DE60005109T2

DE60005109T2 - Erwärmungsvorrichtung eines Katalysators einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE60005109T2
Application number: DE60005109T
Authority: DE
Inventors: Shinya Toyota-shi Aichi-ken Hirota; Toshiaki Toyota-shi Aichi-ken Tanaka
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-10-22
Filing date: 2000-10-19
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2020-10-20
Also published as: EP1094205B1; US6481200B1; EP1094205A1; ES2201989T3; DE60005109D1; US20030014966A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Technologie zum Reinigen des Abgases von Verbrennungsmotoren, die in Automobilen oder ähnlichem montiert sind, und im Besonderen eine Technologie zur Verbesserung der Abgasemissionen durch eine frühzeitige Aktivierung eines Abgasreinigungskatalysators, der in einer Abgasführung des Verbrennungsmotors vorgesehen ist.
In den vergangenen Jahren wurde von Verbrennungsmotoren, die in Automobilen oder ähnlichem montiert sind, verlangt, im Abgas enthaltene gesundheitsgefährdende gasförmige Bestandteile zu entfernen, bevor das Abgas in die Umgebungsluft ausgestoßen wird. Hinsichtlich dieser Forderung wurde eine Technologie vorgeschlagen, bei der ein Abgasreinigungskatalysator, der die im Abgas enthaltenen gesundheitsgefährdenden gasförmigen Bestandteile entfernt, in einer Abgasführung eines Verbrennungsmotors vorgesehen ist.
Als vorstehend beschriebener Abgasreinigungskatalysator wurde eine große Anzahl verschiedener Abgasreinigungskatalysatoren entwickelt, unter anderem beispielsweise ein Drei-Wege-Katalysator, ein NO_x-Okklusions-Reduktions-Katalysator, ein selektiver NO_x-Reduktions-Katalysator, ein Oxidations-Katalysator und ein Abgasreinigungskatalysator, der aus einer geeigneten Kombination dieser Abgasreinigungskatalysatoren besteht. Diese Abgasreinigungskatalysatoren sind im Allgemeinen in der Lage, die gesundheitsgefährdenden gasförmigen Bestandteile des Abgases zu entfernen, wenn sie bei oder oberhalb einer vorgegebenen Temperatur aktiviert werden. Das bedeutet, dass diese Abgasreinigungskatalysatoren die gesundheitsgefährdenden gasförmigen Bestandteile des Abgases bei einer Temperatur unterhalb dieser vorgegebenen Temperatur nicht ausreichend entfernen können, beispielsweise bei einem Kaltstart des Verbrennungsmotors.
Insbesondere bei einem Kaltstart des Verbrennungsmotors neigt die Verbrennung des Gemisches aufgrund niedriger Temperaturen innerhalb der Zylinder dazu, instabil zu werden. Dadurch stößt der Verbrennungsmotor eine relativ große Menge von unverbrannten Kraftstoffbestandteilen aus. Wenn der Abgasreinigungskatalysator inaktiv ist, wird eine große Menge unverbrannter Kraftstoffbestandteile in die Umgebungsluft ausgestoßen, ohne gereinigt zu werden.
Dementsprechend ist es wichtig, bei einem Kaltstart des Verbrennungsmotors den Abgasreinigungskatalysator frühzeitig zu aktivieren, um die Verschlechterung der Abgasemissionen während des Startens und unmittelbar nach dem Starten zu verhindern.
Hinsichtlich dieser Forderung veröffentlicht das japanische Patent Nr. 2710269 einen Vorschlag für eine Katalysator-Heizbrennervorrichtung für einen fremdgezündeten Verbrennungsmotor.
Diese in der Patentveröffentlichung des vorstehend genannten Patents beschriebene Katalysator-Heizbrennervorrichtung für den fremdgezündeten Verbrennungsmotor enthält einen Abgasreinigungskatalysator in einer Abgasführung des Verbrennungsmotors und einen Brenner in der Abgasführung, angebracht in Strömungsrichtung vor dem Abgasreinigungskatalysator. Wenn der Verbrennungsmotor nach dem Kaltstart erwärmt wird, wird eine Hälfte der Zylinder des Verbrennungsmotors mit einem fetten Gemisch zur Erzeugung eines brennbaren Gases betrieben und die Kraftstoffeinspritzung für die andere Hälfte wird unterbrochen. Das aus der erstgenannten Hälfte der Zylinder ausgestoßene brennbare Gas und die aus der letztgenannten Hälfte der Zylinder ausgestoßene Luft werden vermischt und im Brenner verbrannt und heizen dadurch den Abgasreinigungskatalysator schnell auf.
Der in einer derartigen Katalysator-Heizbrennervorrichtung verwendete Brenner für den fremdgezündeten Verbrennungsmotor verfügt über eine Kammer zum Mischen und Verbrennen des brennbaren Gases und der Luft. Allerdings hat dieser Brenner im Vergleich zur Abgasführung einen größeren Querschnitt und eine größere Wärmekapazität. Dadurch wird die Wärme des Abgases an den Brenner übertragen, wenn der Brenner nicht in Betrieb ist.
Dann wird, wenn die Wärme des Abgases an den Brenner übertragen wird, der in Strömungsrichtung hinter dem Brenner vorgesehene Abgasreinigungskatalysator durch das Abgas mit niedriger Temperatur abgekühlt, wodurch die Möglichkeit besteht, dass die Temperatur des Abgasreinigungskatalysators auf eine Temperatur unterhalb der Aktivierungstemperatur abgesenkt wird.
Darüber hinaus befindet sich der Brenner der vorstehend beschriebenen Katalysator-Heizbrennervorriehtung für den fremdgezündeten Verbrennungsmotor in Strömungsrichtung unmittelbar hinter den Abgaskrümmern. Dadurch neigt das brennbare Gemisch innerhalb des Brenners dazu, durch das Pulsieren des Abgases beeinflusst zu werden, wodurch die Verbrennung des brennbaren Gemisches dazu neigt, instabil zu werden. Darüber hinaus wird eine Umgebungstemperatur der Abgasführung und des Brenners direkt nach dem Kaltstart des Verbrennungsmotors niedrig, wodurch die Verbrennung des brennbaren Gemisches dazu neigt, instabil zu werden.
Eine dergestalt instabile Verbrennung des brennbaren Gemisches im Brenner erschwert eine vollständige Verbrennung des brennbaren Gemisches und kann möglicherweise zu einem Ausstoß einer eher erhöhten Menge unverbrannter Kraftstoffbestandteile in die Umgebungsluft führen.
Das Dokument WO 97/25525 veröffentlicht einen Verbrennungsmotor mit einem Katalysator und einem Abgas-Zündsystem als Unterstützung zur Verkürzung der Zündzeit des Katalysators. Überschüssiger Kraftstoff wird im Nachbrenner verbrannt, indem Luft über eine Luftpumpe und ein Ventil ohne Durchgang der Luft durch die Brennkammern des Motors zugeführt wird.
Darüber hinaus zeigt das Dokument WO 94/24423 ein Verfahren zum Betrieb eines Motors mit einem Nachbrenner und einem Katalysator in Strömungsrichtung hinter dem Nachbrenner. Dieses Verfahren ist dem in der vorstehend beschriebenen Vorrichtung entsprechend Dokument WO 97/25525 genutzten Verfahren sehr ähnlich.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde in Betrachtung der vorstehenden konventionellen Probleme erdacht. Ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine unerwünschte Temperaturabnahme eines Abgasreinigungskatalysators während des normalen Betriebs zu verhindern und die Verschlechterung der Abgasemissionen zu verhindern, indem eine Technologie bereitgestellt wird,
die in der Lage ist, das brennbare Gas und Luft zu vermischen, ohne eine spezielle Brennkammer zum Mischen des brennbaren Gases und Luft vorzusehen, in einer Vorrichtung zum Vorwärmen eines Abgasreinigungskatalysators durch Verbrennung des brennbaren Gemisches in einer Abgasführung in Strömungsrichtung vor dem Abgasreinigungskatalysator.
Ein zweites Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Verschlechterung der Abgasemissionen aufgrund der Verbrennung des brennbaren Gemisches zu verhindern und einen Abgasreinigungskatalysator frühzeitig zu aktivieren, indem eine Technologie zur Stabilisierung der Verbrennung des brennbaren Gemisches in einer Vorrichtung zum Vorwärmen eines Abgasreinigungskatalysators durch Verbrennung des brennbaren Gemisches in einer Abgasführung in Strömungsrichtung vor dem Abgasreinigungskatalysator bereitgestellt wird.
Dieses Ziel der Erfindung wird durch ein Katalysatorheizgerät mit Eigenschaften entsprechend Anspruch 1 erreicht. Weitere Entwicklungen werden in den entsprechenden Ansprüchen definiert.
In einem wie vorstehend beschrieben konstruierten Katalysatorheizgerät werden die Brennstoffkomponenten-Zuführvorrichtung und die Zündvorrichtung betätigt, wenn der Haupt-Abgasreinigungskatalysator beheizt werden muss.
Wenn die Brennstoffkomponenten-Zuführvorrichtung betätigt wird, werden Kraftstoff und Luft in Strömungsrichtung vor dem Neben-Abgasreinigungskatalysator in die Abgasführung zugeführt und treten in den Neben-Abgasreinigungskatalysator ein.
Der Neben-Abgasreinigungskatalysator verfügt über eine Vielzahl von Durchströmungskanälen, deren Durchmesser im Vergleich jeweils viel kleiner als derjenige der Abgasfüllung ist. Dadurch werden der in diesen kleinen Durchströmungskanälen strömende Kraftstoff und die Luft ausreichend miteinander vermischt. Als Ergebnis ist das Gas, das aus dem Neben-Abgasreinigungskatalysator herausströmt, ein brennbares Gas bestehend aus vorher vermischtem Kraftstoff und Luft, namentlich ein brennbares Gemisch.
Das brennnbare Gemisch, das aus dem Neben-Abgasreinigungskatalysator austritt, wird zur Verbrennung durch die Zündvorrichtung gezündet, die in der Abgasführung zwischen dem Neben-Abgasreinigungskatalysatar und dem Haupt-Abgasreinigungskatalysator vorgesehen ist. Heißes verbranntes Gas, erzeugt durch die Verbrennung des brennbaren Gemisches, strömt in den Haupt-Abgasreinigungskatalysator, der in Strömungsrichtung hinter der Zündvorrichtung angeordnet ist. Wenn das heiße verbrannte Gas durch den Haupt-Abgasreinigungskatalysator strömt, wird eine große Menge Wärme vom verbrannten Gas auf den Haupt-Abgasreinigungskatalysator übertragen, wodurch der Haupt-Abgasreinigungskatalysator schnell auf einen Aktivierungstemperaturbereich aufgeheizt wird.
Dadurch werden entsprechend des erfindungsgemäßen Katalysatorheizgeräts des Verbrennungsmotors der Kraftstoff und die Luft im Neben-Abgasreinigungskatalysator vermischt. Dadurch entfällt die Notwendigkeit des Vorsehens einer speziellen Vormischkammer zum Mischen des Kraftstoffs und der Luft. Als Ergebnis wird, wenn sich der Verbrennungsmotor im normalen Betriebszustand befindet, die Wärme des Abgases nicht an eine derartige Vormischkammer übertragen, so dass der Haupt-Abgasreinigungskatalysator nicht durch das Abgas niedriger Temperatur unerwünscht gekühlt wird.
Im erfindungsgemäßen Katalysatorheizgerät kann die Brennstoffkomponenten-Zuführvorrichtung den Kraftstoff und die Luft in die Abgasführung in Strömungsrichtung vor dem Neben-Abgasreinigungskatalysator zuführen, unmittelbar bevor der Verbrennungsmotor gestartet wird.
In diesem Fall wird der Haupt-Abgasreinigungskatalysator auf den Aktivierungstemperaturbereich aufgeheizt, bevor der Verbrennungsmotor mit der Verbrennung des Gemisches beginnt, in anderen Worten, bevor der Verbrennungsmotor das verbrannte Gemisch als Abgas ausstößt. Dadurch können im Abgas enthaltene gesundheitsgefährdende gasförmige Bestandteile im Haupt-Abgasreinigungskatalysator zu dem Zeitpunkt herausgereinigt worden sein, zu dem der Verbrennungsmotor nach dem Abschluss des Startvorgangs beginnt, das verbrannte Gemisch als Abgas auszustoßen.
Um den Kraftstoff und die Luft in die Abgasführung in Strömungsrichtung vor dem Neben-Abgasreinigungskatalysator unmittelbar vor dem Abschluss des Startens des Verbrennungsmotors zuzuführen, kann die Brennstoffkomponenten-Zuführvorrichtung so ausgelegt werden, dass der Kraftstoff und die Luft in die Abgasführung in Strömungsrichtung vor dem Neben-Abgasreinigungskatalysator zugeführt wird, indem die Betätigung eines Kraftstoffeinspritzventils in jedem Zylinder des Verbrennungsmotors ermöglicht wird und zur gleichen Zeit die Betätigung einer Zündkerze in jedem Zylinder während des Drehens der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors unterbunden wird, wodurch jeder Zylinder ein unverbranntes Gemisch ausstößt.
Um den Kraftstoff und die Luft in die Abgasführung in Strömungsrichtung vor dem Neben-Abgasreinigungskatalysatcr unmittelbar vor dem Abschluss des Startens des Verbrennungsmotors zuzuführen, kann die Brennstoffkomponenten-Zuführvorrichtung so ausgelegt werden, dass der Kraftstoff und die Luft in die Abgasführung in Strömungsrichtung vor dem Neben-Abgasreinigungskatalysator zugeführt wird, indem die Betätigung einer Zündkerze in jedem Zylinder des Verbrennungsmotors unterbunden wird und zur gleichen Zeit die Betätigung eines Kraftstoffeinspritzventils in einem oder mehreren Zylindern während des Drehens der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors ermöglicht wird, so dass der oder die vorstehend erwähnten Zylinder ein unverbranntes Gemisch ausstoßen.
Um den Kraftstoff und die Luft in die Abgasführung in Strömungsrichtung vor dem Neben-Abgasreinigungskatalysator unmittelbar vor dem Abschluss des Startens des Verbrennungsmotors zuzuführen, kann die Brennstoffkomponenten-Zuführvorrichtung so ausgelegt werden, dass der Kraftstoff und die Luft in die Abgasführung in Strömungsrichtung vor dem Neben-Abgasreinigungskatalysator zugeführt werden, indem die Betätigung eines Kraftstoffeinspritzventils in jedem Zylinder des Verbrennungsmotors ermöglicht wird und zur gleichen Zeit die Betätigung der Zündkerze in einem oder mehreren Zylindern während des Drehens der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors unterbunden wird, so dass der oder die vorstehend erwähnten Zylinder ein unverbranntes Gemisch ausstoßen.
Gleichzeitig kann im erfindungsgemäßen Katalysatorheizgerät des Verbrennungsmotors die Brennstoffkomponenten-Zuführvorrichtung so angepasst sein, dass der Kraftstoff und die Luft in die Abgasführung in Strömungsrichtung vor dem Neben-Abgasreinigungskatalysator unmittelbar nach Abschluss des Startens des Verbrennungsmotors zugeführt werden.
In diesem Fall wird das brennbare Gemisch in der Abgasführung in Strömungsrichtung vor dem Haupt-Abgasreinigungskatalysator unmittelbar nach dem Starten des Verbrennungsmotors verbrannt und dadurch wird der Haupt-Abgasreinigungskatalysator schnell auf den Aktivierungstemperaturbereich aufgeheizt.
