in die Luftpumpe 32 gesaugt. Das EVAP-Spülventil 48 wird zur Steuerung des Kohlenwasserstoffstroms aus dem EVAP-Behälter 46 zu der Luftpumpe 32 verwendet. Luft und Kohlenwasserstoffe strömen durch die erste Leitung 30 und in das vordere Abgasrohr 18. Wie bei der vorhergehenden Ausführungsform wird der eHC 24 auf eine gewünschte Temperatur erwärmt. Jedoch bewirkt bei der in 3 gezeigten Ausführungsform die Wärme aus dem eHC 24 eine exotherme Reaktion der Kohlenwasserstoffe, wodurch die Rate, mit der die Temperatur des TWC 22 auf die gewünschte Anspringtemperatur erhöht wird, erhöht wird.
Eine weitere alternative Ausführungsform der Erfindung wird in 4 gezeigt, wobei sich gleiche Zahlen auf gleiche Elemente beziehen. Bei dieser Ausführungsform saugt die Luftpumpe 32 Luft aus der Atmosphäre durch den Luftpumpenfilter 44, jedoch liegt es innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung, dass die Luftpumpe 32 Luft aus dem Einlassrohr 36 oder dem EVAP-Behälter 46 saugen kann. Es gibt einen Kohlenwasserstoffabsorber 50, der mit dem vorderen Abgasrohr 18 verbunden ist und damit in Strömungsverbindung steht, und es gibt ein Mittelrohr 18A, das mit dem Kohlenwasserstoffabsorber 50 und der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 20 verbunden ist und damit in Strömungsverbindung steht. Luft tritt in das Mittelrohr 18A aus der ersten Leitung 30 in einem Bereich stromabwärts des Kohlenwasserstoffabsorbers 50, jedoch stromaufwärts der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 20 ein. Der Kohlenwasserstoffabsorber 50 wird unter Betriebsbedingungen verwendet, unter denen schwer vorherzusagen ist, wann möglicherweise eine Zündung des Motors 12 erfolgt, und somit ist möglicherweise nicht bekannt, wann die Luftpumpe 32 und der eHC 24 zur Erhöhung der Temperatur des TWC 22 zu aktivieren sind. Dies kann auftreten, wenn eine plötzliche Drehmomenterhöhung erforderlich ist, wie z. B. während eines Beschleunigungsmanövers. Bei dieser Ausführungsform wird der Kohlenwasserstoffabsorber 50 dazu verwendet, nach der Zündung des Motors 12 und bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der TWC 22 die gewünschte Anspringtemperatur erreicht hat, Kohlenwasserstoffe in dem aus dem Auslasskrümmer 14 strömenden Abgas zu absorbieren. Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, den eHC 24 zum Zeitpunkt der Zündung des Motors 12 dahingehend einzuschalten, die Zeit, die der TWC 22 zum Erreichen der gewünschten Anspringtemperatur benötigt, zu verringern. Der Kohlenwasserstoffabsorber 50 umfasst eine Beschichtung, die zum Adsorbieren von Kohlenwasserstoffen bei niedrigen Temperaturen, die auftreten, bevor der TWC 22 die Anspringtemperatur erreicht, die beste Wirkung zeigt. Jedoch setzt der Kohlenwasserstoffabsorber 50 mit Zunahme der Temperatur des Kohlenwasserstoffabsorbers 50 die Kohlenwasserstoffe frei. Sobald der Kohlenwasserstoffabsorber 50 eine derartige Temperatur erreicht hat, dass Kohlenwasserstoffe freigesetzt werden, hat der TWC 22 die Anspringtemperatur erreicht und führt die erforderlichen katalytischen Funktionen durch.
