Изобретение относится к способу эксплуатации устройства для очистки отработанного газа (ОГ) для двигателя внутреннего сгорания (ДВС), имеющего по меньшей мере один нагреватель и по меньшей мере одно устройство подачи для восстановителя.
Для уменьшения количества вредных веществ в ОГ ДВС давно применяются устройства для очистки ОГ. Устройства для очистки ОГ с устройством подачи для восстановителя с некоторых пор являются обычными для того, чтобы эффективно уменьшать количество вредных веществ в ОГ ДВС. Оказалось, что, прежде всего, в ДВС, работающих на обедненных смесях, может быть полезным подавать в ОГ восстановитель. Прежде всего, содержание соединений оксидов азота (NOx) в ОГ в ДВС, работающих на обедненных смесях, является повышенным и в сочетании с восстановителем в устройстве для очистки ОГ может быть уменьшено. Говорят о способе селективного каталитического восстановления (способ СКВ).
В качестве восстановителя может применяться, например, аммиак. Аммиак с соединениями оксидов азота в ОГ преобразуется в безвредные компоненты, а именно в азот, а также воду и диоксид углерода. Обычно аммиак хранится в автомобиле не как таковой. Обычно запасается и/или подается предшественник восстановителя, который по потребности преобразуется в собственно восстановитель. В качестве такого предшественника восстановителя может служить, например, мочевина. Особо предпочтительным является водный раствор мочевины. В продаже имеется такой водный раствор мочевины с содержанием мочевины 32,5%, например под торговым названием AdBlue®.
Восстановитель может подаваться в устройство для очистки ОГ ДВС в жидком и/или газообразном виде. Обычно восстановитель хранится в автомобиле в жидком виде. Такое хранение в жидком виде является возможным как особо компактное. Жидкий восстановитель, перед тем как он в газообразном виде может быть подан в устройство для очистки ОГ, в большинстве случаев сначала должен быть превращен в пар. При подаче восстановителя в жидком виде испарение восстановителя должно происходить в устройстве для очистки ОГ. Для этого необходимы достаточно высокие температуры ОГ.
Работающие на обедненных смесях ДВС работают на топливовоздушной смеси, при которой воздуха подается больше, чем необходимо для полного превращения поданного топлива. Такими ДВС являются, прежде всего, современные дизельные двигатели. Но в таких ДВС часто имеются особо низкие температуры ОГ. При жидкой подаче восстановителя в ОГ восстановитель еще больше охлаждает ОГ. Обычно жидкий восстановитель в ОГ превращается в пар. При этом из ОГ отбирается энергия испарения восстановителя.
Превращение вредных веществ в устройстве для очистки ОГ также зависит, в первую очередь, от температуры ОГ. Большинство процессов превращения вредных веществ, таких как, например, оксида азота, моноксида углерода или частиц сажи (частиц углерода), при высоких температурах ОГ протекают значительно быстрее, чем при низких температурах ОГ. Ниже конкретных предельных температур, которые различны для разных процессов превращения, определенные процессы превращения больше не протекают вовсе.
По этой причине, прежде всего, в устройствах для очистки ОГ для ДВС, работающих на обедненных смесях, известно выполнение нагревателей ОГ в устройствах для очистки ОГ. Первоначально нагреватели ОГ были разработаны для того, чтобы быстро нагревать систему выпуска ОГ при холодном пуске ДВС. Такие нагреватели ОГ могут быть, например, устроены в виде нагревательных спиралей, которые вмонтированы в выпускной трубопровод. Правда, из уровня техники также известны электрически обогреваемые сотовые тела, в которых по пакетам из нескольких, по меньшей мере, частично структурированных металлических пленок протекает электрический ток. Такие электрически обогреваемые сотовые тела имеют то преимущество, что они имеют существенно большую поверхность, через которую они могут отдавать произведенное тепло отработавшим газам.
Работа таких электрически обогреваемых сотовых тел должна побуждаться целенаправленно, так как они потребляют ток. Поэтому требуются стратегии, с помощью которых электрический нагреватель в системе выпуска ОГ может эксплуатироваться таким образом, чтобы он, с одной стороны, способствовал благоприятному превращению ОГ в устройстве для очистки ОГ, а с другой стороны, имел как можно более низкий расход энергии.