Als Ergebnis kann die Verschlechterung der Abgasemissionen unmittelbar nach dem Starten des Verbrennungsmotors verhindert werden, auch wenn der Verbrennungsmotor mit einem Haupt-Abgasreinigungskatalysator in inaktivem Zustand gestartet wird.
Um den Kraftstoff und die Luft in die Abgasführung in Strömungsrichtung vor dem Neben-Abgasreinigungskatalysator unmittelbar vor dem Abschluss des Startens des Verbrennungsmotors zuzuführen, kann die Brennstoffkomponenten-Zuführvorrichtung so ausgelegt werden, dass der Kraftstoff und die Luft in die Abgasführung in Strömungsrichtung vor dem Neben-Abgasreinigungskatalysator zugeführt wird, indem unmittelbar vor dem Abschluss des Startens des Verbrennungsmotors einer oder mehrere Zylinder des Verbrennungsmotors dazu gebracht werden, Abgas auszustoßen, das unverbrannten Kraftstoff enthält, und die verbleibenden Zylinder dazu gebracht werden, Abgas auszustoßen, das unverbrannte Luft enthält.
Die Brennstoffkomponenten-Zuführvorrichtung kann so ausgelegt werden, dass sie einen oder mehrere Zylinder des Verbrennungsmotors dazu bringt, Abgas auszustoßen, das unverbrannten Kraftstoff enthält, indem ein fettes Gemisch in diesem vorstehend erwähnten einen oder mehreren Zylindern verbrannt wird, so dass der unverbrannte Kraftstoff in dem Abgas verbleibt, das von diesem vorstehend erwähnten einen oder mehreren Zylindern ausgestoßen wird.
Die Brennstoffkomponenten-Zuführvorrichtung kann so ausgelegt werden, dass sie diesen vorstehend erwähnten einen oder mehrere Zylinder des Verbrennungsmotors dazu bringt, Abgas auszustoßen, das unverbrannten Kraftstoff enthält, indem Haupt-Kraftstoff für die Verbrennung vom Kraftstoffeinspritzventil in diesen vorstehend erwähnten einen oder mehrere Zylinder eingespritzt wird und dann sekundär Kraftstoff daraus eingespritzt wird, so dass der unverbrannte Kraftstoff in dem Abgas enthalten ist, das von diesem vorstehend erwähnten einen oder mehreren Zylindern ausgestoßen wird. Der Zeitpunkt für die sekundäre Einspritzung von Kraftstoff kann in der zweiter. Hälfte des Ausdehnungshubs von diesem vorstehend erwähnten einen oder mehreren Zylindern oder während dessen Ausstoßhub nach dem Abschluss der Verbrennung des Haupt-Kraftstoffs liegen.
Die Brennstoffkomponenten-Zuführvorrichtung kann so ausgelegt werden, dass sie einen oder mehrere Zylinder des Verbrennungsmotors dazu bringt, Abgas auszustoßen, das unverbrannten Kraftstoff enthält, indem für das Auftreten einer Niedertemperaturverbrennung in diesem vorstehend erwähnten einen oder mehreren Zylindern gesorgt wird. In diesem Fall wird der durch das/die Kraftstoffeinspritzventil(e) eingespritzte Kraftstoff in dem/den Zylinder(n) mit der Niedertemperaturverbrennung nicht vollständig verbrannt, wodurch ein relativ großer Anteil unverbrannten Kraftstoffs in dem durch diese(n) Zylinder ausgestoßenen Abgas verbleibt.
Hier kann das Verfahren für die Durchführung einer Niedertemperaturverbrennung exemplarisch durch ein Verfahren mit der Bezeichnung Abgasrezirkulation (EGR) zur Rezirkulation eines Teils des im Abgassystem strömenden Abgases des Verbrennungsmotors in dessen Einlasssystem dargestellt werden.
Die Brennstoffkomponenten-Zuführvorrichtung kann so ausgelegt werden, dass sie den/die anderen Zylinder des Verbrennungsmotors dazu bringt, Abgas auszustoßen, das unverbrannte Luft enthält, indem in diesem/diesen vorstehend erwähnten Zylinder(n) ein mageres Gemisch verbrannt wird.
Die Brennstoffkomponenten-Zuführvorrichtung kann so ausgelegt werden, dass sie den/die anderen Zylinder des Verbrennungsmotors dazu bringt, Abgas auszustoßen, das unverbrannte Luft enthält, indem die Betätigung des Kraftstoffeinspritzventils/der Kraftstoffeinspritzventile dieses/dieser vorstehend erwähnten anderen Zylinder unterbunden wird.
Die Brennstoffkomponenten-Zuführvorrichtung kann so ausgelegt werden, dass sie den Kraftstoff und die Luft in die Abgasführung in Strömungsrichtung vor dem Neben-Abgasreinigungskatalysator zuführt, indem unmittelbar nach dem Abschluss des Startens des Verbrennungsmotors ein fettes Gemisch in jedem Zylinder des Verbrennungsmotors verbrannt wird und gleichzeitig Sekundärluft in die Abgasführung in Strömungsrichtung vor dem Neben-Abgasreinigungskatalysator zugeführt wird. Dabei ist zu beachten, dass sich der Ausdruck „die Abgasführung in Strömungsrichtung vor dem Neben-Abgasreinigungskatalysator" wie hier verwendet auf die Führung von den Brennkammern des Verbrennungsmotors zum Neben-Abgasreinigungskatalysator bezieht und beispielsweise eine Abgasführung, die an die im Verbrennungsmotor vorgesehenen Abgasauslässe angeschlossen ist, oder die Abgasführung umfasst, die an den Verbrennungsmotor angeschlossen ist.
Das erfindungsgemäße Katalysatorheizgerät des Verbrennungsmotors kann zusätzlich Flammrückschlagvorrichtungen zum Verhindern des Rückschlagens der Flamme des von der Zündvorrichtung gezündeten brennbaren Gemisches in die Abgasführung enthalten.
In diesem Fall wird, da die Flamme des von der Zündvorrichtung gezündeten brennbaren Gemisches nicht in die Abgasführung zurückschlägt, die Flamme stabilisiert und der Haupt-Abgasreinigungskatalysator kann zuverlässig beheizt werden.
Hier kann die Flammrückschlagvorrichtung ein Drahtgeflecht mit einer Vielzahl von Löchern sein, deren Durchmesser kleiner als oder genauso groß wie ein Flammlöschdurchmesser ist. Allerdings ist es vorteilhaft, den Durchmesser der Abgasführung im Neben-Abgasreinigungskatalysator kleiner als oder genauso groß wie den Flammlöschdurchmesser zu gestalten, um die Funktion der Flammrückschlagvorrichtung dem Neben-Abgasreinigungskatalysator hinzuzufügen.
Im erfindungsgemäßen Katalysatorheizgerät des Verbrennungsmotors kann der Haupt-Abgasreinigungskatalysator ein sogenannter „Wall-flow"- Katalysator sein, der ein poröses Basismaterial einschließlich eines Durchströmungskanals enthält, dessen in Strömungsrichtung vorderes Ende offen und dessen in Strömungsrichtung hinteres Ende geschlossen ist, sowie eines Durchströmungskanals, dessen in Strömungsrichtung vorderes Ende geschlossen und dessen in Strömungsrichtung hinteres Ende offen ist, wobei der erstgenannte Durchströmungskanal und der letztgenannte Durchströmungskanal wabenförmig alternierend vorgesehen sind.
Dadurch wird durch die Verbrennung des brennbaren Gemisches erzeugter Ruß oder ähnliches durch den Haupt-Abgasreinigungskatalysator entfernt, wodurch die Verschlechterung der Abgasemissionen aufgrund der Verbrennung des brennbaren Gemisches verhindert wird.
Im erfindungsgemäßen Katalysatorheizgerät des Verbrennungsmotors kann die Zündvorrichtung so ausgelegt sein, dass die Flamme, die aus der Zündung des brennbaren Gemisches resultiert, in einem Bereich in Strömungsrichtung vor einem Katalysatorträger innerhalb des Haupt-Abgasreinigungskatalysators erzeugt wird. Vorzugsweise weist der Bereich in Strömungsrichtung vor dem Katalysatorträger innerhalb des Haupt-Abgasreinigungskatalysators eine wärmeisolierte Struktur auf.
Entsprechend eines derartigen Katalysatorheizgeräts des Verbrennungsmotors mit vorstehend beschriebener Struktur wird das brennbare Gemisch im Bereich in Strömungsrichtung vor dem Katalysatorträger innerhalb des Haupt-Abgasreinigungskatalysators verbrannt. Dadurch entfällt die Notwendigkeit einer speziellen Brennkammer zum Verbrennen der brennbaren Kammer. Als Ergebnis wird die Wärme des Abgases nicht an die Brennkammer übertragen, wenn sich der Verbrennungsmotor im normalen Betriebszustand befindet.
Das erfindungsgemäße Katalysatorheizgerät des Verbrennungsmotors kann zusätzlich Luftzuführvorrichtungen enthalten, die nur Luft in die Abgasführung in Strömungsrichtung vor dem Neben-Abgasreinigungskatalysatcr in einem vorbestimmten Zeitraum nach dem Abschluss des Heizens des Haupt-Abgasreinigungskatalysators zuführen.
In diesem Fall wird die Luft in die Abgasführung in Strömungsrichtung vor dem Neben-Abgasreinigungskatalysator nur für den vorbestimmten Zeitraum nach dem Abschluss des Heizens des Haupt-Abgasreinigungskatalysators zugeführt. Dadurch wird das brennbare Gemisch, das in der Abgasführung vom Neben-Abgasreinigungskatalysator zur Zündvorrichtung verblieben ist, vollständig entfernt. Als Ergebnis erfolgt keine Verbrennung des brennbaren Gemisches in der Abgasführung nach dem Abschluss des Heizens des Haupt-Abgasreinigungskatalysators.
Es ist zu beachten, dass, wenn das erfindungsgemäße Katalysatorheizgerät des Verbrennungsmotors so strukturiert ist, dass der Haupt-Abgasreinigungskatalysator vor dem Starten des Verbrennungsmotors beheizt wird, das Katalysatorheizgerät vorzugsweise zusätzlich folgendes enthält: Luftzuführvorrichtungen, die nur Luft in die Abgasführung in Strömungsrichtung vor dem Neben-Abgasreinigungskatalysator für einen vorbestimmten Zeitraum nach dem Beheizen des Haupt-Abgasreinigungskatalysators auf einen gewünschten Temperaturbereich zuführen; und Motorstartvorrichtungen zum Starten des Verbrennungsmotors nach Ablauf des vorbestimmten Zeitraums.
Die vorliegende Erfindung verwendet folgende Vorrichtungen zur Erreichung des vorstehend genannten zweiten Ziels.
Genauer betrachtet enthält das erfindungsgemäße Katalysatorheizgerät des Verbrennungsmotors darüber hinaus: Abgasdrosselvorrichtungen zum Drosseln einer Durchflussmenge des durch die Abgasführung strömenden Abgases, wenn die Brennstoffkomponenten-Zuführvorrichtung den Kraftstoff und die Luft in die Abgasführung in Strömungsrichtung vor dem Neben-Abgasreinigungskatalysator zuführt, zusätzlich zu der an den Verbrennungsmotor angeschlossenen Abgasführung; einen Haupt-Abgasreinigungskatalysator, vorgesehen in der Abgasführung zum Reinigen des in der Abgasführung strömenden Abgases; einen Neben-Abgasreinigungskatalysator, vorgesehen in der Abgasführung in Strömungsrichtung vor dem Haupt-Abgasreinigungskatalysator zum Reinigen des in der Abgasführung strömenden Abgases; eine Zündvorrichtung, vorgesehen in der Abgasführung zwischen dem Neben-Abgasreinigungskatalysator und dem Haupt-Abgasreinigungskatalysator; und eine Brennstoffkomponenten-Zuführvorrichtung zum Zuführen von Kraftstoff und Luft in die Abgasführung in Strömungsrichtung vor dem Neben-Abgasreinigungskatalysator.
In einem wie vorstehend beschrieben strukturierten Katalysatorheizgerät eines Verbrennungsmotors werden, wenn der Haupt-Abgasreinigungskatalysator beheizt werden muss, die Brennstoffkomponenten-Zuführvorrichtung und die Zündvorrichtung betätigt und die Abgasdrosselvorrichtung drosselt die Durchflussmenge in der Abgasführung.
In diesem Fall wird, da die Abgasdrosselvorrichtung die Durchflussmenge in der Abgasführung drosselt, der Druck in der Abgasführung vom Verbrennungsmotor zur Abgasdrosselvorrichtung erhöht, wodurch das Pulsieren des vom Verbrennungsmotor ausgestoßenen Abgases unterdrückt wird.
Als Ergebnis wird die Zündfähigkeit des brennbaren Gemisches verbessert und die Verbrennung des brennbaren Gemisches stabilisiert, wodurch der Abgasreinigungskatalysator zuverlässig beheizt werden kann.
Es ist zu beachten, dass im erfindungsgemäßen Katalysatorheizgerät des Verbrennungsmotors die Abgasdrosselvorrichtung in der Abgasführung in Strömungsrichtung hinter der Zündvorrichtung vorgesehen sein kann und vorzugsweise in der Abgasführung in Strömungsrichtung hinter dem Haupt-Abgasreinigungskatalysator vorgesehen ist.
In diesem Fall wird, wenn die Abgasdrosselvorrichtung die Durchflussmenge des Abgases in der Abgasführung drosselt, der Druck in der Abgasführung erhöht, wodurch das Pulsieren des Abgases unterdrückt wird. Darüber hinaus wird eine Umgebungstemperatur in der Nähe der Zündvorrichtung erhöht, wodurch die Zündfähigkeit des brennbaren Gemisches verbessert wird.
Wenn die Abgasdrosselvorrichtung in der Abgasführung in Strömungsrichtung hinter dem Haupt-Abgasreinigungskatalysator vorgesehen ist, strömt verbranntes Gas des brennbaren Gemisches durch den Haupt-Abgasreinigungskatalysator mit einer niedrigen Geschwindigkeit aufgrund der gedrosselten Durchflussmenge des Abgases im Abgas.
KURZBESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
1 ist ein Diagramm, das eine schematische Struktur eines Verbrennungsmotors zeigt, bei dem ein erfindungsgemäßes Katalysatorheizgerät angewandt wird;
2 ist ein erstes Diagramm, das eine interne Struktur eines zweiten Abgasreinigungskatalysators darstellt;
3 ist ein zweites Diagramm, das die interne Struktur des zweiten Abgasreinigungskatalysators darstellt;
4 ist ein Blockdiagramm, das eine interne Struktur einer elektronischen Steuereinheit (ECU) zeigt;
5 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Katalysatorheiz-Steuerungsroutine entsprechend der Ausführung 1 zeigt;
6 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Katalysatorheiz-Steuerungsroutine entsprechend der Ausführung 2 zeigt;
7 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Katalysatorheiz-Steuerungsroutine entsprechend der Ausführung 3 zeigt;
8 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Katalysatorheiz-Steuerungsroutine entsprechend der Ausführung 4 zeigt;
9 ist ein Diagramm, das eine schematische Struktur eines Verbrennungsmotors zeigt, bei dem ein Katalysatorheizgerät entsprechend der Ausführung 5 angewandt wird;
10 ist ein Blockdiagramm, das eine interne Struktur einer ECU entsprechend der Ausführung 5 zeigt;
11 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Katalysatorheiz-Steuerungsroutine entsprechend der Ausführung 5 zeigt;
12 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Katalysatorheiz-Steuerungsroutine entsprechend der Ausführung 6 zeigt;
13 ist ein Diagramm, das eine schematische Struktur eines Verbrennungsmotors zeigt, bei dem ein Katalysatorheizgerät entsprechend der Ausführung 7 angewandt wird;
14 ist ein Blockdiagramm, das eine interne Struktur einer ECU entsprechend der Ausführung 7 zeigt; und
15 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Katalysatorheiz-Steuerungsroutine entsprechend der Ausführung 7 zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
Nachstehend werden spezifische Ausführungen eines erfindungsgemäßen Katalysatorheizgeräts eines Verbrennungsmotors unter Verweis auf die zugehörigen Abbildungen beschrieben.
