DE60109293T2 - Verbrennungskraftmaschine mit Katalysator - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor, der einen Katalysator aufweist, um Abgasemissionen zu vermindern.
  • Katalysatoren, wie etwa in Motorfahrzeugen verwendete Drei-Wege-Katalysatoren, können die Abgasemissionen aus einem Verbrennungsmotor bedeutend vermindern. Derartige Katalysatoren sind konstruiert um innerhalb eines Bereichs von Temperaturen am effizientesten zu arbeiten. Ist die Temperatur des Katalysators zu niedrig, so wird die Umsatzeffizienz von Abgas-Nebenprodukten – wie etwa unverbranntem Kohlenwasserstoff, Kohlenmonoxid oder Stickoxiden – gering sein. Wenn der Katalysator andererseits zu heiß wird, so kann dies die Katalysatormatrix beschädigen, was die Effizienz und Lebensdauer des Katalysators dauerhaft vermindert.
  • Um eine schnellere „Zündung" des Katalysators unter Kaltstartbedingungen zu fördern, ist es bekannt ein Sekundärluftsystem bereitzustellen, welches stromaufwärts des Katalysators Frischluft in das Abgassystem pumpt. Diese überschüssige Luft gestattet es unverbranntem Kraftstoff, während anfänglichem fetten Betrieb des Motors, in dem Abgassystem und Katalysatorbereich zu zünden, um somit eine schnellere Katalysatorzündung zu fördern.
  • Ein typisches Sekundärluftsystem für die Motorfahrzeug-Katalysatorzündung schließt eine Sekundärluftpumpe unter der Motorhaube und zugehörige Verrohrung ein, um Frischluft in das Abgassystem zu speisen. Die Pumpe wird von der Fahrzeugbatterie elektrisch angetrieben, und arbeitet gewöhnlich für die ersten beiden dem Kaltstart des Motors folgenden Minuten, nach welcher Zeit sie nicht benutzt wird.
  • Ein solches Sekundärluft-Versorgungssystem ist teuer, sperrig und schwierig unter der Motorhaube eines typischen Motorfahrzeugs unterzubringen, wo typischerweise Bauteile und Rohre gedrängt sind. Dies macht diesen Ansatz weniger attraktiv als andere bekannte Techniken, welche benutzt werden können um schnellere Katalysatorzündung zu erreichen.
  • Ein Beispiel eines Sekundärluft-Versorgungssystems der bisherigen Technik ist in US 5,974,792 offenbart, in welchem eine mechanisch angetriebene Druck-Aufladevorrichtung bereitgestellt wird, um zu Verbrennungskammern gelieferte Luft mit Druck zu beaufschlagen. Die Druck-Aufladevorrichtung liefert außerdem Sekundärluft zu einem Abgassystem stromaufwärts eines Katalysators, um die Katalysatorzündung zu erleichtern. Die Druck-Aufladevorrichtung ist stromabwärts einer Drossel in einem Lufteinlaß angeordnet.
  • Das Dokument JP 2000 230 437 der bisherigen Technik legt ein Druck-Aufladesystem für einen Verbrennungsmotor offen, in welchem die Druck-Aufladevorrichtung elektrisch angetrieben sein kann.
  • Es ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein bequemeres Sekundärluft-Versorgungssystem für die Motorfahrzeug-Katalysatorzündung bereitzustellen.