Bei einer alternativen Ausführungsform kann ein zusätzliches Bypassventil 50A dahingehend enthalten sein, zu gestatten, dass das Abgas den Kohlenwasserstoffabsorber 50 umgeht. Das Bypassventil 50A wird von der Steuerung 42 gesteuert, und das Bypassventil 50A wird aus einer geschlossenen Konfiguration in eine geöffnete Konfiguration umgeschaltet, sobald der TWC 22 die Anspringtemperatur erreicht hat. Das Bypassventil 50A kann in einer Bypassleitung 50B positioniert sein, oder das Bypassventil 50A kann an verschiedenen Stellen in dem vorderen Abgasrohr 18 positioniert sein, wie in 4 gezeigt wird. Das Bypassventil 50A wirkt bei Positionierung entweder in der Bypassleitung 50B oder bei einer alternativen Ausführungsform in dem vorderen Abgasrohr 18 an dem Einlass des Kohlenwasserstoffabsorbers 50 als ein „Ein-Aus“-Sperrventil. Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform ist das Bypassventil 50A bei Positionierung des Bypassventils 50A in dem vorderen Abgasrohr 18 an dem Einlass der Bypassleitung 50B in der Lage, den Abgasstrom durch entweder das vordere Abgasrohr 18 oder die Bypassleitung 50B zu steuern.
Darüber hinaus kann die Größe des Kohlenwasserstoffabsorbers 50 zur Eignung für andere Motoren und Auslasssysteme variiert werden. Verschiedene Arten von Dreiwegekatalysatoren können unterschiedliche Zeiten bis zum Erreichen der Anspringtemperatur erfordern, und verschiedene Arten von Motoren können unterschiedliche Maße an Emissionen erzeugen. Die Größe des Kohlenwasserstoffabsorbers 50 kann so variiert werden, dass sie für die Menge an Kohlenwasserstoffen, die von dem Motor 12 erzeugt werden, und die Zeit, die der TWC 22 zum Erreichen der Anspringtemperatur benötigt, geeignet ist.
Im Hinblick auf die Ausführungsformen, die in 1-3 gezeigt werden, werden wie oben erwähnt zur Erhöhung der Temperatur des TWC 22 auf die gewünschte Anspringtemperatur vor der Zündung des Motors 12 die Luftpumpe 32 und der eHC 24 vor der Zündung des Motors 12 aktiviert und werden somit vor dem Auftreten des Warmlaufzeitraums aktiviert. Jedoch ist zur Bestimmung, wann die Luftpumpe 32 und der eHC 24 zu aktivieren sind, der Zeitpunkt, zu dem die Zündung des Motors 12 erfolgt, auch erforderlich, so dass die Luftpumpe 32 und der eHC 24 vor dem Zünden des Motors 12 aktiviert werden können.
Ein Beispiel für die Schritte, die zur Bestimmung des Zeitpunkts, zu dem die Luftpumpe 32 und der eHC 24 vor dem Zünden des Motors 12 zu aktivieren sind, und des Zeitraums, für den die Luftpumpe 32 und der eHC 24 aktiviert bleiben sollten, verwendet werden, wird in 5 gezeigt. Bei dem ersten Schritt 100 wird vorhergesagt, wann die Zündung des Motors 12 zu einem zukünftigen Zeitpunkt erfolgen wird und wird als Zeitpunkt t₁ bezeichnet. Der TWC 22 weist eine gewünschte TWC-Betriebstemperatur, wie oben erwähnt, auf, die auch als die „Anspring“-Temperatur bezeichnet wird, die als „T_Anspring“ bezeichnet wird. Bei Schritt 102 erfolgt eine Bestimmung der Isttemperatur des TWC 22, die als T_Kat bezeichnet wird, zur Berechnung der Zeit, die zur Erhöhung der Isttemperatur des TWT 22 von T_Kat zu T_Anspring erforderlich ist, die als T_Warmlauf bezeichnet wird.
Bei Schritt 104 erfolgt eine Bestimmung, um zu bestimmen, ob t₁ kleiner gleich t_Warmlauf ist. Wenn t₁ größer als t_Warmlauf ist, kehrt der Prozess zu Schritt 100 zurück. Wenn bei Schritt 104 t₁ kleiner gleich t_Warmlauf ist, werden bei Schritt 106, 108 die Luftpumpe 32 und der eHC 24 beide aktiviert.
Nach der Aktivierung des eHC 24 und der Luftpumpe 32 wird bei Schritt 110 die Isttemperatur T_Kat erneut überprüft.