Ausführung 1
Zuerst wird ein erfindungsgemäßes Katalysatorheizgerät eines Verbrennungsmotors entsprechend Ausführung 1 unter Verweis auf die Abbildungen 1 bis 5 beschrieben.
1 ist ein Diagramm, das eine schematische Struktur eines Verbrennungsmotors zeigt, bei dem ein erfindungsgemäßes Katalysatorheizgerät angewandt wird, sowie dessen Einlass- und Abgassystem.
Der Verbrennungsmotor 1 aus 1 ist ein wassergekühlter Viertakt-Ottomotor mit vier Zylindern 2a. Der Verbrennungsmotor 1 ist mit Zündkerzen 2b ausgestattet, die den entsprechenden Brennkammern der Zylinder 2a gegenüberliegen. Der Verbrennungsmotor 1 ist darüber hinaus mit Kraftstoffeinspritzventilen 3 versehen, deren Einspritzöffnungen den entsprechenden Brennkammern der Zylinder 2a gegenüberliegen.
Jedes Kraftstoffeinspritzventil 3 kommuniziert mit einer Kraftstoffverteilerleitung 4, die wiederum mit einer nicht abgebildeten Kraftstoffpumpe kommuniziert. Die Kraftstoffverteilerleitung 4 erhält den von der Kraftstoffpumpe ausgestoßenen Kraftstoff und verteilt den erhaltenen Kraftstoff an jedes der Kraftstoffeinspritzventile 3.
Die Kraftstoffeinspritzventile 3 sind über elektrische Leitungen an ihre jeweiligen Treiberstromkreise 5 angeschlossen, so dass jedes Kraftstoffeinspritzventil 3 als Reaktion auf eine darauf wirkende elektrische Spannungsversorgung vom jeweiligen Treiberstromkreis 5 zum Einspritzen von Kraftstoff öffnet.
Einlasskrümmer 5 sind so an den Verbrennungsmotor 1 angeschlossen, dass sie mit den entsprechenden Brennkammern der Zylinder 2a über die nicht abgebildeten jeweiligen Einlässe kommunizieren.
Die Einlasskrümmer 6 sind an einen Ausgleichsbehälter 7 angeschlossen, der wiederum an einen Luftfilterkasten 9 über eine Einlassleitung 8 angeschlossen ist.
Die Einlassleitung 8 ist mit einer Drosselklappe 10 versehen, die mit einem nicht abgebildeten Fahrpedal zur Einstellung der Durchflussmenge der durch die Einlassleitung 8 strömenden Einlassluft kooperiert. Die Drosselklappe 10 ist mit einem Drosselpositionssensor 11 versehen, um ein elektrisches Signal entsprechend eines Öffnungsgrads der Drosselklappe 10 auszugeben.
Ein Luftmengenmesser 12 zum Ausgeben eines elektrischen Signals entsprechend der Masse des Einlassluftstroms, der durch die Einlassleitung 8 strömt, ist in der Einlassleitung 8 in Strömungsrichtung vor der Drosselklappe 10 vorgesehen.
Abgaskrümmer 13 sind so an den Verbrennungsmotor 1 angeschlossen, dass sie mit den entsprechenden Brennkammern der Zylinder 2a durch nicht abgebildete entsprechende Abgasauslässe kommunizieren. Die Abgaskrümmer 13 sind an ein Abgasrohr 14 angeschlossen, das wiederum an einen nicht abgebildeten Schalldämpfer in Strömungsrichtung hinter dem Abgasrohr 14 angeschlossen ist.
Das Abgasrohr 14 ist mit einen ersten Abgasreinigungskatalysator 15 zum Reinigen von gesundheitsgefährdenden gasförmigen Bestandteilen aus dem Abgas, das im Abgasrohr 14 strömt, versehen. Der erste Abgasreinigungskatalysator 15 ist eine Ausführung eines erfindungsgemäßen Neben-Abgasreinigungskatalysators. Der erste Abgasreinigungskatalysator 15 ist beispielsweise ein Drei-Wege-Katalysator, der einen gitterartigen keramischen Träger aus Cordierit mit einer Vielzahl von Durchgangslöchern, die sich in Strömungsrichtung des Abgases erstrecken, und eine katalytische Schicht aufweist, mit der die Oberfläche des keramischen Trägers beschichtet ist. Die katalytische Schicht besteht aus einer Edelmetallkatalysatorsubstanz auf Platin-Rhodium (Pt-Rh)- oder Palladium-Rhodium (Pd-Rh)-Basis auf der Oberfläche eines porösen Aluminiumoxids (Al) mit einer Vielzahl von Poren.
Der wie vorstehend beschrieben strukturierte erste Abgasreinigungskatalysator 15 wird bei einer Temperatur aktiviert, die genauso groß wie oder höher als eine vorbestimmte Temperatur ist. Wenn das Abgas mit einem Kraftstoff-Luft-Verhältnis nahe einem gewünschten Verhältnis in den ersten Abgasreinigungskatalysator 15 eintritt, lässt der erste Abgasreinigungskatalysator 15 im Abgas enthaltene Kohlenwasserstoffe (Kw) und Kohlenmonoxid (CO) mit darin enthaltenem Sauerstoff (O₂) reagieren, wodurch die Kohlenwasserstoffe und das Kohlenmonoxid zu Wasser (H₂O) und Kohlendioxid (CO₂) oxidiert werden. Gleichzeitig lässt der erste Abgasreinigungskatalysator 15 im Abgas enthaltene Stickoxide (NO_x) mit darin enthaltenen Kohlenwasserstoffen (Kw) und Kohlenmonoxid (CO) reagieren, wodurch die Stickoxide (NO_x) zu Wasser (H₂O), Kohlendioxid (CO₂) und Stickstoff (N₂) reduziert werden.
Das Abgasrohr 14 ist mit einem zweiten Abgasreinigungskatalysator 16 in Strömungsrichtung hinter dem ersten Abgasreinigungskatalysator 15 versehen. Der zweite Abgasreinigungskatalysator 16 ist eine Ausführung eines erfindungsgemäßen Haupt-Abgasreinigungskatalysators und enthält ein Gehäuse 16a hergestellt aus einem zylindrischen Körper mit verjüngten Konusbereichen an beiden Enden und einen Katalysatorkörper 16b innerhalb des zylindrischen Körpers des Gehäuses 16a.
Wie in den Abbildungen 2 und 3 gezeigt, ist der Katalysatorkörper 16b ein sogenannter „Wall-flow"- Abgasreinigungskatalysator, der aus einem porösen Träger und einer auf die Oberfläche des porösen Trägers aufgebrachten katalytischen Schicht besteht. Der poröse Träger enthält erste und zweite Durchströmungskanäle 160 und 161, die wabenförmig vorgesehen sind. Beim ersten Durchströmungskanal 160 ist das in Strömungsrichtung vordere Ende offen und das in Strömungsrichtung hintere Ende geschlossen, während beim zweiten Durchströmungskanal 161 das in Strömungsrichtung vordere Ende geschlossen und das in Strömungsrichtung hintere Ende offen ist.
Der vorstehend beschriebene Träger kann, als Beispiel, eine poröse Keramik und Zeolith enthalten und die katalytische Schicht kann eine katalytische Schicht aus einer Edelmetallkatalysatorsubstanz auf Platin-Rhodium (Pt-Rh)- oder Palladium-Rhodium (Pd-Rh)-Basis auf der Oberfläche eines porösen Aluminiumoxids (Al) oder eine katalytische Schicht aus (i) mindestens einem Element aus einer Gruppe bestehend aus alkalischen Metallen wie Kalium (K), Natrium (Na), Lithium (Li) oder Cäsium (Cs), ein alkalisches Erdmetall wie Barium (Ba) oder Kalzium (Ca) und ein seltenes Erdelement wie Lanthan (La) oder Yttrium (Y) und (ii) ein Edelmetall wie beispielsweise Platin (Pt) enthalten.
Im wie vorstehend beschrieben strukturierten zweiten Abgasreinigungskatalysator 16 strömt das in den zweiten Abgasreinigungskatalysator 16 einströmende Abgas zuerst in die ersten Durchströmungskanäle 160 und dann durch in der Wandung des Trägers vorgesehene Poren in die zweiten Durchströmungskanäle 161. Anschließend wird das Abgas durch die zweiten Durchströmungskanäle 161 in das in Strömungsrichtung hinten gelegene Abgasrohr 14 ausgestoßen.
Während das Abgas durch Poren in der Wandung des Trägers strömt, sammelt der Träger Partikelteilchen wie beispielsweise Ruß und unverbrannten Kraftstoff, die im Abgas enthalten sind, und die katalytische Schicht auf der Oberfläche des Trägers reinigt im Abgas enthaltene gesundheitsgefährdende gasförmige Bestandteile heraus.
In 1 ist der konische Bereich in Strömungsrichtung vor dem Katalysatorkörper 16b im Gehäuse 16a des zweiten Abgasreinigungskatalysators 16 mit einem Zündgerät 17 versehen, das durch ein piezoelektrisches Element gebildet wird. Dieses Zündgerät 17 stellt eine erfindungsgemäße Zündvorrichtung dar.
Dieser konische Bereich des Gehäuses 16a ist vorzugsweise aus einer wärmeisolierten Struktur geformt. Ein Verfahren für die Erzeugung des konischen Bereichs mit der wärmeisolierten Struktur kann beispielsweise das Aufbringen einer keramischen Beschichtung auf der inneren Oberfläche des konischen Bereichs vorsehen, wobei die Außenwand des konischen Bereichs so geformt wird, dass eine Doppelstruktur mit einer Vakuumschicht zwischen den Wandungsflächen der Doppelstruktur gebildet wird, und es können andere Verfahren verwendet werden, um die wärmeisolierte Struktur des konischen Bereichs zu erzeugen.
Das Abgasrohr 14 ist mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 18 zwischen dem ersten Abgasreinigungskatalysator 15 und dem zweiten Abgasreinigungskatalysator 16 versehen. Der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 18 gibt ein elektrisches Signal entsprechend dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des im Abgasrohr 14 strömenden Abgases, das heißt dem Luft- Kraftstoff-Verhältnis des in den zweiten Abgasreinigungskatalysator 16 einströmenden Abgases, aus.
Der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 18 wird beispielsweise durch einen festen Elektrolytteil hergestellt aus Zirkondioxid (ZrO₂), in eine zylindrische Form gebacken, eine äußere Platinelektrode, welche die äußere Oberfläche des festen Elektrolytteils umgibt, und eine innere Platinelektrode gebildet, welche die innere Oberfläche des festen Elektrolytteils bedeckt. Wenn eine Spannung zwischen den Elektroden angelegt wird, gibt der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 18 eine Spannung mit einem Wert entsprechend der Sauerstoffkonzentration im Abgas (der Konzentration unverbrannter Gasbestandteile, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fetter als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist) aufgrund der Migration der Sauerstoff-Ionen aus.
Das Abgasrohr 14 ist mit einer Abgasdrosselklappe 19 in Strömungsrichtung hinter dem zweiten Abgasreinigungskatalysator 16 versehen. Die Abgasdrosselklappe 19 steuert die Durchflussmenge des durch das Abgasrohr 14 strömenden Abgases. Die Abgasdrosselklappe 19 ist mit einem Abgasdrosselstellglied 20 bestehend aus einem Schrittmotor oder ähnlichem zum Öffnen und Schließen der Abgasdrosselklappe 19 entsprechend der Stärke der angelegten elektrischen Leistung versehen.
Der Verbrennungsmotor 1 ist mit einem Kurbelwellensensor 21 zur Ausgabe eines Impulssignals bei jeder Rotation der Kurbelwelle (nicht abgebildet) um einen bestimmten Winkel (beispielsweise 10 Grad) versehen. Der Kurbelwellensensor 21 wird durch einen Schaltrotor am Ende der Kurbelwelle und einen elektromagnetischen Aufnehmer gebildet, befestigt an einem Zylinderblock des Verbrennungsmotors 1.
Der Verbrennungsmotor 1 ist zusätzlich mit einem Wassertemperatursensor 22 zur Ausgabe eines elektrischen Signals entsprechend der Temperatur des Kühlwassers versehen, das in einem Wassermantel fließt, der im Zylinderblock und Zylinderkopf des Verbrennungsmotors 1 vorgesehen ist.
Der wie vorstehend beschrieben strukturierte Verbrennungsmotor 1 enthält darüber hinaus eine elektronische Steuereinheit (ECU) 23 zur Steuerung des Verbrennungsmotors 1. Verschiedene Sensoren wie der Drosselpositionssensor 11, der Luftmengenmesser 12, der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 18, der Kurbelwellensensor 21 und der Wassertemperatursensor 22 sind über elektrische Leitungen an die ECU 23 angeschlossen, so dass die Ausgangssignale der Sensoren in die ECU 23 eingespeist werden.
Darüber hinaus sind die Zündkerzen 2b, Treiberstromkreise 5, ein Zündgerät 17 und ein Abgasdrosselstellglied 20 über elektrische Leitungen an die ECU 23 angeschlossen, so dass die ECU 23 diese durch Nutzung der Ausgangssignalwerte der Sensoren als Parameter steuern kann.
Wie in 4 gezeigt, enthält die ECU 23 einen Hauptprozessor (CPU) 25, einen Lesespeicher (ROM) 26, einen Arbeitsspeicher (RAM) 27, einen Backup-RAM 28, einen Eingangsanschluss 29 und einen Ausgangsanschluss 31, die untereinander mit einem bidirektionalen Bus 24 verbunden sind. Die ECU 23 enthält darüber hinaus einen Analog-Digital-Wandler (A/D-Wandler) 30, der an den Eingangsanschluss 29 angeschlossen ist.
Der Eingangsanschluss 29 empfängt ein Ausgangssignal von einem Sensor, der ein Signal in digitaler Form ausgibt, wie der Kurbelwellensensor 21, und überträgt dieses Signal an die CPU 25 und/oder den RAM 27.
Darüber hinaus empfängt der Eingangsanschluss 29 über den A/D-Wandler 30 Ausgangssignale von Sensoren, die Signale in analoger Form ausgeben, wie dem Drosselpositionssensor 11, dem Luftmengenmesser 12, dem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 18 und dem Wassertemperatursensor 22, und überträgt diese Signale an die CPU 25 und/oder den RAM 27.
Der Ausgangsanschluss 31 ist an die Zündkerzen 2b, die Treiberstromkreise 5, das Zündgerät 17 und das Abgasdrosselstellglied 20 über elektrische Leitungen angeschlossen, so dass ein von der ECU 23 ausgegebenes Steuersignal an die Zündkerzen 2b, die Treiberstromkreise 5, das Zündgerät 17 oder das Abgasdrosselstellglied 20 übertragen wird.