Исходя из этого уровня техники, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы еще больше смягчить указанные в связи с уровнем техники технические проблемы. Прежде всего, должен быть предложен способ эксплуатации устройства для очистки ОГ, которое имеет по меньшей мере один нагреватель и по меньшей мере одно устройство подачи для восстановителя.
Эти задачи решены с помощью способа согласно признаками пункта 1 формулы изобретения. Дополнительные благоприятные варианты способа указаны в сформулированных в виде зависимых пунктах формулы. Приведенные в формуле отдельно признаки являются комбинируемыми друг с другом любым, технологически рациональным, образом и могут быть дополнены поясняющими обстоятельствами из описания, причем показываются дополнительные варианты осуществления изобретения.
Способ эксплуатации устройства для очистки ОГ согласно изобретению по меньшей мере с одним нагревателем и по меньшей мере одним устройством подачи для восстановителя содержит, по меньшей мере, следующие стадии:
а) проверка, должен ли быть подан восстановитель;
б.1) нагрев нагревателем, пока не будет достигнута первая предельная температура, если определенная первая температура находится ниже первой предельной температуры и если в соответствии со стадией а) должен быть подан восстановитель;
б.2) нагрев нагревателем, пока не будет достигнута вторая предельная температура, если определенная вторая температура находится ниже второй предельной температуры и если в соответствии со стадией а) восстановитель подаваться не должен;
в) подача восстановителя, если в соответствии со стадией а) должен быть подан восстановитель.
Отдельные стадии способа согласно изобретению во время работы ДВС обычно итеративно повторяются в указанной здесь последовательности в виде цикла.
Понятие восстановитель здесь используется в качестве родового понятия, как для восстановителя, так и для предшественника восстановителя, таких как, например, мочевины или же водного раствора мочевины.
Способ согласно изобретению отличается тем, что он предусматривает или же устанавливает две разные предельные температуры для управления нагревом в устройстве для очистки ОГ. Различные процессы превращения, которые происходят в устройстве для очистки ОГ, требуют разных минимальных температур, начиная с которых протекают эти процессы превращения. Оказалось, что, прежде всего, во время подачи жидкого восстановителя в устройство для очистки ОГ, как правило, требуются более высокие температуры, чем это бывает, когда восстановитель не подается. По этой причине нагреватель в устройстве для очистки ОГ с различными предельными температурами может работать особо энергосберегающим образом, без того чтобы ухудшалась эффективность устройства для очистки ОГ при превращении вредных веществ в ОГ. Температура/предельная температура может быть температурой ОГ и/или температурой находящейся в контакте с ОГ детали. Температура может быть актуально измерена и/или рассчитана. Предельные температуры могут быть сохранены в памяти как фиксированные величины, и/или (актуально) рассчитаны, или же адаптированы.
Температура может считаться «определенной», прежде всего, тогда, когда она (непосредственно перед этим, и/или сразу после этого, и/или близко по времени) рассчитывается, прогнозируется и/или измеряется характерно для актуального состояния.
Другими словами, стадия б.1) включает, прежде всего, следующий процесс: сначала определяется характерная «первая температура», причем она является характерной, по меньшей мере, для актуального теплового состояния в/на устройстве для очистки ОГ, устройстве подачи, потоке ОГ и/или восстановителя. Затем следует сравнение этой определенной таким образом первой температуры с ассоциированной с этим процессом «первой предельной величиной», которая, например (актуально и/или близко по времени), рассчитывается, задается или считывается из памяти. Если это сравнение показывает, что первая температура находится ниже первой предельной величины и должна произойти добавка восстановителя, тогда активируется нагреватель, пока для характерной первой температуры (относящейся к тому же месту, среде и т.п., как указано выше) не будет достигнута первая предельная величина.
Относительно генерирования «второй температуры» и проведения сравнения со второй предельной величиной согласно стадии б.2) действует, предпочтительно, соответственно вышесказанное.
Является возможным то, что первая температура и вторая температура контролируются и определяются общим датчиком. Для случая, если на стадиях б.1) и б.2) затрагиваются те же самые места измерения, ссылки, объекты и т.п., между первой температурой и второй температурой практически нет никакого отличия, и тогда в качестве упрощения может рассматриваться одинаковое обозначение ("температура"). Однако это не должно обязательно относиться к соответствующим предельным температурам, которые и в этом случае могут отличаться друг от друга.