  • Gemäß der Erfindung wird ein Motor bereitgestellt, der eine oder mehrere Verbrennungskammern umfaßt; ein Luftversorgungssystem, um in die Verbrennungskammern anzusaugen; ein Abgassystem, um Abgas von den Verbrennungskammern weg zu transportieren; ein Abgas-Rückführungssystem, um Abgas zu den Verbrennungskammern zurückzuführen; und ein Sekundärluft-Versorgungssystem zwischen dem Luftversorgungssystem und dem Abgassystem, in dem:
    das Abgassystem einen Katalysator umfaßt, um Motoremissionen zu vermindern;
    das Luftversorgungssystem eine Druck-Aufladevorrichtung umfaßt, um zu den Verbrennungskammern gelieferte Luft mit Druck zu beaufschlagen;
    das Sekundärluft-Versorgungssystem einen sekundären Luftversorgungsweg für Luft bereitstellt, die durch die Druck-Aufladevorrichtung mit Druck beaufschlagt ist, um von dem Luftversorgungssystem stromabwärts der Druck-Aufladevorrichtung zu dem Abgassystem stromaufwärts des Katalysators zu strömen, um eine Katalysatorzündung zu fördern;
    das Abgas-Rückführungssystem einen Abgas-Rückführungsweg für Abgas bereitstellt, um von dem Abgassystem zu dem Luftversorgungssystem zu strömen, wenn keine druckbeaufschlagte Luft durch den Sekundärluft-Versorgungsweg strömt;
    der Motor eine Drossel in dem Luftversorgungssystem umfaßt, um das Ansaugen der Verbrennungskammern zu regeln;
    der Motor ein Umlenkventil umfaßt, das aktiviert werden kann um es dieser druckbeaufschlagten Luft zu erlauben entlang des sekundären Luftversorgungsweges zu strömen; oder um es dem Abgas alternativ zu erlauben entlang des Abgasrückführungsweges zu strömen;
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Drossel sich stromabwärts der Druck-Aufladevorrichtung befindet;
    der Sekundärluft-Versorgungsweg zwischen der Druck-Aufladevorrichtung und der Drossel auf das Luftversorgungssystem trifft; und
    der Abgasrückführungsweg stromabwärts der Drossel auf das Luftversorgungssystem trifft.
  • Es ist bekannt eine derartige Druck-Aufladevorrichtung bereitzustellen, zum Beispiel einen Turbolader, oder ein elektrisch angetriebenes Aufladegerät, um die Motoransaugung zu unterstützen und so das Motordrehmoment über jenes hinaus zu verstärken, das mit natürlicher Ansaugung alleine verfügbar ist. Die Erfindung zieht deshalb Vorteil aus solchen Quellen druckbeaufschlagter Luft, um Sekundärluft zu dem Abgassystem bereitzustellen. Weil bei weitem der größte Teil jener in der Bereitstellung eines Sekundärluftsystems anfallenden Kosten die Luftpumpe und zugehörige Regelelektroniken sind, erlaubt die Erfindung daher eine wesentliche Kostenersparnis mit Motoren, die eine solche Druck-Aufladevorrichtung benutzen. Es wird außerdem eine Ersparnis im Volumen der Komponenten bestehen, die gebraucht werden um einen Sekundärluft-Versorgungsweg bereitzustellen.
  • Der Motor kann ein elektronisches Regelsystem einschließen um den Motorbetrieb zu regeln. Ein derartiges Motor-Regelsystem kann elektronische Eingaben von einer Anzahl von Motorzustands-Sensoren empfangen, mit einem Mikroprozessor eine Anzahl gewünschter Motor-Betriebsparameter berechnen und dann eine Anzahl von Regelausgaben zu anderen an der Funktion des Motors beteiligten Elektronikeinheiten liefern. Speziell regelt das Motor-Regelsystem vorzugsweise den Betrieb der Druck-Aufladevorrichtung, und den Strom von Sekundärluft in dem Sekundärluft-Versorgungsweg, zum Beispiel durch Regelung eines elektronisch geregelten Ventils.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Motors stellt ein Abschnitt des Sekundärluft-Versorgungssystems einen Abgas-Rückführungsweg für Abgas bereit, das von dem Abgassystem zu dem Luftversorgungssystem strömt, wenn keine druckbeaufschlagte Luft durch den Sekundärluft-Versorgungsweg von dem Luftversorgungssystem zu dem Abgassystem strömt. Eine derartige Abgasrückführung wird oft als Teil eines Emissions-Regelsystems gebraucht. Dies erlaubt eine weitere Verminderung in der Anzahl der benötigten Kanäle, weil mindestens ein Teil des Sekundärluft-Weges zur Abgasrückführung benutzt werden kann, wenn keine Sekundärluft gebraucht wird. Die Erfindung bietet daher die Möglichkeit einer bedeutenden Raumersparnis unter der Motorhaube eines Motorfahrzeugs.
  • Wenn die Drossel sich in einer anderen als der weit geöffneten Stellung befindet, wird stromabwärts der Drossel ein Druckverlust bestehen. Deshalb ist es bequem wenn der Abgasrückführungsweg den Luftversorgungsweg stromabwärts der Drossel trifft. Abgas kann dann leichter von einem höheren Druck innerhalb des Abgassystems zu einem geringeren Druck innerhalb des Luftversorgungssystems strömen.