Der ROM 26 speichert verschiedene Anwendungsprogramme, wie eine Zündzeitpunkt-Steuerroutine zum Bestimmen des Zündzeitpunkts jeder Zündkerze 2b, eine Kraftstoffeinspritzmengen-Steuerroutine zum Bestimmen der von jedem Kraftstoffeinspritzventil 3 einzuspritzenden Kraftstoffmenge, eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückmeldungssteuerroutine zum Durchführen einer Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückmeldungssteuerung der Kraftstoffeinspritzmenge, eine Kraftstoffeinspritzzeitpunkt-Steuerroutine zum Bestimmen des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts jedes Kraftstoffeinspritzventils 3 und eine Abgasdrossel-Steuerroutine zum Bestimmen des Öffnungsgrads der Abgasdrosselklappe 19, und darüber hinaus speichert der ROM 26 eine Katalysatorheizungs-Steuerroutine zum Beheizen des zweiten Abgasreinigungskatalysators 16.
Zusätzlich zu diesen Anwendungsprogrammen speichert der ROM 26 weiterhin verschiedene Steuerkennfelder. Diese Steuerkennfelder umfassen beispielsweise ein Zündzeitpunkt-Steuerkennfeld zum Anzeigen des Verhältnisses zwischen dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 und dem Zündzeitpunkt, ein Kraftstoffeinspritzmengen-Steuerkennfeld zum Anzeigen des Verhältnisses zwischen dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 und der Kraftstoffeinspritzmenge, ein Kraftstoffeinspritzzeitpunkt-Steuerkennfeld zum Anzeigen des Verhältnisses zwischen dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 und dem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und ein Abgasdrosselklappenöffnungs-Steuerkennfeld zum Anzeigen des Verhältnisses zwischen dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 und dem Öffnungsgrad der Abgasdrosselklappe 19.
Der RAM 27 speichert die Ausgangssignale von den Sensoren, die Berechnungsergebnisse der CPU 25 und ähnliches. Die Berechnungsergebnisse umfassen beispielsweise eine Motordrehzahl, berechnet aus dem Ausgangssignal des Kurbelwellensensors 21. Diese Daten werden jedes Mal, wenn der Kurbelwellensensor 21 ein Signal ausgibt, aktualisiert.
Der Backup-RAM 28 ist ein nichtflüchtiger Speicher, der geeignet ist, Daten auch bei einem Anhalten des Verbrennungsmotors 1 zu speichern, und speichert einen Lernwert entsprechend der Zündungs-Steuerung, einen Lernwert entsprechend der Kraftstoffeinspritz-Steuerung, einen Lernwert entsprechend der Abgasdrossel-Steuerung und ähnliches.
Die CPU 25 operiert entsprechend der Anwendungsprogramme, die im ROM 26 gespeichert sind. Die CPU 25 stellt den Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 aus den Ausgangssignalen der Sensoren fest, die im RAM 27 gespeichert sind. Auf der Grundlage des bestimmten Betriebszustands und der Steuerkennfelder führt die CPU 25 Steuerungen wie eine Zündungs-Steuerung und eine Kraftstoffeinspritz-Steuerung durch und führt auch eine Katalysatorheiz-Steuerung durch, die der Hauptgegenstand dieses Patents ist.
Die Katalysatorheiz-Steuerung ist die Steuerung für die frühzeitige Aktivierung des Katalysatorkörpers 16b des zweiten Abgasreinigungskatalysators 16 und diese Steuerung wird durchgeführt, wenn der Verbrennungsmotor mit erstem und zweitem Abgasreinigungskatalysator 15 und 16 in inaktivem Zustand gestartet wird, beispielsweise wenn der Verbrennungsmotor 1 kaltgestartet wird.
Bei der Katalysatorheiz-Steuerung bestimmt die CPU 25 zuerst, ob vom ersten und zweiten Abgasreinigungskatalysator 15 und 16 mindestens einer aktiv ist oder nicht, wenn der Verbrennungsmotor 1 gestartet wird.
Wenn die CPU 25 bestimmt, dass sowohl der erste als auch der zweite Abgasreinigungskatalysator 15 und 16 inaktiv ist, führt die CPU 25 einen Katalysatorheizvorgang durch, um den zweiten Abgasreinigungskatalysator 16 frühzeitig zu aktivieren. Wenn die CPU 25 bestimmt, das vom ersten und zweiten Abgasreinigungskatalysator 15 und 16 mindestens einer aktiv ist, und, vorzugsweise, wenn die CPU 25 bestimmt, dass der zweite Abgasreinigungskatalysator 16 aktiv ist, führt die CPU 25 den Katalysatorheizvorgang nicht durch.
Beim Katalysatorheizvorgang unterbindet die CPU 25 zuerst das Anlegen der treibenden elektrischen Leistung an die Zündkerzen 2b und steuert den nicht abgebildeten Startermotor an und gleichzeitig legt die CPU 25 die treibende elektrische Leistung an die Treiberstromkreise 5 an, um die Kraftstoffeinspritzventile 3 anzusteuern. Dann legt die CPU 25 die treibende elektrische Leistung an das Zündgerät 17 an.
In diesem Fall wird jeder Zylinder 2a des Verbrennungsmotors 1 mit Luft und Kraftstoff versorgt. Da aber die Zündkerzen 2b nicht angesteuert werden, stößt jeder der Zylinder 2a die Luft und den Kraftstoff in noch unverbranntem Zustand wieder aus.
Die von jedem Zylinder 2a ausgestoßene Luft und Kraftstoff strömen in den ersten Abgasreinigungskatalysator 15 durch die Abgaskrümmer 13 und das Abgasrohr 14. Da die Abgasführung im ersten Abgasreinigungskatalysator 15 im Vergleich zum Abgasrohr 14 einen sehr viel kleineren Durchmesser aufweist, werden die Luft und der Kraftstoff miteinander vermischt, während sie durch die Abgasführung mit diesem geringeren Durchmesser strömen. Als Ergebnis bilden die Luft und der Kraftstoff, wenn sie aus dem ersten Abgasreinigungskatalysator 15 austreten, ein gut vermischtes und hervorragend brennbares Gemisch.
Das aus dem ersten Abgasreinigungskatalysator 15 austretende brennbare Gemisch erreicht den zweiten Abgasreinigungskatalysator 16 durch das Abgasrohr 14. Das brennbare Gemisch erreicht den zweiten Abgasreinigungskatalysator 16 und strömt darin ein und wird durch das Zündgerät 17 gezündet, das im konischen Bereich in Strömungsrichtung vor dem Katalysatorkörper 16b im Gehäuse 16a des zweiten Abgasreinigungskatalysators 16 vorgesehen ist. Da das Zündgerät 17 in Strömungsrichtung unmittelbar vor dem Katalysatorkörper 16b vorgesehen ist, heizt die Flamme des brennbaren Gemisches den Katalysatorkörper 16b schnell auf.
Darüber hinaus ist der zweite Abgasreinigungskatalysator 16 der vorliegenden Ausführung ein „Wall-flow"-Abgasreinigungskatalysator. Aus diesem Grund wird der bei einer derartigen Verbrennung des brennbaren Gemisches erzeugte Ruß oder ähnliches durch den Haupt-Abgasreinigungskatalysator aufgefangen und wird aus diesem Grund nicht in die Außenluft abgegeben.
Es ist zu beachten, dass bei der vorliegenden Ausführung als Vorbereitung auf das Auftreten eines Rückschlags der bei der Verbrennung des brennbaren Gemisches erzeugten Flamme in eine Richtung in Strömungsrichtung vor das Zündgerät 17 die Abgasführung im ersten Abgasreinigungskatalysator 15 so ausgeführt ist, dass sie einen Durchmesser kleiner als ein Flammlöschdurchmesser aufweist. Als Ergebnis schlägt die bei der Verbrennung des brennbaren Gemisches erzeugte Flamme nicht in eine Richtung in Strömungsrichtung vor den ersten Abgasreinigungskatalysator 15 zurück, wodurch die Verbrennung des brennbaren Gemisches stabilisiert wird.
Darüber hinaus schließt beim erfindungsgemäßen Katalysatorheizvorgang die CPU 25 auch die Abgasdrosselklappe 19 auf einen bestimmten Winkel. Als Ergebnis wird ein Druck innerhalb der Abgasführung vom Verbrennungsmotor 1 zur Abgasdrosselklappe 19 erhöht. Dann wird das Pulsieren des Abgases durch den erhöhten Druck unterdrückt und die Temperatur in der Abgasführung erhöht. Dadurch werden die Zündfähigkeit und die Verbrennungsstabilität des brennbaren Gemisches verbessert.
Der vorstehend beschriebene Katalysatorheizvorgang wird für eine vorbestimmte Zeitdauer fortgesetzt. Diese vorbestimmte Zeitdauer ist eine Zeitspanne, die erforderlich ist, um die Temperatur des Katalysatorkörpers 16b durch den Katalysatorheizvorgang auf die Aktivierungstemperatur anzuheben, und die Zeitspanne wird im Voraus experimentell herausgefunden.
Dabei ist zu beachten, dass die vorbestimmte Zeitdauer entweder ein fester Zeitwert oder ein variabler Zeitwert sein kann, der entsprechend einer Katalysatorbetttemperatur des Katalysatorkörpers 16b beim Starten des Verbrennungsmotors 1 variiert wird.
Nach der Fortführung des Katalysatorheizvorgangs für die vorbestimmte Zeitdauer führt die CPU 25 einen Brenngemisch-Entfernungsvorgang für eine vorbestimmte Zeitdauer durch, um das in der Abgasführung vom Verbrennungsmotor 1 zum Zündgerät 17 verbliebene brennbare Gemisch vollständig zu entfernen.
Beim Brenngemisch-Entfernungsvorgang unterbindet die CPU 25 beispielsweise das Anlegen der treibenden elektrischen Leistung an die Zündkerzen 2b und unterbindet das Anlegen der treibenden elektrischen Leistung an die Treiberstromkreise 5 und steuert das Abgasdrosselstellglied 20 so an, dass die Abgasdrosselklappe 19 voll geöffnet wird.
In diesem Fall wird jeder Zylinder 2a des Verbrennungsmotors 1 nur, mit Luft versorgt und deshalb stößt jeder der Zylinder 2a diese Luft wieder aus. Die von jedem Zylinder 2a ausgestoßene Luft strömt nacheinander durch die Abgaskrümmer 13, das Abgasrohr 14, den ersten Abgasreinigungskatalysator 15, das Abgasrohr 14, den zweiten Abgasreinigungskatalysator 16 und das Abgasrohr 14.
Zu diesem Zeitpunkt strömt, da die Abgasdrosselklappe 19 vollständig geöffnet ist, die von jedem Zylinder 2a ausgestoßene Luft schnell in und durch die Abgaskrümmer 13, das Abgasrohr 14, den ersten Abgasreinigungskatalysator 15, das Abgasrohr 14, den zweiten Abgasreinigungskatalysator 16 und das Abgasrohr 14.
Als Ergebnis wird das in der Abgasführung vom Verbrennungsmotor 1 zum zweiten Abgasreinigungskatalysator 16 (das heißt in den Abgaskrümmern 13, dem Abgasrohr 14, dem ersten Abgasreinigungskatalysator 15 und dem Abgasrohr 14) verbliebene brennbare Gemisch von der durch die Abgasführung strömende Luft in den zweiten Abgasreinigungskatalysator 16 hereingedrückt. Dadurch wird das brennbare Gemisch in dem durch den Katalysatorheizvorgang aktivierten Katalysatorkörper 16b gereinigt.
Nach der Durchführung des Brenngemisch-Entfernungsvorgangs für die vorbestimmte Zeitdauer beginnt die CPU 25, die treibende elektrische Leistung an die Zündkerzen 2b und die Treiberstromkreise 5 anzulegen und startet den Verbrennungsmotor 1. Da das in der Abgasführung vom Verbrennungsmotor 1 zum zweiten Abgasreinigungskatalysator 16 verbliebene brennbare Gemisch vollständig entfernt worden ist, wird in einem breiten Bereich von den Zylindern 2a des Verbrennungsmotors 1 bis zum zweiten Abgasreinigungskatalysator 16 keine Flamme erzeugt.
Anschließend wird die Katalysatorheiz-Steuerung der vorliegenden Ausführung im Detail beschrieben.
Die CPU führt eine Katalysatorheiz-Steuerungsroutine wie in 5 abgebildet durch, um die Katalysatorheiz-Steuerung durchzuführen.
Die Katalysatorheiz-Steuerungsroutine ist eine Routine, die im ROM 26 zur Durchführung beim Starten des Verbrennungsmotors 1 gespeichert ist.
In der Katalysatorheiz-Steuerungsroutine bestimmt die CPU 25 in Schritt S501 zuerst, ob der erste oder der zweite Abgasreinigungskatalysator 15, 16 aktiv ist oder nicht.
Das Verfahren zur Bestimmung, ob der erste oder der zweite Abgasreinigungskatalysator aktiv ist oder nicht, kann beispielsweise umfassen: die Bestimmung, ob die jeweilige Katalysatorbetttemperatur des ersten und zweiten Abgasreinigungskatalysators 15, 16 auf eine Temperatur unterhalb der jeweiligen Aktivierungstemperaturen gefallen ist oder nicht, basierend auf der Zeit, die seit dem letzten Betriebsstopp des Verbrennungsmotors 1 bis zum erneuten Starten desselben verstrichen ist; das Anbringen eines Temperatursensors zur Ermittlung der Katalysatorbetttemperatur des ersten und des zweiten Abgasreinigungskatalysators 15, 16 und die Bestimmung, ob die Ausgangssignalwerte der jeweiligen Temperatursensoren geringer als die jeweiligen Aktivierungstemperaturen sind oder nicht; oder das Abschätzen der jeweiligen Katalysatorbetttemperatur des ersten und des zweiten Abgasreinigungskatalysators 15, 16 anhand des Ausgangssignals (Kühlwassertemperatur) des Temperatursensors 22 und die Bestimmung, ob die abgeschätzten Werte geringer als die jeweiligen Aktivierungstemperaturen sind oder nicht.
Wenn die CPU 25 in Schritt S501 bestimmt, das vom ersten und zweiten Abgasreinigungskatalysator 15 und 16 mindestens einer aktiv ist, (vorzugsweise, wenn bestimmt wird, dass der zweite Abgasreinigungskatalysator 16 aktiv ist), beendet die CPU 25 die Durchführung dieser Routine und führt die normale Start-Steuerung aus.
Wenn die CPU 25 in Schritt S501 bestimmt, dass sowohl der erste als auch der zweite Abgasreinigungskatalysator 15 und 16 inaktiv ist, geht die CPU 25 weiter zu Schritt S502 und beginnt mit der Durchführung des Katalysatorheizvorgangs. Genauer betrachtet steuert die CPU 25 das Abgasdrosselstellglied 20 so an, dass die Abgasdrosselklappe 19 auf den vorbestimmten Winkel geschlossen wird. Dann beginnt die CPU mit dem Anlegen der treibenden elektrischen Leistung an den Startermotor, an die Treiberstromkreise 5 für die entsprechenden Kraftstoffeinspritzventile 3 aller Zylinder 2a und an das Zündgerät 17 und unterbindet gleichzeitig das Anlegen der treibenden elektrischen Leistung an die Zündkerzen 2b aller Zylinder 2a.