Также является возможным то, что первая температура и вторая температура контролируются и определяются двумя разными датчиками. Кроме того, может происходить раздельный контроль обеих температур, причем определение первой температуры и определение второй температуры происходят в разных местах в системе выпуска ОГ. Превращение восстановителя, для которого определяющей является первая температура, и превращение вредных веществ в ОГ, для которого определяющей является вторая температура, могут происходить в разных местах в системе выпуска ОГ. Превращение восстановителя, как правило, происходит там, где предусмотрен соответственно эффективный катализатор. Превращение вредных веществ в ОГ, как правило, также происходит там, где предусмотрен соответственно эффективный катализатор. В соответствии с этим контроль соответствующих температур следует производить соответственно в этих местах.
Также является возможным то, что происходит совместный контроль первой температуры и второй температуры. Это благоприятно, прежде всего, тогда, когда превращение восстановителя и превращение вредных веществ в ОГ в устройстве для очистки ОГ происходят пространственно очень близко одно от другого. Тогда определение первой температуры и второй температуры происходит, предпочтительно, в месте в системе выпуска ОГ общим температурным датчиком. Тогда первая температура соответствует второй температуре.
Для иллюстрации способа еще следует упомянуть, что стадии б.1) и б.2) альтернативно проводятся в зависимости от результата проверки на стадии а). Другими словами, это означает, что для случая, если должен быть добавлен восстановитель, проводятся следующие стадии: б.1) и в), причем нагрев происходит лишь в том случае, если не достигнута первая предельная температура. Для случая, если восстановитель добавлен быть не должен, проводится (только) стадия б.2), если не достигнута вторая предельная температура.
Способ согласно изобретению также является благоприятным, если первая предельная температура выбрана таким образом, что может протекать, по меньшей мере, гидролиз в катализаторе гидролиза, термолиз или испарение жидкого восстановителя, если первая температура находится выше первой предельной температуры. При необходимости первая предельная температура может быть выбрана таким образом, что в системе выпуска ОГ начинается несколько из указанных процессов.
Как уже было указано, во время подачи восстановителя, как правило, необходимы повышенные температуры. Это объясняется тем, что поданный восстановитель или же поданный предшественник восстановителя, как правило, должен быть превращен в окончательный восстановитель. Например, в качестве предшественника восстановителя применяется водный раствор мочевины, который в системе выпуска ОГ должен быть превращен в аммиак. Для превращения восстановителя могут протекать различные химические процессы.
Одним из этих процессов является гидролиз в катализаторе гидролиза. При этом восстановитель под влиянием действующего каталитически гидролизного покрытия превращается в аммиак. Для этого необходимы температуры в ОГ около 200°C.
Необходимая для гидролиза водного раствора мочевины температура при необходимости еще может быть понижена присутствием аммиака [NH3] и диоксида азота [NO2]. Тогда при определенных условиях для гидролиза необходимы температуры от 130°C до 160°C.
Еще одним химическим процессом, который может приводить к превращению восстановителя, является термолиз. Термолиз - это чисто термическое превращение восстановителя или же предшественника восстановителя в окончательный восстановитель без влияния действующего каталитически гидролизного покрытия. 32,5%-ный водный раствор мочевины в качестве предшественника восстановителя превращается в аммиак только примерно на 50%. Остальные 50% водного раствора мочевины превращаются в изоциановую кислоту (HNCO). Требующаяся для термолиза восстановителя температура, как правило, выше, чем необходимая для гидролиза температура. Для начала термолиза предшественника восстановителя нет четкой предельной температуры. Термолиз происходит в широком диапазоне температур одновременно с гидролизом восстановителя.
Кроме того, первая предельная температура может быть выбрана так, что обеспечивается то, что жидкий восстановитель испаряется. Это ведение процесса является благоприятным, прежде всего, тогда, когда восстановитель не должен быть превращен химически, чтобы стать эффективным в устройстве для очистки ОГ, а должен лишь быть переведен из жидкого агрегатного состояния в газообразное агрегатное состояние. В случае с предшественниками восстановителя, такими как, например, и водный раствор мочевины, параллельно с испарением уже происходит и, по меньшей мере, частичное превращение посредством термолиза и/или гидролиза.
В соответствии с пояснениями является рациональным выбирать первую предельную температуру так, чтобы мог проходить по меньшей мере один из процессов гидролиза, термолиза или испарения жидкого восстановителя. Здесь предлагаются, прежде всего, следующие первые предельные температуры:
первая предельная температура_испарение: выше 160°C и до 240°C в ОГ на месте подвода,
первая предельная температура_гидролиз: выше 160°C и до 240°C на катализаторе гидролиза,
первая предельная температура_гидролиз (в присутствии NH3 и NO2): от 130°C до 160°C на катализаторе гидролиза.