Bei Schritt 112 wird die Isttemperatur T_Kat mit der T_Anspring verglichen. Wenn die Isttemperatur T_Kat kleiner als T_Anspring ist, kehrt der Prozess zu Schritt 110 zurück. Da die Luftpumpe 32 und der eHC 24 aktiv sind, nimmt T_Kat zu. Somit können die Schritte 110 und 112 so oft wie nötig überholt werden, bis T_Kat größer gleich T_Anspring ist. Wenn die Isttemperatur T_Kat größer gleich T_Anspring ist, erfolgt bei Schritt 114 die Zündung des Motors 12 und sowohl die Luftpumpe 32 als auch der eHC 24 werden deaktiviert.
Ein weiteres Beispiel für die Schritte, die zur Bestimmung des Zeitpunkts, zu dem die Luftpumpe 32 und der eHC 24 vor dem Zünden des Motors 12 zu aktivieren sind, und des Zeitraums, für den die Luftpumpe 32 und der eHC 24 aktiviert bleiben sollten, verwendet werden, wird in 6 gezeigt, wobei sich gleiche Zahlen auf gleiche Elemente beziehen. In diesem Beispiel wird ein zusätzlicher Schritt 116 nach Schritt 104 hinzugefügt. Wenn nach dem Schritt 104 t₁ kleiner gleich t_Warmlauf ist, wird bei Schritt 108 lediglich der eHC 24 aktiviert und ein Zeitraum, der als t_{Luftverzögerung} bezeichnet wird, wird vor der Aktivierung der Luftpumpe 32 bei Schritt 106 abgewartet. Die Länge von t_{Luftverzögerung} ist eine kalibrierte Zeit basierend auf der Größe des eHC 24, die in Abhängigkeit von dem Fahrzeug und der Konfiguration des Auslasssystems variieren kann.
Beispiele für eine proaktive Erwärmung des TWC 22 werden in 7 und 8 gezeigt. In 7 wird ein Vergleich der T_Kat und der Zeit unter Verwendung unterschiedlicher von der Luftpumpe 32 erzeugter Luftdurchsatzraten gezeigt, und der eHC 24 wird unter Verwendung von 2 Kilowatt Leistung erwärmt. Die erste Durchsatzrate 52 beträgt 25 kg/h, die zweite Durchsatzrate 54 beträgt 17 kg/h, die dritte Durchsatzrate 56 beträgt 10 kg/h, und die vierte Durchsatzrate 58 beträgt 3 kg/h. Gemäß der Darstellung in 7 beträgt die Zeit zur Erhöhung der Temperatur des TWC 22 von Umgebungstemperatur (ungefähr 20 °C) auf über 300 °C unter Verwendung einer der ersten drei Strömungsraten 52, 54, 56 ungefähr 35 Sekunden. Die Zeit zur Erhöhung der Temperatur des TWC 22 von Umgebungstemperatur (ungefähr 20 °C) auf über 300 °C unter Verwendung der vierten Strömungsrate 58 beträgt ungefähr 42 Sekunden.
Unter nun erfolgender Bezugnahme auf 8 wird ein weiteres Beispiel für einen Vergleich der T_Kat und der Zeit unter Verwendung verschiedener von der Luftpumpe 32 erzeugter Luftdurchsatzraten gezeigt. Jedoch wird der eHC 24 in diesem Beispiel unter Verwendung von 4 Kilowatt Leistung erwärmt. Gemäß der Darstellung in 8 werden die erste Durchsatzrate 52 und die zweite Durchsatzrate 54 verwendet. Die Zeit für die Erhöhung von T_Kat von Umgebungstemperatur auf über 300 °C unter Verwendung der ersten Strömungsrate 52 beträgt ungefähr 18 Sekunden, und von T_Kat von Umgebungstemperatur auf über 300 °C unter Verwendung der zweiten Strömungsrate 54 beträgt ungefähr 19 Sekunden.
Die proaktive Heizstrategie eines Katalysators der vorliegenden Erfindung kann für verschiedene Arten von Fahrzeugen verwendet werden. Ein Beispiel eines Fahrzeugs, das von einer proaktiven Erwärmungsstrategie der vorliegenden Erfindung profitieren würde, ist ein Plug-In-Hybridfahrzeug (pHEV) oder ein Elektrofahrzeug mit längerer Reichweite (E-REV), wobei das primäre Antriebsmoment für diese bestimmte Art von Fahrzeug aus Batterieleistung erhalten wird und der Motor 12 zur Bereitstellung von zusätzlichem Drehmoment nach Bedarf verwendet wird. Die proaktive Heizstrategie der vorliegenden Erfindung kann dazu verwendet werden, den TWC 22 vor der Zündung des Motors 12 zu erwärmen, nachdem das Fahrzeug für einen längeren Zeitraum inaktiv gewesen ist und sich alle Komponenten des Fahrzeugs auf Umgebungstemperatur befinden.