In Schritt S503 aktualisiert die CPU 25 einen Zählerwert eines ersten Zählers C1 zum Zählen der Durchführungszeit des Katalysatorheizvorgangs.
In Schritt S504 bestimmt die CPU 25, ob der Zählerwert des ersten Zählers C1, der in Schritt S503 aktualisiert wurde, mindestens genauso groß wie oder größer als ein vorbestimmter Wert CS1 ist oder nicht, das heißt, ob der Katalysatorheizvorgang mindestens für die vorbestimmte Zeitdauer oder länger durchgeführt worden ist.
Wenn die CPU 25 in Schritt S504 bestimmt, dass der Zählerwert des ersten Zählers C1 kleiner als der vorbestimmte Wert CS1 ist, führt die CPU 25 den Schritt S503 und die daran anschließenden Schritte erneut aus.
Andererseits geht, wenn die CPU 25 in Schritt S504 bestimmt, dass der Zählerwert des ersten Zählers C1 genauso groß wie oder größer als der vorbestimmte Wert CS1 ist, die CPU 25 weiter zum Schritt S505 und beginnt mit der Durchführung des Brenngemisch-Entfernungsvorgangs. Genauer betrachtet unterbindet die CPU 25 das Anlegen der treibenden elektrischen Leistung an die Treiberstromkreise 5 entsprechend aller Zylinder 2a, an die Zündkerzen 2b aller Zylinder 2a und an das Zündgerät 17, während die Ansteuerung des Startermotors fortgesetzt wird, und gleichzeitig steuert die CPU 25 das Abgasdrosselstellglied. 20 so an, dass die Abgasdrosselklappe 19 in den vollkommen geöffneten Zustand zurückkehrt.
In Schritt S506 aktualisiert die CPU 25 einen Zählerwert eines zweiten Zählers C2 zum Zählen der Durchführungszeit des Brenngemisch-Entfernungsvorgangs.
In Schritt S507 bestimmt die CPU 25, ob der Zählerwert des zweiten Zählers C2, der in Schritt S506 aktualisiert wurde, mindestens genauso groß wie oder größer als ein vorbestimmter Wert CS2 ist oder nicht, das heißt, ob der Brenngemisch-Entfernungsvorgang mindestens für die vorbestimmte Zeitdauer oder länger durchgeführt worden ist.
Wenn die CPU 25 in Schritt S507 bestimmt, dass der Zählerwert des zweiten Zählers C2 kleiner als der vorbestimmte Wert CS2 ist, führt die CPU 25 den Schritt S506 und die daran anschließenden Schritte erneut aus.
Andererseits geht, wenn die CPU 25 in Schritt S507 bestimmt, dass der Zählerwert des zweiten Zählers C2 genauso groß wie oder größer als der vorbestimmte Wert CS2 ist, die CPU 25 weiter zum Schritt S508 und beendet die Durchführung des Brenngemisch-Entfernungsvorgangs.
In Schritt S509 setzt die CPU 25 die jeweiligen Zählerwerte des ersten und des zweiten Zählers C1, C2 auf „Null" zurück und beendet die Durchführung dieser Routine. Anschließend führt die CPU 25 die normale Motorstart-Steuerung aus.
Entsprechend der vorstehend beschriebenen Katalysatorheiz-Steuerungsroutine werden, wenn der Verbrennungsmotor 1 bei inaktivem erstem und zweiten Abgasreinigungskatalysator 15, 16, wie beispielsweise bei einem Kaltstart des Verbrennungsmotors 1, gestartet wird, Kraftstoff und Luft in das Abgasrohr 14 in Strömungsrichtung vor dem ersten Abgasreinigungskatalysator 15 zugeführt, wobei der Kraftstoff und die Luft innerhalb des ersten Abgasreinigungskatalysators 15 ausreichend miteinander vermischt werden, wodurch sich ein hervorragend brennbares Gemisch ergibt.
Dieses brennbare Gemisch wird durch das Zündgerät 17 verbrannt, das im konischen Bereich des zweiten Abgasreinigungskatalysators 16 vorgesehen ist, und der Katalysatorkörper 16b wird durch die bei der Verbrennung des brennbaren Gemisches erzeugte Flamme beheizt.
Zu diesem Zeitpunkt wird, da die Abgasdrosselklappe 19 die Durchflussmenge im Abgasrohr 14 gedrosselt hat, das Pulsieren des vom Verbrennungsmotor 1 ausgestoßenen Abgases unterdrückt und die Umgebungstemperatur innerhalb der Abgasführung erhöht. Als Ergebnis werden die Zündfähigkeit und die Verbrennungsstabilität des brennbaren Gemisches verbessert. Darüber hinaus wird auch, wenn die Durchflussmenge in der Abgasführung durch die Abgasdrosselklappe 19 gedrosselt wird, die Geschwindigkeit verringert, mit der das verbrannte Gas des brennbaren Gemisches durch den Katalysatorkörper 16b strömt. Dadurch wird die Effizienz der Wärmeübertragung vom verbrannten Gas auf den Katalysatorkörper 16b verbessert.
Dabei ist beim Katalysatorheizgerät des Verbrennungsmotor entsprechend der vorliegenden Ausführung der erste Abgasreinigungskatalysator 15 in Strömungsrichtung vor dem zu beheizenden zweiten Abgasreinigungskatalysator 16 vorgesehen und das Zündgerät 17 ist im konischen Bereich des zweiten Abgasreinigungskatalysators 16 vorgesehen. Dadurch können der Kraftstoff und die Luft ausreichend vermischt und wie erwünscht verbrannt werden, ohne dass eine spezielle Vormischkammer zum Mischen des Kraftstoffs und der Luft und eine spezielle Brennkammer zum Verbrennen des Kraftstoffs und der Luft vorgesehen ist.
Als Ergebnis wird, wenn sich der Verbrennungsmotor im normalen Betriebszustand befindet, die Wärme des Abgases nicht an die Vormischkammer, die Brennkammer und ähnliches übertragen, wodurch das Abgas nicht mit einer niedrigen Temperatur in den Abgasreinigungskatalysator strömt. Dadurch kann verhindert werden, dass die Temperatur des Abgasreinigungskatalysators auf einen Wert abgesenkt wird, der unterhalb der Aktivierungstemperatur liegt, wodurch die Verschlechterung der Abgasemissionen vermieden wird.
Beim Katalysatorheizgerät des Verbrennungsmotors entsprechend der vorliegenden Ausführung ist der zweite Abgasreinigungskatalysator 16 ein „Wall-flow"-Katalysator. Aus diesem Grund werden, auch wenn bei der Verbrennung des brennbaren Gemisches Partikel wie beispielsweise Ruß erzeugt werden, diese Partikel durch den zweiten Abgasreinigungskatalysator 16 aufgefangen und nicht in die Außenluft abgegeben.
Beim Katalysatorheizgerät des Verbrennungsmotors entsprechend der vorliegenden Ausführung hat der konische Bereich des zweiten Abgasreinigungskatalysators 16 eine wärmeisolierte Struktur. Dadurch wird die durch die Verbrennung des brennbaren Gemisches erzeugte Wärme nicht durch die Wandungsflächen des konischen Bereichs abgegeben. Dadurch kann im Wesentlichen die gesamte durch die Verbrennung des brennbaren Gemisches erzeugte Wärme an den Katalysatorkörper 16b übertragen werden.
Beim Katalysatorheizgerät des Verbrennungsmotors entsprechend der vorliegenden Ausführung wird nur Luft vom Verbrennungsmotor 1 für eine vorbestimmte Zeitdauer nach dem Abschluss des Heizens des zweiten Abgasreinigungskatalysators 16 ausgestoßen. Dadurch kann das brennbare Gemisch, das in der Abgasführung verblieben ist, die sich vom Verbrennungsmotor 1 bis zum Zündgerät 17 erstreckt, entfernt werden. Als Ergebnis wird in einem breiten Bereich von den Zylindern 2a des Verbrennungsmotors 1 bis zum Zündgerät 17 keine Flamme erzeugt, wenn die Verbrennung des Gemisches im Verbrennungsmotor 1 begonnen wird.
Darüber hinaus kann beim Katalysatorheizgerät des Verbrennungsmotors entsprechend der vorliegenden Ausführung, da die Durchflussmenge in der Abgasführung gedrosselt wird, der zweite Abgasreinigungskatalysator 16 mit verbesserter Zündfähigkeit und Verbrennungsstabilität des brennbaren Gemisches und auch mit verbesserter Effizienz der Wärmeübertragung vom verbrannten Gas auf den Katalysatorkörper 16b beheizt werden. Als Ergebnis kann eine schnelle Aktivierung des Katalysatorkörpers 16b zuverlässig erzielt werden.
Ausführung 2
Anschließend wird ein erfindungsgemäßes Katalysatorheizgerät eines Verbrennungsmotors entsprechend Ausführung 2 unter Verweis auf die Abbildung 6 beschrieben. Dabei werden die von der Ausführung 1 unterschiedlichen Strukturen beschrieben, während die Beschreibung der gleichen Strukturen, ausgelassen wird.
In der vorhergehenden Ausführung 1 werden der Kraftstoff und die Luft in das Abgasrohr 14 in Strömungsrichtung vor dem ersten Abgasreinigungskatalysator 15 beim Drehen der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 1 zugeführt, indem der Kraftstoff aus den Kraftstoffeinspritzventilen 3 aller Zylinder 2a eingespritzt wird und gleichzeitig die Betätigung der Zündkerzen 2a aller Zylinder 2b unterbunden wird. In der vorliegenden Ausführung werden hingegen der Kraftstoff und die Luft in das Abgasrohr 14 in Strömungsrichtung vor dem ersten Abgasreinigungskatalysator 15 beim Drehen der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 1 zugeführt, indem der Kraftstoff nur aus den Kraftstoffeinspritzventilen 3 von einem oder mehreren Zylindern 2a eingespritzt wird und gleichzeitig die Betätigung der Zündkerzen 2a aller Zylinder 2b unterbunden wird.
In diesem Fall führt die CPU 25 eine Katalysatorheiz-Steuerungsroutine wie in 6 abgebildet durch.
Die Katalysatorheiz-Steuerungsroutine aus 6 ist eine Routine, die im ROM 26 zur Durchführung beim Starten des Verbrennungsmotors 1 gespeichert ist.
Bei dieser Katalysatorheiz-Steuerungsroutine bestimmt die CPU 25 in Schritt S601 zuerst, ob der erste oder der zweite Abgasreinigungskatalysator 15, 16 aktiv ist oder nicht.
Wenn die CPU 25 in Schritt S601 bestimmt, das vom ersten und zweiten Abgasreinigungskatalysator 15 und 16 mindestens einer aktiv ist, beendet die CPU 25 die Durchführung dieser Routine und führt die normale Start-Steuerung aus.
Wenn die CPU 25 andererseits in Schritt S601 bestimmt, dass sowohl der erste als auch der zweite Abgasreinigungskatalysator 15 und 16 inaktiv ist, geht die CPU 25 weiter zu Schritt S602 und beginnt mit der Durchführung des Katalysatorheizvorgangs. Genauer betrachtet steuert die CPU 25 das Abgasdrosselstellglied 20 so an, dass die Abgasdrosselklappe 19 auf den vorbestimmten Winkel geschlossen wird. Dann beginnt die CPU mit dem Anlegen der treibenden elektrischen Leistung an den Startermotor, an den (die) Treiberstromkreis(e) 5 für das (die) entsprechende(n) Kraftstoffeinspritzventil(e) 3 eines oder mehrerer Zylinder 2a (beispielsweise zweier Zylinder) und an das Zündgerät 17 und unterbindet gleichzeitig das Anlegen der treibenden elektrischen Leistung an die Zündkerzen 2b aller Zylinder 2a.
In diesem Fall stoßen der eine oder mehrere Zylinder 2a, welche (r) das (die) betätigte (n) Kraftstoffeinspritzventil(e) 3 hat (haben), den Kraftstoff und die Luft in unverbranntem Zustand aus, während der (die) verbliebene(n) Zylinder 2a nur Luft ausstoßen. Die von den vorstehend erwähnten Zylindern 2a ausgestoßene Luft und Kraftstoff werden durch den (die) entsprechenden Abgaskrümmer 13 in das Abgasrohr 14 in Strömungsrichtung vor dem ersten Abgasreinigungskatalysator 15 zugeführt.
Der Kraftstoff und die Luft, die in das Abgasrohr 14 in Strömungsrichtung vor dem ersten Abgasreinigungskatalysator 15 zugeführt werden, strömen in den ersten Abgasreinigungskatalysator 15, wo der Kraftstoff und die Luft miteinander zu einem hervorragend brennbaren Gemisch vermischt werden.
Das derartig erzeugte brennbare Gemisch strömt aus dem ersten Abgasreinigungskatalysator 15 in das in Strömungsrichtung dahinter gelegene Abgasrohr 14 und dann in den konischen Bereich des zweiten Abgasreinigungskatalysators 16. Das in den konischen Bereich des zweiten Abgasreinigungskatalysators 16 eingeströmte brennbare Gemisch wird durch das Zündgerät 17 verbrannt, das im konischen Bereich vorgesehen ist, und der Katalysatorkörper 16b des zweiten Abgasreinigungskatalysators 16 wird von der durch die Verbrennung des brennbaren Gemisches erzeugten Flamme aufgeheizt.
Wie in 6 dargestellt, geht die CPU 25 weiter zu Schritt S603, nachdem der Schritt S602 durchgeführt worden ist, und aktualisiert einen Zählerwert des ersten Zählers C1 zum Zählen der Durchführungszeit des Katalysatorheizvorgangs.
In Schritt S604 bestimmt die CPU 25, ob der Zählerwert des ersten Zählers C1, der in Schritt S603 aktualisiert wurde, mindestens genauso groß wie oder größer als der vorbestimmte Wert CS1 ist oder nicht, das heißt, ob der Katalysatorheizvorgang mindestens für die vorbestimmte Zeitdauer oder länger durchgeführt worden ist.
Wenn die CPU 25 in Schritt S604 bestimmt, dass der Zählerwert des ersten Zählers C1 kleiner als der vorbestimmte Wert CS1 ist, führt die CPU 25 den Schritt S603 und die daran anschließenden Schritte erneut aus.
Wenn die CPU 25 in Schritt S604 bestimmt, dass der Zählerwert des ersten Zählers C1 genauso groß wie oder größer als der vorbestimmte Wert CS1 ist, geht die CPU 25 weiter zum Schritt S605 und beginnt mit der Durchführung des Brenngemisch-Entfernungsvorgangs.
In Schritt S606 aktualisiert die CPU 25 einen Zählerwert des zweiten Zählers C2 zum Zählen der Durchführungszeit des Brenngemisch-Entfernungsvorgangs.
In Schritt S607 bestimmt die CPU 25, ob der Zählerwert des zweiten Zählers C2, der in Schritt S606 aktualisiert wurde, mindestens genauso groß wie oder größer als ein vorbestimmter Wert CS2 ist oder nicht, das heißt, ob der Brenngemisch-Entfernungsvorgang mindestens für die vorbestimmte Zeitdauer durchgeführt worden ist oder nicht.
Wenn die CPU 25 in Schritt S607 bestimmt, dass der Zählerwert des zweiten Zählers C2 kleiner als der vorbestimmte Wert CS2 ist, führt die CPU 25 den Schritt 5606 und die daran anschließenden Schritte erneut aus.