Кроме того, способ согласно изобретению является благоприятным, если вторая предельная температура выбрана так, что может происходить селективное каталитическое восстановление соединений оксида азота в катализаторе СКВ, если вторая температура находится выше второй предельной температуры. Вторая предельная температура предусмотрена для регулярной эксплуатации устройства для очистки ОГ. При регулярной эксплуатации устройства для очистки ОГ с устройством подачи для восстановителя обычно постоянно происходит селективное каталитическое превращение соединения оксида азота с помощью восстановителя. Поэтому является рациональным выбирать вторую предельную температуру так, чтобы необходимые для этого реакции могли протекать без проблем. В этом случае вторая предельная температура может составлять, например, от 130°C до 160° на катализаторе СКВ.
В соответствии с этим является особо предпочтительным, чтобы на стадии б.1) устанавливалась первая температура более чем 160°C, например около 180°C, около 200° или даже, по меньшей мере, 240°C, если должен быть добавлен восстановитель. Если добавка восстановителя не запланирована, то в соответствии со стадией б.2) может быть произведена регулировка на вторую температуру в диапазоне от 130°C до 160°C.
Кроме того, способ согласно изобретению является благоприятным, если нагрев активируется только, если, по меньшей мере, первая температура или вторая температура и протекающий через устройство для очистки ОГ массовый поток ОГ находятся в таком диапазоне, что посредством нагревателя могут быть достигнуты, по меньшей мере, первая предельная температура или вторая предельная температура.
Предусмотренный в устройстве для очистки ОГ электрический нагреватель, как правило, имеет лишь ограниченную мощность. Мощность может составлять, например, от 500 до 5000 ватт. При такой электрической мощности не являются возможными любые по величине повышения температуры в потоке ОГ. Возможное повышение температуры в потоке ОГ зависит, с одной стороны, от уже имеющейся в потоке ОГ температуры ОГ, а с другой стороны, от массового потока ОГ. Чем больше массовый поток ОГ, тем больше подлежащая введению в массовый поток ОГ энергия, чтобы достигнуть определенного повышения температуры. По этой причине может быть, что, исходя из определенной имеющейся первой температуры или второй температуры, является неэкономичным или даже невозможным достигнуть соответствующей первой предельной температуры или соответствующей второй предельной температуры. Поэтому может быть благоприятным отказаться от нагрева ОГ, когда возникают такие ситуации. С указанным здесь условием выхода из цикла для способа можно избежать излишнего потребления энергии нагрева.
Согласно одному усовершенствованию способа также предлагается, что устройство для очистки ОГ имеет накопитель, в котором промежуточно может быть накоплено некоторое количество восстановителя.
Накопитель для промежуточного накопления некоторого количества восстановителя может быть, например, накопительным покрытием на контактирующем с ОГ носителе, которое в состоянии накапливать аммиак, прежде всего, в определенном температурном диапазоне. Такой накопитель также может быть предусмотрен вместе с предусмотренным для селективного каталитического восстановления покрытием в сотовом теле. Это также возможно и в виде смешанного покрытия, которое имеет, как накапливающие аммиак компоненты, так и поддерживающие селективное каталитическое восстановление компоненты. Предпочтительно, такой накопитель в состоянии накапливать достаточно накопителя, например на период работы от одной минуты до одного часа, предпочтительно от 5 минут до 30 минут, чтобы селективное каталитическое восстановление в устройстве для очистки ОГ могло происходить без возобновленной подачи восстановителя.
Благодаря такому промежуточному накоплению восстановителя в устройстве для очистки ОГ может быть достигнуто то, что для подачи восстановителя могут быть выбраны особо благоприятные моменты времени.
Кроме того, указанный выше способ является благоприятным, если сначала определяется накопленное в накопителе количество восстановителя и на стадии а) устанавливается, что должна произойти подача восстановителя, если накопленное количество восстановителя находится ниже минимального количества накопления.
Накопленное в накопителе количество восстановителя может быть определено соответствующими датчиками и/или рассчитано. Накопленное количество может быть, например, измерено с помощью емкостного датчика, который введен в накопитель и изменяет свою емкость в зависимости от накопленного количества восстановителя.