  • Aus dem gleichen Grund empfängt das Sekundärluft-Versorgungssystem Luft von dem Luftversorgungssystem stromaufwärts der Drossel, wenn das Sekundärluft-Versorgungssystem für die Katalysatorzündung Luft an das Abgassystem liefert. Die Druck-Aufladevorrichtung kann dann mit einer ausreichenden Rate betrieben werden, um die Luft stromaufwärts der Drossel ausreichend mit Druck zu beaufschlagen, so daß Luft in das Abgassystem mit – relativ gesehen – geringerem Druck strömt. Wenn notwendig kann die Drosselöffnung beschränkt werden, um den Strom von druckbeaufschlagter Luft in Richtung auf die Verbrennungskammern zu begrenzen, wenn die Drehmomentsteigerung, die ansonsten durch die Druck-Aufladevorrichtung bereitgestellt würde, nicht vollständig gewünscht oder erforderlich ist.
  • Das Sekundärluft-Versorgungssystem schließt ein Umlenkventil ein, das aktiviert werden kann um es entweder Sekundärluft zu erlauben von dem Luftversorgungssystem zu dem Abgassystem zu strömen; oder es alternativ Abgas erlaubt, von dem Abgassystem zu dem Luftversorgungssystem zu strömen. Das Umlenkventil kann ein elektronisches Ventil unter der Regelung des Motor-Regelsystems sein.
  • Außerdem wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren des Motorbetriebs bereitgestellt, wobei dieser Motor eine oder mehrere Verbrennungskammern umfaßt; ein Luftversorgungssystem einschließlich einer Druck-Aufladevorrichtung, um die Verbrennungskammern zu füllen; ein Abgassystem einschließlich eines Katalysators, um Motoremissionen zu vermindern; ein Sekundärluft-Versorgungssystem zwischen dem Luftversorgungs-System und dem Abgassystem; eine Drossel in dem Luftversorgungssystem, um die Ansaugung der Verbrennungskammern zu regeln; und ein Umlenkventil; wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:
    • i) Benutzen des Abgassystems, um Abgas von der Verbrennungskammer weg und durch den Katalysator hindurch zu befördern;
    • ii) Benutzen der Druck-Aufladevorrichtung, um durch das Luftversorgungssystem zu den Verbrennungskammern gelieferte Luft mit Druck zu beaufschlagen;
    • iii) Benutzen des Umlenkventils, um es druckbeaufschlagter Luft von dem Luftversorgungssystem zu gestatten stromaufwärts des Katalysators in das Abgassystem einzuströmen, um Katalysatorzündung zu erleichtern; und zu einer anderen Zeit Benutzen des Umlenkventils, um es Abgas zu gestatten von dem Abgassystem zu dem Luftversorgungssystem zu strömen;
    worin der Motor eine Drossel in dem Luftversorgungssystem umfaßt, um die Ansaugung der Verbrennungskammern zu regeln, und sich die Drossel stromabwärts der Druck-Aufladevorrichtung befindet; und dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt iii) diese druckbeaufschlagte Luft dieses Luftversorgungssystem zwischen der Druck-Aufladevorrichtung und der Drossel verläßt; und dadurch, daß dieses Abgas von dem Abgassystem stromabwärts der Drossel in das Luftversorgungssystem strömt.
  • Die Erfindung wird nun, nur anhand eines Beispiels, unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung genauer beschrieben werden, in der:
  • 1 ein schematisches Diagramm eines Motorfahrzeugs zeigt, das einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist.
  • 1 zeigt schematisch einen Teil eines Motorfahrzeugs 1, das einen hin- und herlaufenden Kolben-Verbrennungsmotor 2 aufweist, der vier in Reihe befindliche Verbrennungskammern 4 besitzt. Luft 6 tritt über einen Ansaugkrümmer 8 in die Verbrennungskammern 4 ein, und Abgas 10 verläßt die Verbrennungskammern 4 über einen Abgaskrümmer 12. Ein Kraftstoff-Einspritzsystem 14 liefert in einer in der Technik wohlbekannten Weise Kraftstoff 16 zu den Verbrennungskammern 4.