Wenn die CPU 25 in Schritt S607 bestimmt, dass der Zählerwert des zweiten Zählers C2 genauso groß wie oder größer als der vorbestimmte Wert CS2 ist, geht die CPU 25 weiter zum Schritt S608 und beendet die Durchführung des Brenngemisch-Entfernungsvorgangs.
In Schritt S609 setzt die CPU 25 die jeweiligen Zählerwerte des ersten und des zweiten Zählers C1, C2 auf „Null" zurück und beendet die Durchführung dieser Routine. Anschließend führt die CPU 25 die normale Motorstart-Steuerung aus.
Bei der vorstehend beschriebenen Katalysatorheiz-Steuerungsroutine können die gleichen Effekte wie mit der Ausführung 1 erzielt werden. Darüber hinaus kann, da nur das (die) Kraftstoffeinspritzventil(e) 3 eines oder mehrerer Zylinder 2a betätigt werden, die für den Katalysatorheizvorgang benötigte Kraftstoffmenge reduziert werden.
Dabei ist zu beachten, dass die vorstehende Beschreibung der vorliegenden Ausführung als Beispiel einen Fall schildert, in dem, wenn der Kraftstoff und die Luft in das Abgasrohr 14 in Strömungsrichtung vor dem ersten Abgasreinigungskatalysator 15 zugeführt werden, das (die) Kraftstoffeinspritzventil(e) 3 nur in einem oder mehreren Zylinder(n) 2a betätigt werden, während die Betätigung der Zündkerzen 2b aller Zylinder 2a unterbunden wird. Allerdings kann das Beheizen des Abgasreinigungskatalysators und das Starten des Verbrennungsmotors 1 auch parallel durchgeführt werden, indem die Betätigung der Zündkerze(n) 2b und des (der) Kraftstoffeinspritzventils(e) in dem (den) anderen als dem (den) vorstehend erwähnten Zylinder(n) 2a ermöglicht wird.
Vergleichsbeispiel 1
Anschließend wird ein Katalysatorheizgerät eines Verbrennungsmotors entsprechend eines Vergleichsbeispiels unter Verweis auf die Abbildung 7 beschrieben. Dabei werden die von der Ausführung 1 unterschiedlichen Strukturen beschrieben, während die Beschreibung der gleichen Strukturen ausgelassen wird.
In der vorhergehenden Ausführung 1 wird die Katalysatorheiz-Steuerung unmittelbar vor dem Abschluss des Startens des Verbrennungsmotors 1 durchgeführt, das heißt während des Drehens der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 1. Im vorliegenden Beispiel wird hingegen die Katalysatorheiz-Steuerung unmittelbar nach dem Starten des Verbrennungsmotors 1 durchgeführt.
Die Katalysatorheiz-Steuerung entsprechend des vorliegenden Beispiels wird durchgeführt, wenn der erste und der zweite Abgasreinigungskatalysator 15, 16 zum Zeitpunkt des Abschlusses des Startens des Verbrennungsmotors 1 inaktiv sind. Bei der Katalysatorheiz-Steuerung verbrennt die CPU 25 das fette Gemisch in einem oder mehreren Zylindern 2a (beispielsweise in zwei Zylindern) des Verbrennungsmotors 1 (Vorgang nachstehend als „Fett-Betrieb" bezeichnet) und verbrennt das magere Gemisch in dem (den) anderen Zylinder(n) 2a (beispielsweise in den verbleibenden zwei Zylindern) (Vorgang nachstehend als „Mager-Betrieb" bezeichnet).
In diesem Fall enthält das von dem (den) vorstehend erwähnten einen oder mehreren Zylinder(n) 2a ausgestoßene Abgas eine große Menge von Kraftstoff in unverbranntem Zustand, während das von dem (den) vorstehend erwähnten anderen Zylinder(n) 2a ausgestoßene Abgas eine große Menge von Luft (Sauerstoff) in unverbranntem Zustand enthält.
Das unverbrannte Kraftstoffbestandteile enthaltende Abgas und das unverbrannte Luft enthaltende Abgas werden durch die Abgaskrümmer 13 in das Abgasrohr 14 in Strömungsrichtung vor dem ersten Abgasreinigungskatalysator 15 zugeführt und strömen dann in den ersten Abgasreinigungskatalysator 15.
Im ersten Abgasreinigungskatalysator 15 strömen das unverbrannte Kraftstoffbestandteile enthaltende Abgas und das unverbrannte Luft enthaltende Abgas durch einen Durchströmungskanal, dessen Durchmesser im Vergleich viel kleiner als derjenige des Abgasrohrs 14 ist. Dadurch werden der unverbrannte Kraftstoff und die Luft, die im Abgas enthalten sind, ausreichend miteinander vermischt, wenn sie durch diesen Durchströmungskanal strömen.
Als Ergebnis wird im Abgas, das aus dem ersten Abgasreinigungskatalysator 15 herausströmt, ein gut vermischtes und hervorragend brennbares Gemisch aus dem Kraftstoff und der Luft erzeugt. Dann wird das brennbare Gemisch durch das Zündgerät 17 im konischen Bereich des zweiten Abgasreinigungskatalysators 16 verbrannt.
Anschließend wird die Katalysatorheiz-Steuerung des vorliegenden Beispiels im Detail beschrieben.
Die CPU führt eine Katalysatorheiz-Steuerungsroutine wie in 7 abgebildet durch, um die Katalysatorheiz-Steuerung durchzuführen. Die Katalysatorheiz-Steuerungsroutine ist eine Routine, die im ROM 26 zur Durchführung beim Starten des Verbrennungsmotors 1 gespeichert ist.
In der Katalysatorheiz-Steuerungsroutine bestimmt die CPU 25 in Schritt S701 zuerst, ob das Starten des Verbrennungsmotors 1 abgeschlossen ist oder nicht. Das Verfahren zur Bestimmung, ob das Starten des Verbrennungsmotors 1 abgeschlossen ist, kann beispielsweise eine Bestimmung enthalten, ob die Motordrehzahl mindestens auf einen vorbestimmten Wert oder mehr erhöht worden ist.
Wenn die CPU 25 in Schritt S701 bestimmt, dass das Starten des Verbrennungsmotors 1 nicht abgeschlossen ist, führt die CPU 25 solange wiederholt den Schritt S701 durch, bis das Starten des Verbrennungsmotors 1 abgeschlossen ist.
Wenn die CPU 25 in Schritt S701 bestimmt, dass das Starten des Verbrennungsmotors 1 abgeschlossen ist, geht die CPU 25 weiter zu Schritt S702 und bestimmt, ob der erste oder der zweite Abgasreinigungskatalysator 15, 16 aktiv ist oder nicht.
Wenn die CPU 25 in Schritt S702 bestimmt, das vom ersten und zweiten Abgasreinigungskatalysator 15 und 16 mindestens einer aktiv ist, beendet die CPU 25 die Durchführung dieser Routine und führt die normale Start-Steuerung aus.
Wenn die CPU 25 in Schritt S702 bestimmt, dass sowohl der erste als auch der zweite Abgasreinigungskatalysator 15 und 16 inaktiv ist, geht die CPU 25 weiter zu Schritt S703 und beginnt mit der Durchführung des Katalysatorheizvorgangs.
Beim Katalysatorheizvorgang führt die CPU 25 den Fett-Betrieb beispielsweise beim ersten und zweiten der vier Zylinder 2a des Verbrennungsmotors 1 durch, indem die Treiberstromkreise 5 für den ersten und den zweiten Zylinder so angesteuert werden, dass ein Gemisch mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis unter dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (das heißt einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis) im ersten und zweiten Zylinder erzeugt wird. Gleichzeitig führt die CPU 25 den Mager-Betrieb beim verbliebenen dritten und vierten Zylinder durch, indem die Treiberstromkreise 5 für den dritten und vierten Zylinder so angesteuert werden, dass ein Gemisch mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis über dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (das heißt einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis) im dritten und vierten Zylinder erzeugt wird.
In diesem Fall stoßen der erste und der zweite Zylinder im Fett-Betrieb das Abgas aus, das eine große Menge von Kraftstoff in unverbranntem Zustand enthält, während der dritte und der vierte Zylinder im Mager-Betrieb das Abgas ausstoßen, das eine große Menge unverbrannter Luft (Sauerstoff) enthält. Das vom ersten und zweiten Zylinder ausgestoßene Abgas (das heißt das unverbrannten Kraftstoff enthaltende Abgas) und das vom dritten und vierten Zylinder ausgestoßene Abgas (das heißt das unverbrannte Luft enthaltende Abgas) werden durch die Abgaskrümmer 13 in das Abgasrohr 14 in Strömungsrichtung vor dem ersten Abgasreinigungskatalysator 15 zugeführt.
Der Kraftstoff und die Luft, die im Abgas enthalten sind, werden miteinander vermischt und bilden im ersten Abgasreinigungskatalysator 15 ein hervorragend brennbares Gemisch. Das dieses brennbare Gemisch enthaltende Abgas strömt aus dem ersten Abgasreinigungskatalysator 15 in das in Strömungsrichtung dahinter gelegene Abgasrohr 14 und anschließend vom Abgasrohr 14 in den konischen Bereich des zweiten Abgasreinigungskatalysators 16. Das in den konischen Bereich des zweiten Abgasreinigungskatalysators 16 eingeströmte brennbare Gemisch wird durch das im konischen Bereich vorgesehene Zündgerät 17 verbrannt und der Katalysatorkörper 16b wird durch die bei dieser Verbrennung des brennbaren Gemisches erzeugte Flamme beheizt.
Wie in 7 dargestellt, geht die CPU 25 weiter zu Schritt S704, nachdem der Schritt S703 durchgeführt worden ist, und aktualisiert einen Zählerwert eines Zählers C zum Zählen der Durchführungszeit des Katalysatorheizvorgangs.
In Schritt S705 bestimmt die CPU 25, ob der Zählerwert des Zählers C, der in Schritt S704 aktualisiert wurde, mindestens genauso groß wie der vorbestimmte Wert CS ist oder nicht, das heißt, ob der Katalysatorheizvorgang mindestens für die vorbestimmte Zeitdauer oder länger durchgeführt worden ist.
Wenn die CPU 25 in Schritt S705 bestimmt, dass der Zählerwert des Zählers C kleiner als der vorbestimmte Wert CS ist, führt die CPU 25 den Schritt S704 und die daran anschließenden Schritte erneut aus.
Wenn die CPU 25 in Schritt S705 bestimmt, dass der Zählerwert des Zählers C genauso groß wie oder größer als der vorbestimmte Wert CS ist, geht die CPU 25 weiter zum Schritt S706 und beendet die Durchführung des Katalysatorheizvorgangs. Die CPU 25 setzt den Zählerwert des Zählers C auf „Null" zurück und steuert die Treiberstromkreise 5 so an, dass der Verbrennungsmotor 1 in den normalen Betriebszustand übergeht.
Dabei können bei der vorstehend beschriebenen Katalysatorheiz-Steuerungsroutine, wenn der zweite Abgasreinigungskatalysator 16 nach dem Starten des Verbrennungsmotors beheizt wird, der Kraftstoff und die Luft ausreichend vermischt und wie erwünscht verbrannt werden, ohne dass eine spezielle Vormischkammer zum Mischen des Kraftstoffs und der Luft und eine spezielle Brennkammer zum Verbrennen des Kraftstoffs und der Luft erforderlich sind, da der erste Abgasreinigungskatalysator 15 in Strömungsrichtung vor dem zweiten Abgasreinigungskatalysator 16 vorgesehen und das Zündgerät 17 im konischen Bereich des zweiten Abgasreinigungskatalysators 16 vorgesehen ist.
Als Ergebnis wird, wenn sich der Verbrennungsmotor im normalen Betriebszustand befindet, die Wärme des Abgases nicht an die Vormischkammer, die Brennkammer und ähnliches übertragen, wodurch das Abgas nicht mit einer niedrigen Temperatur in den Abgasreinigungskatalysator strömt. Dadurch kann verhindert werden, dass die Temperatur des Abgasreinigungskatalysators auf einen Wert abgesenkt wird, der unterhalb der Aktivierungstemperatur liegt, wodurch die Verschlechterung der Abgasemissionen vermieden wird.
Dabei ist zu beachten, dass im vorstehenden Beispiel das Gemisch mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem (den) Zylinder(n) 2a verbrannt wird, die unverbrannte Luft ausstoßen sollen. Allerdings ist es auch möglich, die Kraftstoffeinspritzung bei dem (den) Zylinder(n) 2a zu unterbinden, die unverbrannte Luft ausstoßen sollen.
Vergleichsbeispiel 2
Anschließend wird ein Katalysatorheizgerät eines Verbrennungsmotors entsprechend eines zweiten Vergleichsbeispiels unter Verweis auf die Abbildung 8 beschrieben. Dabei werden die vom Vergleichsbeispiel 1 unterschiedlichen Strukturen beschrieben, während die Beschreibung der gleichen Strukturen ausgelassen wird.
Im vorstehend beschriebenen Vergleichsbeispiel 1 werden einer oder mehrere Zylinder 2a im Fett-Betrieb betrieben, so dass sie unverbrannten Kraftstoff enthaltendes Abgas unmittelbar nach dem Abschluss des Startens des Verbrennungsmotors 1 ausstoßen. Im vorliegenden Beispiel werden einer oder mehrere Zylinder 2a mit einem normalen Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben. Dann wird der Kraftstoff sekundär von dem (den) entsprechenden Kraftstoffeinspritzventil(en) 3 während des Ausdehnungshubs oder des Ausstoßhubs des (der) Zylinder(s) 2a eingespritzt, so dass diese (r) erwähnte(n) Zylinder 2a unverbrannten Kraftstoff enthaltendes Abgas ausstoßen.
In diesem Fall führt die CPU eine Katalysatorheiz-Steuerungsroutine wie in 8 abgebildet durch.
Die Katalysatorheiz-Steuerungsroutine ist eine Routine, die im ROM 26 zur Durchführung beim Starten des Verbrennungsmotors 1 gespeichert ist.
In der Katalysatorheiz-Steuerungsroutine bestimmt die CPU 25 in Schritt S801 zuerst, ob das Starten des Verbrennungsmotors 1 abgeschlossen ist oder nicht.
Wenn die CPU 25 in Schritt S801 bestimmt, dass das Starten des Verbrennungsmotors 1 nicht abgeschlossen ist, führt die CPU 25 solange wiederholt den Schritt S801 durch, bis das Starten des Verbrennungsmotors 1 abgeschlossen ist.
Wenn die CPU 25 in Schritt S801 bestimmt, dass das Starten des Verbrennungsmotors 1 abgeschlossen ist, geht die CPU 25 weiter zu Schritt S802 und bestimmt, ob der erste oder der zweite Abgasreinigungskatalysator 15, 16 aktiv ist oder nicht.
Wenn die CPU 25 in Schritt S802 bestimmt, das vom ersten und zweiten Abgasreinigungskatalysator 15 und 16 mindestens einer aktiv ist, beendet die CPU 25 die Durchführung dieser Routine und führt die normale Start-Steuerung aus.
Wenn die CPU 25 in Schritt S802 bestimmt, dass sowohl der erste als auch der zweite Abgasreinigungskatalysator 15 und 16 inaktiv ist, geht die CPU 25 weiter zu Schritt S803 und beginnt mit der Durchführung des Katalysatorheizvorgangs.