Кроме того, способ согласно изобретению является благоприятным, если устройство подачи для восстановителя в устройстве для очистки ОГ может подавать восстановитель выборочно жидким или газообразным, а на стадии а) также проверяется, является ли достижимой нагревом первая предельная температура, и на стадии в) подается в газообразном виде, если первая предельная температура является недостижимой. Предпочтительно, газообразная подача восстановителя происходит в том случае, если без газообразной подачи было бы не достигнуто или уже не достигнуто минимальное количество накопления восстановителя в накопителе.
Газообразная подача восстановителя требует дополнительного расхода энергии на испарение восстановителя. С другой стороны, за счет подачи газообразного восстановителя может быть реализовано особо быстрое предоставление восстановителя в устройстве для очистки ОГ. Газообразный восстановитель, с одной стороны, очень быстро преобразуется в окончательный восстановитель (например, аммиак), так как необходимая для преобразования энергия уже имеется в газообразном восстановителе в форме тепла, а с другой стороны, газообразный восстановитель очень быстро попадает в катализатор СКВ и не может осаждаться в виде капель в выпускном трубопроводе. Восстановитель или же предшественник восстановителя также может быть преобразован в окончательный восстановитель уже перед подачей. Это может происходить посредством гидролиза или термолиза.
Если возможна газообразная подача восстановителя, например, посредством внешнего по отношению к ОГ нагрева восстановителя в отдельном испарителе, может быть обеспечено, что несмотря на особо низкие температуры в системе выпуска ОГ в течение длительного периода времени может эффективно и надежно проходить каталитическое восстановление в катализаторе СКВ.
Кроме того, способ согласно изобретению является благоприятным, если на стадии а) определяется третья температура в устройстве для очистки ОГ, а затем устанавливается, что должна произойти подача восстановителя, если третья температура в устройстве для очистки ОГ превышает третью предельную температуру. Также и третья температура также может соответствовать первой температуре и/или второй температуре (то есть относиться к тому же самому месту в устройстве для очистки ОГ) и при определенных условиях определяться общим температурным датчиком для первой температуры и/или второй температуры.
Таким образом, здесь предлагается инициировать подачу восстановителя не только тогда, когда в накопителе, в котором промежуточно может быть накоплен восстановитель, не достигается минимального количества накопления, но и тогда, когда в связи с достижением особо высокой третьей температуры в устройстве для очистки ОГ возникает особо энергосберегающая возможность подачи для восстановителя. Предпочтительно, третья температура выбрана так, что для подачи восстановителя вообще не нужно применять нагрев. Так, имеющийся в устройстве для очистки ОГ накопитель для восстановителя может быть наполнен особо энергосберегающим образом. Необходимая нагревательная мощность для нагревателя уменьшается за счет выбора подходящих моментов времени нагрева и моментов времени подачи с и без того повышенными температурами.
В соответствии с еще одним благоприятным вариантом способа согласно изобретению доля времени, в течение которого происходит подача восстановителя, составляет максимально 25% общего времени работы ДВС. Предпочтительно, эта доля времени составляет даже максимально 10% общего времени работы ДВС или даже максимально 5%. Если накопитель в устройстве для очистки ОГ обеспечивает, что промежуточно накоплен восстановитель на достаточный период работы, могут быть использованы особые фазы в работе ДВС с особо повышенной температурой ОГ, например фазы ускорения автомобиля, чтобы подавать необходимый восстановитель для катализатора СКВ.
Кроме того, благоприятным является автомобиль, имеющий ДВС и устройство для очистки ОГ, имеющее нагреватель, устройство подачи для восстановителя, а также блок управления, причем блок управления выполнен для осуществления способа согласно изобретению. Способ согласно изобретению может быть реализован по типу программного средства в системе управления двигателем автомобиля, которое соответствующим образом общается с датчиками и/или управляет нагревателем.
Далее изобретение, а также технический контекст поясняются более подробно на фигурах. Фигуры показывают особо предпочтительные примеры осуществления, которыми изобретение, однако, не ограничено. Фигуры являются схематическими и называют одинаковые детали одинаковыми ссылочными обозначениями. Показано на:
Фиг.1: автомобиль, имеющий устройство для очистки ОГ, которое устроено для осуществления способа согласно изобретению,
Фиг.2: еще один автомобиль, имеющий альтернативное устройство для очистки ОГ, которое устроено для осуществления способа согласно изобретению,
Фиг.3 диаграмма температур ОГ во время работы способа согласно изобретению по первому режиму,
Фиг.4: еще одна диаграмма температур ОГ во время работы способа согласно изобретению по второму режиму,
Фиг.5: блок-схема, которая представляет прохождение способа согласно изобретению.