  • Ein Abgaskanal 15 führt von dem Abgaskrümmer 12 in Richtung eines Katalysators 17, welcher zusammen mit dem Abgaskrümmer 12 ein Abgassystem 19 umfaßt.
  • Eine Druck-Aufladevorrichtung, hier ein elektrisch angetriebenes Aufladegerät 18, ist stromaufwärts des Ansaugkrümmers 8 als ein Teil des Luftversorgungssystems 20 bereitgestellt. Nicht mit Druck beaufschlagte Luft 22 tritt über einen Lufteinlaß 24 in ein Gehäuse 26 hinein ein, das eine 12 Volt Blei/Säure-Fahrzeugbatterie 28 umgibt. Ein Luftfilter 30 stromaufwärts des Aufladegeräts 18 stellt sicher daß die gesamte in das Aufladegerät eintretende Luft sauber ist.
  • Ist das Aufladegerät 18 deaktiviert oder befindet sich im Leelauf so kann gefilterte Luft 32 das Aufladegerät 33 durch einen Luft-Umgehungskanal 34 umgehen 33.
  • Der Luft-Umgehungskanal 34 weist ein Luftventil 36 auf, das automatisch öffnet (wie in einer durchgezogenen Linie gezeigt), wenn der Luftdruck stromabwärts des Aufladegeräts 18 geringer ist als der Luftdruck stromaufwärts des Aufladegeräts. Das Umgehungsventil 36 schließt dann automatisch (wie in einer gestrichelten Linie gezeigt), wenn das umgekehrte der Fall ist.
  • Die Luftversorgung 6 zu den Verbrennungskammern 4 ist dann durch die Einstellung eines elektronisch geregelten Drosselventils 38 stromabwärts des Aufladegeräts 18 und der Umgehung 34 geregelt, und durch die Aktivierung des Aufladegeräts 18. Wenn das Aufladegerät 18 nicht aktiviert ist saugen die Verbrennungskammern 4 normal an, und wenn das Aufladegerät 18 aktiviert ist wird der Luftstrom 6 zu den Verbrennungskammern 4 gesteigert.
  • Das Aufladegerät 18 ist nur durch einen geschalteten Reluktanz-Elektromotor (M) 40 angetrieben, der von der Batterie 28 mit Energie versorgt wird.
  • Der Fahrzeugführer (nicht gezeigt) kann die Motorleistung über einen beweglichen Gaspedalaufbau 42 regeln, der ein für die Fahrerforderung (DD, Driver Demand; Fahrerforderung) kennzeichnendes elektrisches Signal 44 zu einer Motor-Regeleinheit (ECU, Engine Control Unit; Motor-Regeleinheit) 46 liefert.
  • Die Motor-Regeleinheit 46 empfängt außerdem Eingaben anderer Motor-Betriebsparameter, zum Beispiel ein Motordrehzahl-Signal (S) 48 von einem Motor-Drehzahlsensor 50.
  • Die Motor-Regeleinheit 46 erzeugt außerdem eine Anzahl von Motor-Regelsignalen, einschließlich: eines Kraftstoffeinspritzungs-Regelsignals (I) 52, um das Kraftstoff-Einspritzsystem 14 zu regeln; eines Drossel-Regelsignals (T) 54, um die elektronische Drossel 38 zu regeln; und eines Aufladegerätmotor-Regelsignals (SCM) 58, um den Motor des Aufladegeräts 40 zu regeln.
  • Optional kann die Motor-Regeleinheit ein Umgehungsventil-Regelsignal (BP) 56 erzeugen, wenn das Umgehungsventil 36 elektrisch zu betätigen ist. Es ist jedoch möglich daß das Umgehungsventil 36 ein durch Druckdifferenzen über das Aufladegerät 18 hinweg betätigtes passives Ventil ist, so daß das Ventil sich automatisch öffnet, wenn der Druck stromabwärts des Aufladegeräts geringer ist als der Druck stromaufwärts des Aufladegeräts 18.