Beim Katalysatorheizvorgang steuert die CPU 25 beispielsweise die Treiberstromkreise 5 für den ersten und den zweiten Zylinder der vier Zylinder des Verbrennungsmotors 1 so an, dass ein Gemisch mit einem normalen Luft-Kraftstoff-Verhältnis im ersten und zweiten Zylinder erzeugt wird, und steuert diese Treiberstromkreise 5 zusätzlich so an, dass der Kraftstoff aus den entsprechenden Kraftstoffeinspritzventilen 3 sekundär während des Ausstoßhubs des ersten und zweiten Zylinders eingespritzt wird. Gleichzeitig steuert die CPU 25 die Treiberstromkreise 5 für den dritten und vierten Zylinder so an, dass ein Gemisch mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis über dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (das heißt einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis) im dritten und vierten Zylinder erzeugt wird.
Dadurch werden der dritte und der vierte Zylinder im Mager-Betrieb durch die CPU 25 betrieben.
In diesem Fall stoßen der erste und der zweite Zylinder das Abgas aus, das den Sekundärkraftstoff enthält, während der dritte und der vierte Zylinder Abgas ausstoßen, das eine große Menge unverbrannter Luft (Sauerstoff) enthält. Das vom ersten und zweiten Zylinder ausgestoßene Abgas (das heißt das unverbrannten Kraftstoff enthaltende Abgas) und das vom dritten und vierten Zylinder ausgestoßene Abgas (das heißt das unverbrannte Luft enthaltende Abgas) werden durch die Abgaskrümmer 13 in das Abgasrohr 14 in Strömungsrichtung vor dem ersten Abgasreinigungskatalysator 15 zugeführt.
Der Kraftstoff und die Luft, die im Abgas enthalten sind, werden miteinander vermischt und bilden im ersten Abgasreinigungskatalysator 15 ein hervorragend brennbares Gemisch. Das dieses brennbare Gemisch enthaltende Abgas strömt aus dem ersten Abgasreinigungskatalysator 15 in das in Strömungsrichtung dahinter gelegene Abgasrohr 14 und anschließend in den konischen Bereich des zweiten Abgasreinigungskatalysators 16. Das in den konischen Bereich des zweiten Abgasreinigungskatalysators 16 eingeströmte brennbare Gemisch wird durch das im konischen Bereich vorgesehene Zündgerät 17 verbrannt und der Katalysatorkörper 16b wird durch die bei einer derartigen Verbrennung des brennbaren Gemisches erzeugte Flamme beheizt.
Wie in 8 dargestellt, geht die CPU 25 weiter zu Schritt S804, nachdem der Schritt S803 durchgeführt worden ist, und aktualisiert einen Zählerwert des Zählers C zum Zählen der Durchführungszeit des Katalysatorheizvorgangs.
In Schritt S805 bestimmt die CPU 25, ob der Zählerwert des Zählers C, der in Schritt S804 aktualisiert wurde, mindestens genauso groß wie der vorbestimmte Wert CS ist oder nicht, das heißt, ob der Katalysatorheizvorgang mindestens für die vorbestimmte Zeitdauer oder länger durchgeführt worden ist.
Wenn die CPU 25 in Schritt S805 bestimmt, dass der Zählerwert des Zählers C kleiner als der vorbestimmte Wert CS ist, führt die CPU 25 den Schritt S804 und die daran anschließenden Schritte erneut aus.
Wenn die CPU 25 in Schritt S805 bestimmt, dass der Zählerwert des Zählers C genauso groß wie oder größer als der vorbestimmte Wert CS ist, geht die CPU 25 weiter zum Schritt S806 und beendet die Durchführung des Katalysatorheizvorgangs. Die CPU 25 setzt den Zählerwert des Zählers C auf „Null" zurück und steuert die Treiberstromkreise 5 so an, dass der Verbrennungsmotor 1 in den normalen Betriebszustand übergeht.
Bei der vorstehend beschriebenen Katalysatorheiz-Steuerungsroutine können die gleichen Effekte wie beim Vergleichsbeispiel 1 erzielt werden.
Vergleichsbeispiel 3
Anschließend wird ein Katalysatorheizgerät eines Verbrennungsmotors entsprechend Vergleichsbeispiel 3 unter Verweis auf die Abbildungen 9 bis 11 beschrieben. Dabei werden die vom Vergleichsbeispiel 1 unterschiedlichen Strukturen beschrieben, während die Beschreibung der gleichen Strukturen ausgelassen wird.
Im vorstehend beschriebenen Vergleichsbeispiel 1 werden, wenn der unverbrannte Kraftstoff und die Luft in Strömungsrichtung vor dem ersten Abgasreinigungskatalysator 15 unmittelbar nach dem Abschluss des Startens des Verbrennungsmotors 1 zugeführt werden, einer oder mehrere Zylinder 2a des Verbrennungsmotors 1 im Fett-Betrieb betrieben, während der (die) andere(n) Zylinder 2a im Mager-Betrieb betrieben werden. Als Ergebnis wird von dem (den) vorstehend erwähnten Zylinder(n) 2a Abgas ausgestoßen, das unverbrannten Kraftstoff enthält, während von dem (den) vorstehend erwähnten anderen Zylinder(n) 2a Abgas ausgestoßen wird, das unverbrannte Luft enthält. Im vorliegenden Beispiel werden sämtliche Zylinder 2a des Verbrennungsmotors 1 im Fett-Betrieb betrieben, während die Sekundärluft in das von allen Zylindern 2a ausgestoßene Abgas zugeführt wird. Dadurch wird das Abgas, das unverbrannten Kraftstoff und unverbrannte Luft enthält, in Strömungsrichtung vor dem ersten Abgasreinigungskatalysator 15 zugeführt.
Jeder Abgaskrümmer 13, der an den Verbrennungsmotor 1 angeschlossen ist, ist mit einer Sekundärluft-Zuführdüse 32 versehen, deren Einlassöffnung gegenüber dem Abgasauslass des entsprechenden Zylinders 2a liegt, wie in 9 dargestellt.
Die Sekundärluft-Zufuhrdüsen 32 sind, wie in 10 dargestellt, an den Ausgangsanschluss 31 der ECU 23 über elektrische Leitungen angeschlossen und die Sekundärluft-Zufuhrdüsen 32 werden als Reaktion auf das Anlegen der treibenden elektrischen Leistung durch die ECU 23 geöffnet und leiten die von einer nicht abgebildeten Luftpumpe zugeführte Luft in den Abgasauslass des jeweiligen Zylinders 2a.
Anschließend wird die Katalysatorheiz-Steuerung des vorliegenden Beispiels beschrieben.
In diesem Beispiel führt die CPU eine Katalysatorheiz-Steuerungsroutine wie in 11 abgebildet durch, um die Katalysatorheiz-Steuerung durchzuführen. Diese Katalysatorheiz-Steuerungsroutine ist eine Routine, die im ROM 26 zur Durchführung beim Starten des Verbrennungsmotors 1 gespeichert ist.
In der Katalysatorheiz-Steuerungsroutine bestimmt die CPU 25 in Schritt S1101 zuerst, ob das Starten des Verbrennungsmotors 1 abgeschlossen ist oder nicht.
Wenn die CPU 25 in Schritt S1101 bestimmt, dass das Starten des Verbrennungsmotors 1 nicht abgeschlossen ist, führt die CPU 25 solange wiederholt den Schritt S1101 durch, bis das Starten des Verbrennungsmotors 1 abgeschlossen ist.
Wenn die CPU 25 in Schritt S1101 bestimmt, dass das Starten des Verbrennungsmotors 1 abgeschlossen ist, geht die CPU 25 weiter zu Schritt S1102 und bestimmt, ob der erste oder der zweite Abgasreinigungskatalysator 15, 16 aktiv ist oder nicht.
Wenn die CPU 25 in Schritt S1102 bestimmt, das vom ersten und zweiten Abgasreinigungskatalysator 15 und 16 mindestens einer aktiv ist, beendet die CPU 25 die Durchführung dieser Routine und führt die normale Start-Steuerung aus.
Wenn die CPU 25 in Schritt S1102 bestimmt, dass sowohl der erste als auch der zweite Abgasreinigungskatalysator 15 und 16 inaktiv ist, geht die CPU 25 weiter zu Schritt S1103 und beginnt mit der Durchführung des Katalysatorheizvorgangs.
Beim Katalysatorheizvorgang führt die CPU 25 den Fett-Betrieb beispielsweise bei sämtlichen Zylindern 2a des Verbrennungsmotors 1 durch, so dass von sämtlichen Zylindern 2a das Abgas ausgestoßen wird, das eine große Menge von unverbranntem Kraftstoff enthält. Gleichzeitig legt die CPU 25 die treibende elektrische Leistung an die Sekundärluft-Zufuhrdüsen 32 an, so dass Sekundärluft in die Abgasauslässe der jeweiligen Zylinder 2a zugeführt wird.
In diesem Fall werden das Abgas, das eine große Menge unverbrannten Kraftstoff enthält, und die Sekundärluft in die Abgasauslässe sämtlicher Zylinder 2a des Verbrennungsmotors 1 zugeführt. Das Abgas und die Sekundärluft werden von den Abgasauslässen in die Abgaskrümmer 13 geleitet und strömen dann durch das Abgasrohr 14 in den ersten Abgasreinigungskatalysator 15.
Der im Abgas enthaltene unverbrannte Kraftstoff und die Sekundärluft werden miteinander vermischt und bilden im ersten Abgasreinigungskatalysator 15 ein hervorragend brennbares Gemisch. Das dieses brennbare Gemisch enthaltende Abgas strömt aus dem ersten Abgasreinigungskatalysator 15 in das in Strömungsrichtung dahinter gelegene Abgasrohr 14 und anschließend in den konischen Bereich des zweiten Abgasreinigungskatalysators 16. Das in den konischen Bereich des zweiten Abgasreinigungskatalysators 16 eingeströmte brennbare Gemisch wird durch das im konischen Bereich vorgesehene Zündgerät 17 verbrannt und der Katalysatorkörper 16b wird durch die bei einer derartigen Verbrennung erzeugte Flamme beheizt.
Wie in 11 dargestellt, geht die CPU 25 weiter zu Schritt S1104, nachdem der Schritt S1103 durchgeführt worden ist, und aktualisiert einen Zählerwert des Zählers C zum Zählen der Durchführungszeit des Katalysatorheizvorgangs.
In Schritt S1105 bestimmt die CPU 25, ob der Zählerwert des Zählers C, der in Schritt S1104 aktualisiert wurde, mindestens genauso groß wie der vorbestimmte Wert CS ist oder nicht, das heißt, ob der Katalysatorheizvorgang mindestens für die vorbestimmte Zeitdauer oder länger durchgeführt worden ist.
Wenn die CPU 25 in Schritt S1105 bestimmt, dass der Zählerwert des Zählers C kleiner als der vorbestimmte Wert CS ist, führt die CPU 25 den Schritt S1104 und die daran anschließenden Schritte erneut aus.
Wenn die CPU 25 in Schritt S1105 bestimmt, dass der Zählerwert des Zählers C genauso groß wie oder größer als der vorbestimmte Wert CS ist, geht die CPU 25 weiter zum Schritt S1106 und beendet die Durchführung des Katalysatorheizvorgangs. Die CPU 25 setzt den Zählerwert des Zählers C auf „Null" zurück und steuert die Treiberstromkreise 5 so an, dass der Verbrennungsmotor 1 in den normalen Betriebszustand übergeht.
Bei der vorstehend beschriebenen Katalysatorheiz-Steuerungsroutine können die gleichen Effekte wie beim Vergleichsbeispiel 1 erzielt werden.
Vergleichsbeispiel 4
Anschließend wird ein Katalysatorheizgerät eines Verbrennungsmotors entsprechend Vergleichsbeispiel 4 unter Verweis auf die Abbildung 12 beschrieben. Dabei werden die vom Vergleichsbeispiel 3 unterschiedlichen Strukturen beschrieben, während die Beschreibung der gleichen Strukturen ausgelassen wird.
Im vorstehend beschriebenen Vergleichsbeispiel 3 werden, wenn der unverbrannte Kraftstoff und die Luft in Strömungsrichtung vor dem ersten Abgasreinigungskatalysator 15 unmittelbar nach dem Abschluss des Startens des Verbrennungsmotors 1 zugeführt werden, sämtliche Zylinder 2a des Verbrennungsmotors 1 im Fett-Betrieb betrieben und Sekundärluft wird in das von allen Zylindern 2a ausgestoßene Abgas zugeführt. Im vorliegenden Beispiel werden hingegen sämtliche Zylinder 2a des Verbrennungsmotors 1 mit einem normalen Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben. Während des Ausstoßhubs der Zylinder 2a wird der Kraftstoff sekundär von den jeweiligen Kraftstoffeinspritzventilen 3 eingespritzt und die Sekundärluft wird von den jeweiligen Sekundärluft-Zufuhrdüsen 32 eingeleitet. Dadurch wird das Abgas, das unverbrannten Kraftstoff (Sekundärkraftstoff) und unverbrannte Luft (Sekundärluft) enthält, in Strömungsrichtung vor dem ersten Abgasreinigungskatalysator 15 zugeführt.
In diesem Beispiel führt die CPU eine Katalysatorheiz-Steuerungsroutine wie in 12 abgebildet durch.
Die Katalysatorheiz-Steuerungsroutine aus 12 ist eine Routine, die im ROM 26 zur Durchführung beim Starten des Verbrennungsmotors 1 gespeichert ist.
In der Katalysatorheiz-Steuerungsroutine bestimmt die CPU 25 in Schritt S1201 zuerst, ob das Starten des Verbrennungsmotors 1 abgeschlossen ist oder nicht.
Wenn die CPU 25 in Schritt S1201 bestimmt, dass das Starten des Verbrennungsmotors 1 nicht abgeschlossen ist, führt die CPU 25 solange wiederholt den Schritt S1201 durch, bis das Starten des Verbrennungsmotors 1 abgeschlossen ist.
Wenn die CPU 25 in Schritt S1201 bestimmt, dass das Starten des Verbrennungsmotors 1 abgeschlossen ist, geht die CPU 25 weiter zu Schritt S1202 und bestimmt, ob der erste oder der zweite Abgasreinigungskatalysator 15, 16 aktiv ist oder nicht.
Wenn die CPU 25 in Schritt S1202 bestimmt, das vom ersten und zweiten Abgasreinigungskatalysator 15 und 16 mindestens einer aktiv ist, beendet die CPU 25 die Durchführung dieser Routine und führt die normale Start-Steuerung aus.
Wenn die CPU 25 in Schritt S1202 bestimmt, dass sowohl der erste als auch der zweite Abgasreinigungskatalysator 15 und 16 inaktiv ist, geht die CPU 25 weiter zu Schritt S1203 und beginnt mit der Durchführung des Katalysatorheizvorgangs.
Beim Katalysatorheizvorgang betreibt die CPU 25 sämtliche Zylinder 2a des Verbrennungsmotors 1 mit einem normalen Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Während des Ausstoßhubs der Zylinder 2a spritzt die CPU 25 den Kraftstoff mit den jeweiligen Kraftstoffeinspritzventilen 3 sekundär ein, so dass das Abgas, das unverbrannten Sekundärkraftstoff enthält, von den Zylindern 2a ausgestoßen wird. Darüber hinaus legt die CPU 25 die treibende elektrische Leistung an die Sekundärluft-Zufuhrdüsen 32 an, so dass Sekundärluft in die Abgasauslässe der jeweiligen Zylinder 2a zugeführt wird.