На фиг.1 показан автомобиль 16, имеющий ДВС 2, а также подсоединенное к ДВС 2 устройство 1 для очистки ОГ. Устройство 1 для очистки ОГ имеет последовательно катализатор 24 окисления, пылевой фильтр 25, нагреватель 3, устройство 4 подачи для восстановителя (например, мочевины), катализатор 5 гидролиза, накопитель 11, а также катализатор 6 СКВ. В катализаторе 6 СКВ предусмотрен температурный датчик 22. В катализаторе 5 гидролиза также предусмотрен температурный датчик 22. В накопителе 11 предусмотрен датчик 13 азота, с помощью которого может контролироваться загрузка накопителя 11 восстановителем. Устройство 4 подачи по трубопроводу из системы 23 дозировки восстановителя снабжается восстановителем. Нагреватель 3 управляется блоком 17 управления в зависимости от определенных температурными датчиками 22 и датчиком 13 азота данных. Катализатор 24 окисления и пылевой фильтр 25 служат для предварительной обработки ОГ ДВС 2. При необходимости устройство 4 подачи может быть расположено в направлении потока ОГ исходя из ДВС 2 и перед пылевым фильтром 25 и/или катализатором 24 окисления. Также и нагреватель 3 может быть расположен в направлении потока ОГ перед пылевым фильтром 25 и/или катализатором 24 окисления.
На фиг.2 также показан автомобиль 16, имеющий ДВС 2, а также устройство 1 для очистки ОГ. В этом устройстве 1 для очистки ОГ исходя из ДВС 2 последовательно сначала предусмотрено устройство 4 подачи для восстановителя, которое снабжается восстановителем из системы 23 дозировки восстановителя. Вслед за ним расположены нагреватель 3, а также компонент 30 для очистки ОГ. В компоненте 30 для очистки ОГ реализованы различные функции. Компонент 30 для очистки ОГ содержит катализатор 5 гидролиза, а также накопитель 11 для восстановителя и катализатор 6 СКВ. Катализатор 6 СКВ и накопитель реализованы в общем покрытии 19. Покрытие 19 содержит накапливающие восстановитель компоненты, которые образуют накопитель 11, а также способствующие каталитическому восстановлению компоненты, которые образуют катализатор 6 СКВ. В компоненте 30 для очистки ОГ предусмотрены температурный датчик 22, а также датчик 13 азота. С помощью датчика 13 азота может быть определена загрузка накопителя 11 восстановителем. Нагреватель 3 управляется блоком 17 управления в зависимости от определенных температурным датчиком 22 и датчиком 13 азота данных.
На фиг.3 и 4 представлены соответственно диаграммы температуры в устройстве для очистки ОГ в ходе осуществления способа согласно изобретению. Поскольку фиг.3 и 4 имеют много общего, здесь они сначала поясняются вместе. На обеих фигурах соответственно по оси 27 времени нанесены кривые изменения первой температуры 7 и второй температуры 9 в устройстве для очистки ОГ. Величина первой температуры 7 и второй температуры 9 может быть считана на оси 28 температуры. Здесь первая температура 7 и вторая температура 9 соответствуют друг другу. На фиг.4 и дополнительно контролируемая третья температура 14 соответствует первой температуре 7 и второй температуре 9. Температуры, которые здесь представлены, были определены, например, общим температурным датчиком. На заднем плане соответственно пунктиром обозначена загрузка 21 накопителя для восстановителя в устройстве для очистки ОГ. Также отображены первая предельная температуры 8 и вторая предельная температура 10 соответственно горизонтальными линиями.