  • Der Motor 2 schließt ein Sekundärluft-Versorgungssystem 60 zwischen dem Luftversorgungssystem 2 und dem Abgassystem 19 ein. Das Sekundärluft-Versorgungssystem 60 ist durch einen Kanal 62 mit dem Luftversorgungssystem verbunden, um Sekundärluft an einem Punkt einzulassen, der sich stromabwärts des Aufladegeräts 18 und stromaufwärts des elektronischen Drosselventils 38 befindet. Der Kanal führt zu einem elektronischen Umlenkventil 64, dessen Betrieb durch ein Umgehungsventil-Regelsignal (D) 66 von der elektronischen Regeleinheit 46 geregelt ist. Wenn das Umlenkventil wie durch die durchgezogene Linie gezeigt eingestellt ist, gelangt in den Kanal 62 eintretende, druckbeaufschlagte Luft durch das Umlenkventil 64 hindurch 67 in einen Kanal 70 hinein, der mit dem Abgaskanal 15 verbindet. Dies läßt einen Strom von sogenannter Sekundärluft in den Abgaskanal 15 hinein zu, um Katalysatorzündung unter Kaltstartbedingungen zu erleichtern.
  • Wenn das Umlenkventil 64 in einer alternativen Einstellung eingestellt ist, wie durch die gestrichelte Linie gezeigt, ist der Kanal 62 zum Einlaß von Luft in das Sekundärluft-Versorgungssystem 60 hinein durch das Umlenkventil 64 blockiert.
  • Wie in der Zeichnung gezeigt ist ein anderer Kanal 71 – stromabwärts des Drosselventils 38 und stromaufwärts des Ansaugkrümmers 8 – zwischen dem Sekundärluft-Versorgungssystem 60 und dem Luftversorgungssystem 20 angeschlossen. Das andere Ende dieses Kanals 71 verbindet mit dem Umlenkventil 64 – nicht so daß druckbeaufschlagte Sekundärluft in das Abgassystem 19 eintreten kann, sondern so daß Abgas 72 von dem Abgaskanal 15 in den Ansaugkrümmer 8 strömen kann, wenn das Umlenkventil 64 wie durch die gestrichelte Linie gezeigt eingestellt ist. Dieses rückgeführte Abgas hilft Motoremissionen zu regeln, wenn der Motor bei seiner Betriebstemperatur betrieben wird. Eine derartige Abgasrückführung kann außerdem helfen Pumpverluste zu verringern, um somit die Kraftstoffersparnis zu verbessern.
  • Die Abgasrückführung 72 und die Sekundärluftversorgung 67 sind während verschiedener Phasen des Motorbetriebs nötig. Die Anordnung ist. daher ökonomisch hinsichtlich der Menge und der Kosten der nötigen Hardware, um sowohl die Sekundärluftversorgung wie auch das Abgasrückführungssystem zu implementieren.
  • Durch vorsichtige Regelung der Menge an druckbeaufschlagter Luft und der Drosseleinstellung ist es für das elektrisch angetriebene Aufladegerät möglich, durch den Kanal 62, 70 und Umlenkventil 64 eine Sekundärluftversorgung zu dem Abgaskanal 15 und dem Katalysator 17 bereitzustellen. Dies beseitigt die Notwendigkeit für eine dedizierte Sekundärluft-Versorgungspumpe in Motorsystemen, die bereits den Vorteil einer Drehmoment-Steigerungsvorrichtung genießen. Wurde die Katalysatorzündung einmal erzielt, so wechselt ein Teil des Sekundärluf-Versorgungssystems seine Rolle, um als Teil der Motoremissions-Regelstrategie tatsächlich ein Gasrückführungssystem zu werden. Erneut hilft die Erfindung Raum zu sparen und die gesamten Systemkosten für den Motor zu mindern, indem die Notwendigkeit eines dedizierten Gasrückführungssystems vermieden wird.
  • Obwohl eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf eine elektrisch angetriebene Aufladevorrichtung beschrieben wurde, wäre es außerdem möglich einen elektrisch unterstützten Turbolader zu benutzen, oder sogar eine mechanisch angetriebene Aufladevorrichtung, obgleich letztere eine kompliziertere mechanische Anordnung – über eine geeignete Verbindung von den hin- und herlaufenden Kolben angetrieben – mit sich bringen würde.
  • Die Erfindung stellt daher eine kompakte und ökonomische Anordnung für eine Sekundärluftversorgung bereit, um die Katalysatorzündung zu erleichtern.