In diesem Fall werden das Abgas, das eine große Menge unverbrannten Sekundärkraftstoff enthält, und die Sekundärluft in die Abgasauslässe sämtlicher Zylinder 2a des Verbrennungsmotors 1 zugeführt. Das Abgas und die Sekundärluft werden von den Abgasauslässen in die Abgaskrümmer 13 geleitet und strömen dann durch das Abgasrohr 14 in den ersten Abgasreinigungskatalysator 15.
Der im Abgas enthaltene unverbrannte Sekundärkraftstoff und die Sekundärluft werden miteinander vermischt und bilden im ersten Abgasreinigungskatalysator 15 ein hervorragend brennbares Gemisch. Das dieses brennbare Gemisch enthaltende Abgas strömt aus dem ersten Abgasreinigungskatalysator 15 in das in Strömungsrichtung dahinter gelegene Abgasrohr 14 und anschließend in den konischen Bereich des zweiten Abgasreinigungskatalysators 16. Das in den konischen Bereich des zweiten Abgasreinigungskatalysators 16 eingeströmte brennbare Gemisch wird durch das im konischen Bereich vorgesehene Zündgerät 17 verbrannt und der Katalysatorkörper 16b wird durch die bei einer derartigen Verbrennung erzeugte Flamme beheizt.
Wie in 12 dargestellt, geht die CPU 25 weiter zu Schritt S1204, nachdem der Schritt S1203 durchgeführt worden ist, und aktualisiert einen Zählerwert des Zählers C zum Zählen der Durchführungszeit des Katalysatorheizvorgangs.
In Schritt S1205 bestimmt die CPU 25, ob der aktualisierte Zählerwert des Zählers C mindestens genauso groß wie der vorbestimmte Wert CS ist oder nicht, das heißt, ob der Katalysatorheizvorgang mindestens für die vorbestimmte Zeitdauer oder länger durchgeführt worden ist.
Wenn die CPU 25 in Schritt S1205 bestimmt, dass der Zählerwert des Zählers C kleiner als der vorbestimmte Wert CS ist, führt die CPU 25 den Schritt S1204 und die daran anschließenden Schritte erneut aus.
Wenn die CPU 25 in Schritt S1205 bestimmt, dass der Zählerwert des Zählers C genauso groß wie oder größer als der vorbestimmte Wert CS ist, geht die CPU 25 weiter zum Schritt S1206 und beendet die Durchführung des Katalysatorheizvorgangs. Die CPU 25 setzt den Zählerwert des Zählers C auf „Null" zurück und steuert die Treiberstromkreise 5 so an, dass der Verbrennungsmotor 1 in den normalen Betriebszustand übergeht.
Bei der vorstehend beschriebenen Katalysatorheiz-Steuerungsroutine können die gleichen Effekte wie beim Vergleichsbeispiel 3 erzielt werden, während der Verbrennungsmotor 1 mit einem normalen Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird.
Vergleichsbeispiel 5
Anschließend wird ein Katalysatorheizgerät eines Verbrennungsmotors entsprechend Vergleichsbeispiel 5 unter Verweis auf die Abbildungen 13 bis 15 beschrieben. Dabei werden die vom Vergleichsbeispiel 1 unterschiedlichen Strukturen beschrieben, während die Beschreibung der gleichen Strukturen ausgelassen wird.
Im vorstehend beschriebenen Vergleichsbeispiel 1 werden unmittelbar nach dem Abschluss des Startens des Verbrennungsmotors 1 einer oder mehrere Zylinder 2a des Verbrennungsmotors 1 im Fett-Betrieb betrieben, so dass Abgas, das unverbrannten Kraftstoff enthält, von diesem (diesen) Zylinder(n) 2a ausgestoßen wird. Im vorliegenden Beispiel wird hingegen eine sogenannte Abgasrezirkulation. (EGR) durchgeführt, um das Abgas zu einem oder mehreren Zylindern 2a zu rezirkulieren, so dass eine Niedertemperaturverbrennung in diesem (diesen) Zylinder(n) 2a erfolgt. Dadurch wird die Verbrennungstemperatur des Gemisches in diesem (diesen) Zylinder(n) 2a abgesenkt, wodurch das Abgas ausgestoßen wird, dass eine große Menge unverbrannter Kraftstoffbestandteile enthält.
Wie in 13 dargestellt, ist eine Abgasrezirkulations-Durchführung (EGR-Durchführung) 33 an die Abgaskrümmer 13 angeschlossen. Die EGR-Durchführung 33 ist so verzweigt, dass sie an jeden Einlasskrümmer 6 angeschlossen ist. Ein Abgasrezirkulations-Ventil (EGR-Ventil) 34 zum Herstellen und Unterbrechen der Verbindung zwischen der EGR-Durchführung 33 und dem jeweiligen Einlasskrümmer 6 ist an der Verbindung zwischen der EGR-Durchführung 33 und dem jeweiligen Einlasskrümmer 6 vorgesehen.
Wie in 14 dargestellt, sind die EGR-Ventile 34 an den Ausgangsanschluss 31 der ECU 23 über elektrische Leitungen angeschlossen, so dass die EGR-Ventile 34 entsprechend einem Steuerstrom von der ECU 23 geöffnet und geschlossen werden.
Anschließend wird die Katalysatorheiz-Steuerung des vorliegenden Beispiels im Detail beschrieben.
Im vorliegenden Beispiel führt die CPU eine Katalysatorheiz-Steuerungsroutine wie in 15 abgebildet durch, um die Katalysatorheiz-Steuerung durchzuführen. Die Katalysatorheiz-Steuerungsroutine ist eine Routine, die im ROM 26 zur Durchführung beim Starten des Verbrennungsmotors 1 gespeichert ist.
In der Katalysatorheiz-Steuerungsroutine bestimmt die CPU 25 in Schritt S1501 zuerst, ob das Starten des Verbrennungsmotors 1 abgeschlossen ist oder nicht.
Wenn die CPU 25 in Schritt S1501 bestimmt, dass das Starten des Verbrennungsmotors 1 nicht abgeschlossen ist, führt die CPU 25 solange wiederholt den Schritt S1501 durch, bis das Starten des Verbrennungsmotors 1 abgeschlossen ist.
Wenn die CPU 25 in Schritt S1501 bestimmt, dass das Starten des Verbrennungsmotors 1 abgeschlossen ist, geht die CPU 25 weiter zu Schritt S1502 und bestimmt, ob der erste oder der zweite Abgasreinigungskatalysator 15, 16 aktiv ist oder nicht.
Wenn die CPU 25 in Schritt S1502 bestimmt, das vom ersten und zweiten Abgasreinigungskatalysator 15 und 16 mindestens einer aktiv ist, beendet die CPU 25 die Durchführung dieser Routine und führt die normale Start-Steuerung aus.
Wenn die CPU 25 in Schritt S1502 bestimmt, dass sowohl der erste als auch der zweite Abgasreinigungskatalysator 15 und 16 inaktiv ist, geht die CPU 25 weiter zu Schritt 51503 und beginnt mit der Durchführung des Katalysatorheizvorgangs.
Beim Katalysatorheizvorgang öffnet die CPU 25 beispielsweise das (die) EGR-Ventil (e) 34 für einen oder mehrere Zylinder 2a (beispielsweise den ersten und den zweiten Zylinder) des Verbrennungsmotors 1 für eine Niedertemperaturverbrennung. Dadurch wird das Abgas, das eine relativ große Menge unverbrannter Kraftstoffbestandteile enthält, von dem (den) vorstehend erwähnten Zylinder(n) 2a ausgestoßen. Gleichzeitig führt die CPU 25 den Mager-Betrieb bei dem (den) verbliebenen Zylinder(n) 2a (beispielsweise beim dritten und vierten Zylinder) durch, wodurch das Abgas, das eine relativ große Menge unverbrannter Luft enthält, von dem (den) verbliebenen Zylinder(n) 2a ausgestoßen wird.
In diesem Fall stoßen der erste und der zweite Zylinder das Abgas aus, das eine große Menge von Kraftstoff in unverbranntem Zustand enthält, während der dritte und der vierte Zylinder das Abgas ausstoßen, das eine große Menge unverbrannter Luft (Sauerstoff) enthält. Das vom ersten und zweiten Zylinder ausgestoßene Abgas (das heißt das unverbrannten Kraftstoff enthaltende Abgas) und das vom dritten und vierten Zylinder ausgestoßene Abgas (das heißt das unverbrannte Luft enthaltende Abgas) werden durch die Abgaskrümmer 13 in das Abgasrohr 14 in Strömungsrichtung vor dem ersten Abgasreinigungskatalysator 15 zugeführt.
Der Kraftstoff und die Luft, die im Abgas enthalten sind, werden miteinander vermischt und bilden im ersten Abgasreinigungskatalysator 15 ein hervorragend brennbares Gemisch. Das dieses brennbare Gemisch enthaltende Abgas strömt aus dem ersten Abgasreinigungskatalysator 15 in das in Strömungsrichtung dahinter gelegene Abgasrohr 14 und anschließend vom Abgasrohr 14 in den konischen Bereich des zweiten Abgasreinigungskatalysators 16. Das in den konischen Bereich des zweiten Abgasreinigungskatalysators 16 eingeströmte brennbare Gemisch wird durch das im konischen Bereich vorgesehene Zündgerät 17 verbrannt und der Katalysatorkörper 16b des zweiten Abgasreinigungskatalysators 16 wird durch die bei einer derartigen Verbrennung des brennbaren Gemisches erzeugte Flamme beheizt.
Wie in 15 dargestellt, geht die CPU 25 weiter zu Schritt S1504, nachdem der Schritt S1503 durchgeführt worden ist, und aktualisiert einen Zählerwert des Zählers C zum Zählen der Durchführungszeit des Katalysatorheizvorgangs.
In Schritt S1505 bestimmt die CPU 25, ob der aktualisierte Zählerwert des Zählers C mindestens genauso groß wie der vorbestimmte Wert CS ist oder nicht, das heißt, ob der Katalysatorheizvorgang mindestens für die vorbestimmte Zeitdauer oder länger durchgeführt worden ist.
Wenn die CPU 25 in Schritt S1505 bestimmt, dass der Zählerwert des Zählers C kleiner als der vorbestimmte Wert CS ist, führt die CPU 25 den Schritt S1504 und die daran anschließenden Schritte erneut aus.
Wenn die CPU 25 in Schritt S1505 bestimmt, dass der Zählerwert des Zählers C genauso groß wie oder größer als der vorbestimmte Wert CS ist, geht die CPU 25 weiter zum Schritt S1506 und beendet die Durchführung des Katalysatorheizvorgangs. Die CPU 25 setzt den Zählerwert des Zählers C auf „Null" zurück und steuert die Treiberstromkreise 5 so an, dass der Verbrennungsmotor 1 in den normalen Betriebszustand übergeht.
Bei der vorstehend beschriebenen Katalysatorheiz-Steuerungsroutine können die gleichen Effekte wie beim Vergleichsbeispiel 1 erzielt werden.

Claims

Ein Katalysatorheizgerät eines Verbrennungsmotors, bestehend aus: einer Abgasführung (13, 14), angeschlossen an den Verbrennungsmotor; einem Haupt-Abgasreinigungskatalysator (16), vorgesehen in dieser Abgasführung zum Reinigen des durch diese Abgasführung strömenden Abgases, einem Neben-Abgasreinigungskatalysator (15), vorgesehen in dieser Abgasführung in Strömungsrichtung vor diesem Haupt-Abgasreinigungskatalysator zum Reinigen des durch diese Abgasführung strömenden Abgases, einer Zündvorrichtung (17), vorgesehen in dieser Abgasführung zwischen diesem Haupt-Abgasreinigungskatalysator und diesem Neben-Abgasreinigungskatalysator; einer Brennstoffkomponenten-Zuführvorrichtung (3; 32) zum Zuführen von Kraftstoff und Luft in die Abgasführung in Strömungsrichtung vor diesem Neben-Abgasreinigungskatalysator; dadurch gekennzeichnet, dass diese Brennstoffkomponenten-Zuführvorrichtung (3; 32) den Kraftstoff und die Luft in die Abgasführung in Strömungsrichtung vor diesem Neben-Abgasreinigungskatalysator (15) zuführt, indem die Betätigung eines Kraftstoffeinspritzventils (3) von mindestens einem der Zylinder dieses Verbrennungsmotors ermöglicht wird und zur gleichen Zeit die Betätigung einer Zündkerze in jedem Zylinder während des Drehens dieses Verbrennungsmotors direkt vor dem Abschluss des Startens dieses Verbrennungsmotors unterbunden wird.
Ein Katalysatorheizgerät eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 1; bei dem dieser Haupt-Abgasreinigungskatalysator ein poröses Basismaterial einschließlich eines Durchströmungskanals enthält, dessen in Strömungsrichtung vorderes Ende offen und dessen in Strömungsrichtung hinteres Ende geschlossen ist, sowie eines Durchströmungskanals, dessen in Strömungsrichtung vorderes Ende geschlossen und dessen in Strömungsrichtung hinteres Ende offen ist, wobei der erstgenannte Durchströmungskanal und der letztgenannte Durchströmungskanal wabenförmig alternierend vorgesehen sind.
Ein Katalysatorheizgerät eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 1; bei dem diese Zündvorrichtung so vorgesehen ist, dass eine aus der Verbrennung eines entzündlichen Gemisches entstandene Flamme in einem Bereich in Strömungsrichtung vor einem Katalysatorträger innerhalb dieses Haupt-Abgasreinigungskatalysators erzeugt wird.
Ein Katalysatorheizgerät eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 3; bei dem der Bereich in Strömungsrichtung vor einem Katalysatorträger innerhalb dieses Haupt-Abgasreinigungskatalysators eine wärmeisolierte Struktur aufweist.
Ein Katalysatorheizgerät eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 1; zusätzlich bestehend aus: einer Luftzuführvorrichtung, die nur Luft in die Abgasführung in Strömungsrichtung vor dem Neben-Abgasreinigungskatalysator in einem vorbestimmten Zeitraum nach dem Abschluss des Heizens dieses Haupt-Abgasreinigungskatalysators zuführt.
Ein Katalysatorheizgerät eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 5; zusätzlich bestehend aus: Motorstartvorrichtungen zum Starten dieses Verbrennungsmotors nach Ablauf dieses vorbestimmten Zeitraums.
Ein Katalysatorheizgerät eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 1; zusätzlich bestehend aus: einer Abgasdrosselvorrichtung zum Drosseln einer Durchflussmenge des durch diese Abgasführung strömenden Abgases, wenn diese Brennstoffkomponenten-Zuführvorrichtung den Kraftstoff und die Luft in die Abgasführung in Strömungsrichtung vor dem Neben-Abgasreinigungskatalysator zuführt.
Ein Katalysatorheizgerät eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 7; bei dem diese Abgasdrosselvorrichtung in dieser Abgasführung in Strömungsrichtung hinter diesem Haupt-Abgasreinigungskatalysator vorgesehen ist.
Ein Katalysatorheizgerät eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 1; zusätzlich bestehend aus: Flammrückschlagvorrichtungen in dieser Abgasführung in Strömungsrichtung vor dieser Zündvorrichtung zur Verhinderung des Rückschlagens einer Flamme eines durch diese Zündvorrichtung gezündeten Gemisches in diese Abgasführung.
Ein Katalysatorheizgerät eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 1; bei dem diese Abgasführung in diesem Neben-Abgasreinigungskatalysator einen Durchmesser kleiner oder gleich einem Flammlöschdurchmesser aufweist.