В начале (на диаграммах слева) первая температура 7 и вторая температура 9 соответственно очень низки. Это может объясняться, например, началом работы ДВС. Здесь устройство для очистки ОГ еще холодное и сначала должно быть нагрето. Для повышения первой температуры 7 и второй температуры 9 выше заданной второй предельной температуры 10 происходит процесс 26 нагрева. Как только вторая температура 9 достигла второй предельной температуры 10, работа ДВС происходит без дальнейшего нагрева. Теперь катализатор СКВ преобразует вредные вещества в ОГ с восстановителем. Это можно определить и по тому, что загрузка 21 накопителя восстановителем непрерывно уменьшается. Как только загрузка 21 достигнет минимального 12 количества накопления, снова инициируется процесс 26 нагрева. Минимальное количество 12 накопления обозначено в виде пунктирной горизонтальной линии. Это соответствует стадии а) способа, на которой устанавливается, что должна произойти подача восстановителя. Как только первая температура 7 в результате процесса 26 нагрева была доведена до величины выше первой предельной температуры 8, происходит жидкая подача 29 восстановителя до тех пор, пока загрузка 21 накопителя не достигнет максимального количества 20 накопления. Максимальное количество 20 накопления также обозначено пунктирной горизонтальной линией. Как только будет достигнуто максимальное количество 20 накопления, снова происходит регулярная работа устройства для очистки ОГ, при которой определяющей является вторая предельная температура 10. Теперь вторая температура 9 снова не должна опускаться ниже второй предельной температуры 10. Если же это происходит, снова инициируется процесс 26 нагрева. На фиг.3 и фиг.4 соответственно это можно также определить по тому, что после первой жидкой подачи 29 показан еще один процесс 26 нагрева, в течение которого загрузка накопителя восстановителем остается постоянной. Это говорит о том, что вторая температура 9 опустилась ниже второй предельной температуры 10 и существует опасность того, что в устройстве для очистки ОГ больше не может происходить селективное каталитическое восстановление. Если загрузка 21 накопителя снова достигла минимального количества 12 накопления или же присутствует угроза снижения его уровня ниже минимального количества 12 накопления, происходит повторный процесс 26 нагрева устройства для очистки ОГ, так что первая температура 7 достигает первой предельной температуры 8. Затем инициируется повторная жидкая подача 29 восстановителя.
На фиг.4 еще показаны некоторые специальные рабочие режимы способа согласно изобретению. Здесь жидкая подача 29 происходит не только, если загрузка 21 накопителя для восстановителя достигла или же опустилась ниже минимального количества 12 накопления. Напротив, здесь жидкая подача 29 инициируется тем, что третья температура 14 ОГ достигает третьей предельной температуры 18. Здесь третья температура 14 соответствует первой температуре 7 и второй температуре 9. Таким образом, может быть достигнуто особо энергосберегающее наполнение накопителя для восстановителя. Кроме того, перед второй жидкой подачей 29 на фиг.4 показана газообразная подача 15. Здесь эта газообразная подача 15 восстановителя инициируется, так как, с одной стороны, загрузка 21 накопителя для восстановителя в устройстве для очистки ОГ так мала, что существует опасность того, что больше не сможет происходить полного селективного каталитического восстановления, и в то же время первая температура 7 настолько низка, что быстрая загрузка накопителя посредством жидкой подачи 29 больше не является возможной. Но это может быть компенсировано газообразной подачей 15. Как только в результате происходящего параллельно процесса 26 нагрева первая температура 7 достигла первой предельной температуры 8, снова происходит жидкая подача 29 восстановителя, посредством которой также может быть пополнена загрузка 21 накопителя для восстановителя в устройстве для очистки ОГ.
Здесь к газообразной подаче 15 восстановителя прибегают, например, только в том случае, если надежная работа катализатора СКВ с восстановителем из накопителя в устройстве для очистки ОГ и/или с жидким поданным восстановителем обеспечена быть не может.
На фиг.5 показана диаграмма последовательности операций способа согласно изобретению. На фиг.5 показаны стадии а), б1), б2) и в) способа. Также можно видеть, что способ согласно изобретению реализуется повторяющимся образом по типу цикла. В соответствии с определением на стадии а), должна ли происходить подача восстановителя или нет, выборочно инициируется стадия б.1) или стадия б.2). Пунктирными стрелками также обозначено, что для случая, если актуальная температура, по меньшей мере, соответствует предельной температуре, стадия в) (нагрев) обходится. В принципе, способ может быть запущен снова с задержкой во времени и/или по запросу.