Claims (6)

  1. Ein Motor (2), der eine oder mehrere Verbrennungskammern (4) umfaßt; ein Luftversorgungssystem (20), um in die Verbrennungskammern (4) anzusaugen; ein Abgassystem (19), um Abgas (10) von den Verbrennungskammern (4) weg zu transportieren; ein Abgas-Rückführungssystem, um Abgas zu den Verbrennungskammern (4) zurückzuführen; und ein Sekundärluft-Versorgungssystem (60) zwischen dem Luftversorgungssystem (20) und dem Abgassystem (19), in dem: das Abgassystem (19) einen Katalysator (17) umfaßt, um Motoremissionen zu vermindern; das Luftversorgungssystem (20) eine Druck-Aufladevorrichtung (18) umfaßt, um zu den Verbrennungskammern (4) gelieferte Luft (6) mit Druck zu beaufschlagen; das Sekundärluft-Versorgungssystem (20) einen sekundären Luftversorgungsweg (62, 70) für Luft (68) bereitstellt, die durch die Druck-Aufladevorrichtung (18) mit Druck beaufschlagt ist, um von dem Luftversorgungssystem (20) stromabwärts der Druck-Aufladevorrichtung (18) zu dem Abgassystem (19) stromaufwärts des Katalysators (17) zu strömen, um eine Katalysatorzündung zu fördern; das Abgas-Rückführungssystem einen Abgas-Rückführungsweg (70, 71) für Abgas (72) bereitstellt, um von dem Abgassystem (19) zu dem Luftversorgungssystem (20) zu strömen, wenn keine druckbeaufschlagte Luft (68) durch den Sekundärluft-Versorgungsweg (62, 70) strömt; der Motor (2) eine Drossel (38) in dem Luftversorgungssystem (20) umfaßt, um das Ansaugen der Verbrennungskammern (4) zu regeln; der Abgasrückführungsweg (70, 71) stromabwärts der Drossel (38) auf das Luftversorgungssystem (20) trifft; der Motor (2) ein Umlenkventil (64) umfaßt, das aktiviert werden kann um es dieser druckbeaufschlagten Luft (68) zu erlauben entlang des sekundären Luftversorgungsweges (62, 70) zu strömen; oder um es dem Abgas (72) alternativ zu erlauben entlang des Abgasrückführungsweges (70, 71) zu strömen; dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (38) sich stromabwärts der Druck-Aufladevorrichtung (18) befindet; und der Sekundärluft-Versorgungsweg (62, 70) zwischen der Druck-Aufladevorrichtung (18) und der Drossel (38) auf das Luftversorgungssystem (20) trifft.
  2. Ein Motor (2) wie in Anspruch 1 beansprucht, in welchem das Umlenkventil (64) ein elektronisch geregeltes Ventil ist, und der Motor (2) ein elektronisches Regelsystem (46) einschließt, das eingerichtet ist um dieses Ventil (64) zu regeln, um den Strom (67) druckbeaufschlagter Luft (68) von dem Luftversorgungssystem (20) zu dem Abgassystem (19) zu regeln.
  3. Ein Motor (2) wie in Anspruch 1 oder Anspruch 2 beansprucht, in welchem ein Teil des Sekundärluft-Versorgungssystems (60) den Abgasrückführungs-Weg (70, 71) bereitstellt, damit Abgas (72) von dem Abgassystem (19) zu dem Luftversorgungssystem (20) strömt, wenn keine druckbeaufschlagte Luft (68) durch das Sekundärluft-Versorgungssystem (60) von dem Luftversorgungssystem (20) zu dem Abgassystem (19) strömt.
  4. Ein Motor (2) wie in irgendeinem der vorstehenden Ansprüche beansprucht, in welchem die Drossel eine elektronische Drossel (38) unter der Regelung eines elektronischen Motor-Regelsystems (46) ist.
  5. Ein Motor (2) wie in irgendeinem der vorstehenden Ansprüche beansprucht, in welchem die Druck-Aufladevorrichtung ein elektrisch angetriebenes Aufladegerät (18) ist.