Die proaktive Heizstrategie der vorliegenden Erfindung kann dazu verwendet werden, den TWC 22 basierend auf dem Ladestand (SOC) der Batterie des Fahrzeugs zu erwärmen. Wenn beispielsweise bestimmt wird, wenn das pHEV bei verschiedenen Fahrbedingungen betrieben wird, dass der SOC gefallen ist oder unter eine gewünschte Höhe fallen wird, und vorhergesagt wird, dass die Zündung des Motors 12 zu einem vorbestimmten zukünftigen Zeitpunkt erfolgen wird (d. H. t₁ ist bekannt), und das Motor-12- und Ladesystem des pHEV zum Wiederaufladen der Batterie aktiviert werden, wird dann die proaktive Heizstrategie der vorliegenden Erfindung zur Erhöhung der Temperatur des TWC 22 auf T_Anspring zur Optimierung der katalytischen Umwandlung der Emissionen aus dem Motor 12 vor der Zündung des Motors 12 verwendet.
Bei einem weiteren Beispiel kann die proaktive Heizstrategie der vorliegenden Erfindung mit einem pHEV mit der Fähigkeit zum autonomen Fahren verwendet werden. In diesem Beispiel sind, wenn ein Pfad für das autonome Fahren bekannt ist, auch die verschiedenen Drehmomentanforderungen zum Manövrieren entlang dem Pfad für das autonome Fahren bekannt und somit ist bekannt, wann die Zündung des Motors 12 erfolgen wird. Die proaktive Heizstrategie kann zur Erhöhung der Temperatur des TWC 22 auf T_Anspring vor der Zündung des Motors 12, während das pHEV den Pfad für das autonome Fahren entlang manövriert, verwendet werden.
Die proaktive Erwärmungsstrategie der vorliegenden Erfindung kann auch bei einem Vollhybridfahrzeug (Voll-HEV) verwendet werden, wobei das primäre Antriebsmoment für diese besondere Art von Fahrzeug von dem Motor 12 erhalten wird und die Batterie zur Bereitstellung von zusätzlichem Drehmoment nach Bedarf verwendet wird. Wiederum kann die proaktive Erwärmungsstrategie der vorliegenden Erfindung zum Erwärmen des TWC 22 vor der Zündung des Motors 12 verwendet werden. In diesem Beispiel kann t₁ bekannt sein und wird aus verschiedenen Funktionen des Fahrzeugs berechnet. Funktionen, wie z. B. passiver Einstieg, entfernter Fahrzeugstart, Detektion, dass der Fahrer auf dem Sitz in dem Fahrzeug sitzt, oder eine beliebige andere Art von Vorzündungsstrategie können zur Bestimmung von t₁ und somit des Zeitpunkts, zu dem die Luftpumpe 32 und der eHC 24 zu aktivieren sind, verwendet werden.
Die Verwendung der proaktiven Heizstrategie des TWC 22 ist nicht auf die obigen Beispiele beschränkt. Die proaktive Erwärmungsstrategie der vorliegenden Erfindung kann bei einer beliebigen Art von Motor oder Fahrzeug, bei der die Erhöhung der Temperatur eines Katalysators vor der Motorzündung von Vorteil ist, verwendet werden. Es versteht sich auch, dass das proaktive Heizsystem der vorliegenden Erfindung auch bei Motoren, die keinen Auslasskrümmer aufweisen, verwendet werden kann.
Die Beschreibung der Erfindung ist lediglich beispielhaft, und somit sollen Variationen, die von dem Wesen der Erfindung nicht abweichen, in den Schutzumfang der Erfindung fallen. Solche Variationen sind nicht als Abweichung von dem Gedanken und Schutzumfang der Erfindung anzusehen.