Изобретение относится к способу эксплуатации устройства для очистки отработанного газа для двигателя внутреннего сгорания. Сущность изобретения: способ эксплуатации устройства (1) для очистки отработанного газа (ОГ) с нагревателем (3) и устройством подачи (4) для восстановителя. В способе сначала проверяют, должен ли быть подан восстановитель, и затем осуществляют соответственно различные стратегии нагрева. Если восстановитель должен быть подан, устройство для очистки (ОГ) нагревают с помощью нагревателя (3) до тех пор, пока не будет достигнута первая предельная температура (8), если определенная первая температура (7) находится ниже первой предельной температуры (8). Если восстановитель не должен быть подан, устройство для очистки (ОГ) нагревают с помощью нагревателя (3) до тех пор, пока не будет достигнута вторая предельная температура (10), если определенная вторая температура (9) находится ниже второй предельной температуры (10). Техническим результатом изобретения является обеспечение эффективного превращения отработавших газов в устройстве для очистки отработавших газов и более низкий расход энергии. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.
1. Способ эксплуатации устройства (1) для очистки отработанного газа (ОГ) по меньшей мере с одним нагревателем (3) и по меньшей мере одним устройством подачи (4) для восстановителя, который включает в себя, по меньшей мере, следующие стадии:
а) проверка, должен ли быть подан восстановитель;
б.1) нагрев с помощью нагревателя (3) до тех пор, пока не будет достигнута первая предельная температура (8), если определенная первая температура (7) находится ниже первой предельной температуры (8) и если согласно стадии а) должен быть подан восстановитель;
б.2) нагрев с помощью нагревателя (3) до тех пор, пока не будет достигнута вторая предельная температура (10), если определенная вторая температура (9) находится ниже второй предельной температуры (10) и если согласно стадии а) восстановитель не должен быть подан; и
в) подача восстановителя, если согласно стадии а) должен быть подан восстановитель.
2. Способ по п.1, в котором первая предельная температура (8) выбрана таким образом, что может происходить, по меньшей мере, гидролиз в катализаторе (5) гидролиза, термолиз или испарение жидкого восстановителя, если первая температура (7) находится выше первой предельной температуры (8).
3. Способ по п.1, в котором вторая предельная температура (10) выбрана таким образом, что может происходить селективное каталитическое восстановление соединений оксида азота в катализаторе (6) СКВ, если вторая температура (9) находится выше второй предельной температуры (10).
4. Способ по п.2, в котором вторая предельная температура (10) выбрана таким образом, что может происходить селективное каталитическое восстановление соединений оксида азота в катализаторе (6) СКВ, если вторая температура (9) находится выше второй предельной температуры (10).
5. Способ по одному из пп.1-4, в котором нагреватель (3) активируют только в том случае, если, по меньшей мере, первая температура (7) или вторая температура (9) и протекающий через устройство (1) для очистки ОГ массовый поток ОГ находятся в таком диапазоне, что посредством нагревателя (1) могут быть достигнуты, по меньшей мере, первая предельная температура (8) или вторая предельная температура (10).
6. Способ по одному из пп.1-4, в котором устройство (1) для очистки ОГ имеет накопитель (11), в котором промежуточно может быть накоплено некоторое количество восстановителя.
7. Способ по п.6, в котором сначала определяют накопленное в накопителе (11) количество восстановителя и на стадии а) устанавливают, что должна произойти подача восстановителя, если накопленное количество восстановителя меньше минимального количества (12) накопления.
8. Способ по одному из пп.1-4, в котором устройство (4) подачи для восстановителя устройства (1) для очистки ОГ может подавать восстановитель выборочно жидким или газообразным, и на стадии а) также проверяют, является ли достижимой с помощью нагревателя (3) первая предельная температура (8), и на стадии в) происходит газообразная подача, если первая предельная температура (8) является недостижимой.
9. Способ по одному из пп.1-4, в котором на стадии а) определяют третью температуру (14) в устройстве (1) для очистки ОГ и далее устанавливают, что должна произойти подача восстановителя, если третья температура (14) в устройстве (1) для очистки ОГ превышает третью предельную температуру (18).
10. Способ по одному из пп.1-4, в котором доля времени, в течение которого происходит подача восстановителя, составляет максимально 25% общего времени работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС) (2).
11. Автомобиль (16), имеющий двигатель внутреннего сгорания (ДВС) (2) и устройство (1) для очистки отработанного газа (ОГ), имеющее нагреватель (3), устройство (4) подачи для восстановителя, а также блок (17) управления, причем блок (17) управления выполнен для осуществления способа по одному из предшествующих пунктов формулы изобретения.
| WO 2005073528 A1, 11.08.2005 | |||
| DE 102007060623 A1, 18.06.2009 | |||
| DE 102006041135 A1, 08.03.2007 | |||
| WO 2008145566 A1, 04.12.2008 |