  6. Ein Verfahren zum Betrieb eines Motors (2), wobei dieser Motor (2) eine oder mehrere Verbrennungskammern (4) umfaßt; ein Luftversorgungssystem (20) einschließlich einer Druck-Aufladevorrichtung (18), um die Verbrennungskammern (4) zu füllen oder aufzusaugen; ein Abgassystem (19) einschließlich eines Katalysators (17), um Motoremissionen zu vermindern; ein Sekundärluft-Versorgungssystem (60) zwischen dem Luftversorgungs-System (20) und dem Abgassystem (19); eine Drossel (38) in dem Luftversorgungssystem (20), um die Ansaugung der Verbrennungskammern (4) zu regeln; und ein Umlenkventil (64); wobei das Verfahren die Schritte umfaßt: i) Benutzen des Abgassystems (19), um Abgas (10) von der Verbrennungskammer (4) weg und durch den Katalysator (17) hindurch zu befördern; ii) Benutzen der Druck-Aufladevorrichtung (18), um durch das Luftversorgungssystem (20) zu den Verbrennungskammern (4) gelieferte Luft (6) mit Druck zu beaufschlagen; iii) Benutzen des Umlenkventils (64), um es druckbeaufschlagter Luft (68) von dem Luftversorgungssystem (20) zu gestatten stromaufwärts des Katalysators (17) in das Abgassystem (19) einzuströmen (67), um Katalysatorzündung zu erleichtern; und zu einer anderen Zeit Benutzen des Umlenkventils (64), um es Abgas (72) zu gestatten von dem Abgassystem (19) zu dem Luftversorgungssystem (20) zu strömen; worin der Motor (2) eine Drossel (38) in dem Luftversorgungssystem (20) umfaßt, um die Ansaugung der Verbrennungskammern (4) zu regeln, und sich die Drossel (38) stromabwärts der Druck-Aufladevorrichtung (18) befindet; und dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt iii) diese druckbeaufschlagte Luft dieses Luftversorgungssystem zwischen der Druck-Aufladevorrichtung (18) und der Drossel (38) verläßt; und dadurch, daß dieses Abgas (72) von dem Abgassystem stromabwärts der Drossel (38) in das Luftversorgungssystem (20) strömt.
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7117668B2 (en) 2003-10-10 2006-10-10 Delphi Technologies, Inc Method and apparatus for rapid exhaust catalyst light-off
DE10350485A1 (de) * 2003-10-29 2005-06-02 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
FR2879235B1 (fr) * 2004-12-15 2007-03-02 Renault Sas Moteur a combustion interne a recirculation de gaz d'echappement et injection d'air a l'echappement
FR2934638B1 (fr) 2008-07-29 2011-04-29 Renault Sas Procede de reduction des emissions polluantes d'un moteur a combustion interne et dispositif correspondant
US8327628B2 (en) * 2009-09-29 2012-12-11 Ford Global Technologies, Llc Gasoline particulate filter regeneration and diagnostics
US20120073270A1 (en) * 2010-09-27 2012-03-29 Cox Glenn B Exhaust system and retrofitting method
US9273596B2 (en) 2011-11-16 2016-03-01 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Boost extraction method of secondary air injection for internal combustion engine emission control
FR2990467B1 (fr) * 2012-05-10 2017-12-15 Valeo Systemes De Controle Moteur Systeme d'injection d'air dans un circuit d'echappement de gaz
US20170204818A1 (en) * 2016-01-19 2017-07-20 International Engine Intellectual Property Company,Llc Compressed air intake engine inlet booster
KR20190120864A (ko) 2018-04-17 2019-10-25 현대자동차주식회사 이차 공기 분사 시스템
US11585257B1 (en) * 2022-03-14 2023-02-21 Garrett Transportation I Inc. Methods and systems for catalytically treating exhaust gases from an internal combustion engine using secondary air injection, and secondary air pump for use therein

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5427079A (en) * 1992-12-04 1995-06-27 Ford Motor Company Supercharged engine with variable ratio drive supercharger
US5845492A (en) * 1995-09-18 1998-12-08 Nippondenso Co., Ltd. Internal combustion engine control with fast exhaust catalyst warm-up
DE19841330A1 (de) * 1998-09-10 2000-03-23 Daimler Chrysler Ag Steuerung einer aufgeladenen Otto-Brennkraftmaschine
JP4269407B2 (ja) * 1998-12-24 2009-05-27 トヨタ自動車株式会社 燃焼式ヒータ付内燃機関
JP2000230427A (ja) * 1999-02-08 2000-08-22 Denso Corp 過給機付内燃機関

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