Claims

Proaktives Heizsystem für ein Auslasssystem, das Folgendes umfasst: einen Auslasskrümmer, der mit einem Motor verbunden ist; eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung, die stromabwärts des Auslasskrümmers positioniert ist; und eine Lufttransportvorrichtung zum Leiten von Luft zu der Abgasnachbehandlungsvorrichtung; wobei die Lufttransportvorrichtung und die Abgasnachbehandlungsvorrichtung aktiviert werden, so dass die Temperatur der Abgasnachbehandlungsvorrichtung vor der Zündung des Motors auf eine vorbestimmte Temperatur erhöht wird.
Proaktives Heizsystem für ein Auslasssystem nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: einen Einlasskrümmer, der mit dem Motor verbunden ist; wobei ein Teil der zu dem Einlasskrümmer strömenden Luft von der Lufttransportvorrichtung vor dem Eintreten in den Einlasskrümmer und zu der Abgasnachbehandlungsvorrichtung hin umgeleitet wird.
Proaktives Heizsystem für ein Auslasssystem nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: einen Luftpumpenfilter, wobei die Lufttransportvorrichtung mit dem Luftpumpenfilter in Strömungsverbindung steht; wobei Luft aus der Atmosphäre von der Lufttransportvorrichtung von dem Luftpumpenfilter und zu der Abgasnachbehandlungsvorrichtung hin geleitet wird.
Proaktives Heizsystem für ein Auslasssystem nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: einen Behälter; und ein Spülventil in Strömungsverbindung mit dem Behälter und der Lufttransportvorrichtung; wobei Kohlenwasserstoffe in dem Behälter durch die von der Luftpumpe transportierte Luft zu der Abgasnachbehandlungsvorrichtung geleitet werden, so dass die Abgasnachbehandlungsvorrichtung eine exotherme Reaktion auf die Kohlenwasserstoffe bewirkt, wodurch die Temperatur der Abgasnachbehandlungsvorrichtung vor der Zündung des Motors auf die vorbestimmte Temperatur erhöht wird.
Proaktives Heizsystem für ein Auslasssystem nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: einen Kohlenwasserstoffabsorber, der stromabwärts des Auslasskrümmers und stromaufwärts der Abgasnachbehandlungsvorrichtung positioniert ist, wobei der Kohlenwasserstoffabsorber zum Absorbieren von Kohlenwasserstoffen in dem von dem Motor erzeugten Abgas bei Zündung des Motors verwendet wird und die Abgasnachbehandlungsvorrichtung bei Zündung des Motors aktiviert wird; und wobei Abgas aus dem Motor, das durch den Kohlenwasserstoffabsorber hindurchgeht, die Temperatur des Kohlenwasserstoffabsorbers erhöht, wodurch bewirkt wird, dass die Kohlenwasserstoffe aus dem Kohlenwasserstoffabsorber freigesetzt und zur Abgasnachbehandlungsvorrichtung geleitet werden, so dass die Kohlenwasserstoffe aus dem Kohlenwasserstoffabsorber freigesetzt werden, nachdem die Abgasnachbehandlungsvorrichtung die vorbestimmte Temperatur erreicht hat.
Proaktives Heizsystem für ein Auslasssystem nach Anspruch 1, wobei die Lufttransportvorrichtung ferner Folgendes umfasst: eine Luftpumpe; und eine Leitung, die mit der Luftpumpe verbunden ist und damit in Strömungsverbindung steht; wobei Luft aus der Luftpumpe zu der Abgasnachbehandlungsvorrichtung stromaufwärts der Abgasnachbehandlungsvorrichtung geleitet wird.
Proaktives Heizsystem für ein Auslasssystem nach Anspruch 1, wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung ferner Folgendes umfasst: einen Dreiwegekatalysator; und einen elektrisch beheizten Katalysator, der in der Nähe des Dreiwegekatalysators positioniert ist; wobei die Temperatur der Luft mit der Erwärmung von Luft von der Lufttransportvorrichtung durch den elektrisch beheizten Katalysator zunimmt und durch den Dreiwegekatalysator hindurchgeht, wodurch die Temperatur des Dreiwegekatalysators erhöht wird, so dass die Temperatur des Dreiwegekatalysators vor der Zündung des Motors auf eine vorbestimmte Temperatur erhöht wird.
Proaktives Heizsystem für ein Auslasssystem nach Anspruch 7, wobei der elektrisch beheizte Katalysator vor der Aktivierung der Lufttransportvorrichtung aktiviert wird.
Proaktives Heizsystem, das Teil eines Auslasssystems für ein Fahrzeug ist, das Folgendes umfasst: ein Auslasssystem, das einen Einlasskrümmer, der mit einem Motor verbunden ist, und einen Auslasskrümmer, der mit dem Motor verbunden ist, aufweist; eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung; ein vorderes Abgasrohr, das eine derartige Strömungsverbindung zwischen dem Auslasskrümmer und der Abgasnachbehandlungsvorrichtung bereitstellt, dass sich die Abgasnachbehandlungsvorrichtung stromabwärts des Auslasskrümmers befindet; eine Luftpumpe, die mit dem vorderen Abgasrohr in einem Bereich des vorderen Abgasrohrs stromaufwärts der Abgasnachbehandlungsvorrichtung in Strömungsverbindung steht; einen Dreiwegekatalysator, wobei der Dreiwegekatalysator Teil der Abgasnachbehandlungsvorrichtung ist; und einen elektrisch beheizten Katalysator, wobei der elektrisch beheizte Katalysator Teil der Abgasnachbehandlungsvorrichtung ist; wobei die Luftpumpe und der elektrisch beheizte Katalysator aktiviert werden, so dass die Luftpumpe Luft aus der Atmosphäre zu dem vorderen Abgasrohr transportiert, die Luft durch den elektrisch beheizten Katalysator strömt und der elektrisch beheizte Katalysator die Temperatur der Luft erhöht, so dass die Temperatur des Dreiwegekatalysators, während die Luft durch den Dreiwegekatalysator hindurchströmt, vor dem Zünden des Motors auf eine vorbestimmte Temperatur erhöht wird.
Proaktives Heizsystem, das Teil eines Auslasssystems für ein Fahrzeug ist, nach Anspruch 9, das ferner ein Einlassrohr in Strömungsverbindung mit dem Einlasskrümmer umfasst, wobei die Luftpumpe mit dem Einlassrohr in Strömungsverbindung steht, so dass ein Teil der Luft aus der Atmosphäre, die in dem Einlassrohr strömt, von der Luftpumpe in das vordere Abgasrohr geleitet wird.
Proaktives Heizsystem, das Teil eines Auslasssystems für ein Fahrzeug ist, nach Anspruch 9, das ferner einen Luftpumpenfilter umfasst, wobei die Luftpumpe mit dem Luftpumpenfilter in Strömungsverbindung steht, so dass Luft aus der Atmosphäre durch die Luftpumpe von dem Luftpumpenfilter in das vordere Abgasrohr geleitet wird.
Proaktives Heizsystem, das Teil eines Auslasssystems für ein Fahrzeug ist, nach Anspruch 9, das ferner Folgendes umfasst: einen Behälter; und ein Spülventil in Strömungsverbindung mit dem Behälter und der Luftpumpe zum Steuern des Kohlenwasserstoffstroms von dem Behälter zu der Luftpumpe; wobei Kohlenwasserstoffe in dem Behälter durch die von der Luftpumpe transportierte Luft in das vordere Abgasrohr geleitet werden, so dass der elektrisch beheizte Katalysator eine exotherme Reaktion auf die Kohlenwasserstoffe bewirkt, wodurch die Temperatur des Dreiwegekatalysators erhöht wird.
Proaktives Heizsystem, das Teil eines Auslasssystems für ein Fahrzeug ist, nach Anspruch 9, das ferner Folgendes umfasst: einen Kohlenwasserstoffabsorber, der mit dem vorderen Abgasrohr verbunden ist und damit in Strömungsverbindung steht, wobei der Kohlenwasserstoffabsorber zum Absorbieren von Kohlenwasserstoffen in dem von dem Motor erzeugten Abgas verwendet wird; und ein Mittelrohr, das mit dem Kohlenwasserstoffabsorber verbunden ist und damit in Strömungsverbindung steht, so dass sich die Abgasnachbehandlungsvorrichtung stromabwärts des Mittelrohrs befindet; wobei die Luftpumpe Luft zu dem Mittelrohr transportiert und aus dem Kohlenwasserstoffabsorber freigesetzte Kohlenwasserstoffe zu dem elektrisch beheizten Katalysator geleitet werden, so dass der elektrisch beheizte Katalysator eine exotherme Reaktion auf die Kohlenwasserstoffe bewirkt, wodurch die Temperatur des Dreiwegekatalysators erhöht wird.
Verfahren zum proaktiven Beheizen eines Katalysators, das die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen einer Luftpumpe; Bereitstellen einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung; Bereitstellen eines Motors; Bereitstellen eines Einlasskrümmers, der mit dem Motor verbunden ist; Bereitstellen eines Auslasskrümmers, der mit dem Motor verbunden ist; Bereitstellen eines Dreiwegekatalysators, der Teil der Abgasnachbehandlungsvorrichtung ist; Bereitstellen eines elektrisch beheizten Katalysators, der Teil der Abgasnachbehandlungsvorrichtung ist; Aktivieren der Luftpumpe und des elektrisch beheizten Katalysators vor der Zündung des Motors; Leiten von Luft zu dem elektrisch beheizten Katalysator unter Verwendung der Luftpumpe; Erwärmen der Luft von der Luftpumpe unter Verwendung des elektrisch beheizten Katalysators, so dass die Temperatur der durch den elektrisch beheizten Katalysator hindurchgehenden Luft erhöht wird; Erhöhen der Temperatur des Dreiwegekatalysators, während die erwärmte Luft durch den Dreiwegekatalysator hindurchgeht.
Verfahren zum proaktiven Beheizen eines Katalysators nach Anspruch 14, das ferner die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen eines Einlassrohrs in Strömungsverbindung mit dem Einlasskrümmer; Verwenden der Luftpumpe zum Leiten eines Teils der Luft aus der Atmosphäre, die in dem Einlassrohr strömt, zu der Abgasnachbehandlungsvorrichtung.
Verfahren zum proaktiven Beheizen eines Katalysators nach Anspruch 14, das ferner die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen eines Luftpumpenfilters; Leiten von Luft aus der Atmosphäre von dem Luftpumpenfilter zu der Abgasnachbehandlungsvorrichtung unter Verwendung der Luftpumpe.
Verfahren zum proaktiven Beheizen eines Katalysators nach Anspruch 14, das ferner die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen eines Behälters, der Kohlenwasserstoffe enthält; und Bereitstellen eines Spülventils in Strömungsverbindung mit sowohl dem Behälter als auch der Luftpumpe; Leiten der Kohlenwasserstoffe von dem Behälter zu der Abgasnachbehandlungsvorrichtung unter Verwendung der Luftpumpe, so dass der elektrisch beheizte Katalysator eine exotherme Reaktion mit den Kohlenwasserstoffen bewirkt; Steuern des Kohlenwasserstoffstroms zwischen dem Behälter und der Luftpumpe unter Verwendung des Spülventils.
Verfahren zum proaktiven Beheizen eines Katalysators nach Anspruch 14, das ferner die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen eines Kohlenwasserstoffabsorbers in Strömungsverbindung mit dem Abgaskrümmer und der Abgasnachbehandlungsvorrichtung; Absorbieren von Kohlenwasserstoffen in dem von dem Motor erzeugten Abgas; Transportieren von Luft mit der Luftpumpe, so dass die Luft mit dem Abgas stromaufwärts der Abgasnachbehandlungsvorrichtung und stromabwärts des Kohlenwasserstoffabsorbers zusammenströmt; Freisetzen von Kohlenwasserstoffen aus dem Kohlenwasserstoffabsorber, so dass die Kohlenwasserstoffe durch die Luft von der Luftpumpe zu dem elektrisch beheizten Katalysator geleitet werden; Bewirken einer exothermen Reaktion auf die Kohlenwasserstoffe, wenn die Kohlenwasserstoffe dem elektrisch beheizten Katalysator ausgesetzt werden, so dass die Kohlenwasserstoffe die Temperatur des Dreiwegekatalysators nach der exothermen Reaktion erhöhen.