Способ определения состояния восстановителя в баке для восстановителя


 


Владельцы патента RU 2522234:

КОНТИНЕНТАЛЬ АУТОМОТИВЕ ГМБХ (DE)

Изобретение относится к способу определения состояния восстановителя в баке, причем восстановитель используется для нейтрализации выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания. Сущность изобретения: чтобы простыми средствами информировать блок управления ДВС о качестве восстановителя в баке, выполняют следующие этапы: определяют и записывают заливаемых в бак и извлекаемых из него количеств восстановителя с помощью датчика уровня в течение всего срока службы нейтрализатора выхлопных газов. Определяют и записывают температуры восстановителя в баке с помощью датчика в течение всего срока службы нейтрализатора выхлопных газов. Определяют и записывают скорости распространения ультразвуковых волн в восстановителе с помощью ультразвукового приемопередатчика. Определяют состояния восстановителя в блоке управления по названным параметрам. Техническим результатом изобретения является обеспечение эффективной очистки выхлопных газов за счет получения точной информации о качестве используемого восстановителя. 5 з.п. ф-лы, 1ил.

 

Изобретение относится к способу определения состояния восстановителя в баке для восстановителя, причем восстановитель используется для нейтрализации выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

Для уменьшения выбросов автомобилями оксида азота из уровня техники известны нейтрализаторы выхлопных газов, в которых находящийся в баке восстановитель (водный раствор мочевины) подается в выпускной тракт ДВС. Именно работающие на дизельном топливе автомобили вызывают повышенный выброс оксида азота (NOx), который можно уменьшить с помощью впрыска восстановителя в выпускной тракт. При этом для уменьшения выброса оксида азота применяется так называемый способ SCR (Selective Catalytic Reduction - селективная каталитическая нейтрализация). Поскольку восстановитель за счет впрыска в выпускной тракт ДВС в зоне SCR-катализатора расходуется в течение продолжительного срока, в бак необходимо время от времени доливать свежий восстановитель. При этом восстановление NOx возможно только тогда, когда водный раствор мочевины имеет достаточно высокое качество. В этой связи восстановителями являются, как правило, водные растворы мочевины определенного качества, т.е. с определенным соотношением компонентов мочевина и вода. Эти водные растворы мочевины известны под торговой маркой AdBlue, Urea, Denoxium и AUS 32.

Следовательно, достаточное восстановление NOx возможно только тогда, когда раствор восстановителя имеет достаточно высокое качество. Напротив, при заливке в бак раствора восстановителя более низкого качества обеспечивается недостаточное восстановление NOx в выхлопных газах. Вследствие законодательных предписаний транспортные средства современной конструкции должны содержать бортовой блок диагностики (OBD2), который контролирует все важные с точки зрения параметров выхлопных газов системы. При заливке в бак раствора восстановителя более низкого качества бортовой блок диагностики регистрирует общую ошибку нейтрализатора выхлопных газов. Эта ошибка может иметь, однако, различные причины, например, может возникнуть в случае неисправности компонента в системе диагностики, старения SCR-катализатора, смещения датчика NOx, или если был долит неправильный или менее качественный восстановитель. Предписанное в законах различных государств требование к уточнению ошибки не может быть удовлетворено с помощью общей информации о ней. Поэтому задачей изобретения является создание способа, с помощью которого можно было бы получить точную информацию о качестве используемого восстановителя.

Согласно изобретению, эта задача решается посредством объекта независимого п.1 формулы. Предпочтительные варианты осуществления изобретения приведены в зависимых пунктах формулы, а также в описании и на чертеже.

Задача изобретения решается посредством способа описанного выше рода, включающего в себя следующие этапы:

- определение и запись заливаемых в бак и извлекаемых из него количеств восстановителя с помощью датчика уровня в течение всего срока службы нейтрализатора выхлопных газов;

- определение и запись температуры восстановителя в баке с помощью датчика температуры в течение всего срока службы нейтрализатора выхлопных газов;

- определение и запись скорости распространения ультразвуковых волн в восстановителе с помощью ультразвукового приемопередатчика;

- определение состояния восстановителя в блоке управления по названным параметрам.

За счет записи важных для восстановителя параметров в течение всего срока службы нейтрализатора выхлопных газов точное определение качества восстановителя возможно в любое время. Это обеспечивает эффективную очистку выхлопных газов, что способствует охране окружающей среды.

Согласно одному варианту, с помощью датчика проводимости дополнительно определяется проводимость восстановителя, которая записывается в накопитель данных. Также проводимость восстановителя является важной отправной точкой для оценки его качества.

Согласно другому варианту, может быть предусмотрено, что с помощью датчика проводимости, установленного в заливной горловине бака, дополнительно определяется проводимость долитого восстановителя, которая записывается в накопитель данных. Именно проводимость долитого восстановителя является важной отправной точкой для оценки его качества, поскольку водитель транспортного средства преднамеренно или по неосторожности может неправильно залить бак. Такая неправильная заливка может быть особенно эффективно обнаружена в зоне заливной горловины.

Согласно другому варианту, с помощью, по меньшей мере, одного NOx-датчика дополнительно определяется концентрация NOx в выхлопных газах ДВС, которая записывается в накопитель данных. Концентрация NOx в выхлопных газах может служить непосредственной мерой эффективности очистки выхлопных газов в SCR-катализаторе и, тем самым, качества восстановителя. Для этого можно, например, разместить один NOx-датчик перед SCR-катализатором и один за ним и сравнить данные измерений обоих NOx-датчиков. Результаты этого сравнения дают непосредственную информацию о качестве очистки выхлопных газов восстановителем в SCR-катализаторе. Для этого с помощью, по меньшей мере, одного NOx-датчика можно согласовать теоретически необходимое количество восстановителя для полной ликвидации концентрации NOx в выхлопных газах с фактически необходимым количеством восстановителя для полной ликвидации концентрации NOx и записать его в накопитель данных.

В другом варианте определяется и записывается в накопитель данных, находится ли восстановитель, когда и/или в течение какого времени в твердом, жидком или частично жидком агрегатном состоянии. Именно замерзание восстановителя может влиять на его качество, что должно надежно обнаруживаться.

Пример осуществления изобретения более подробно поясняется ниже со ссылкой на чертеж.

На фиг.1 изображен ДВС 6 с выпускным трактом 7. ДВС, в частности дизельные двигатели, выбрасывают значительные количества токсичных оксидов азота NOx. Вырабатываемые ДВС 6 оксиды азота NOx попадают вместе с выхлопными газами 23 через выпускной тракт 7 в окружающую среду, если не принять подходящих мер по их восстановлению в выпускном тракте.

Для очистки выхлопных газов выпускной тракт содержит нейтрализатор выхлопных газов из катализаторов и других деталей, которые описаны ниже. Прежде всего, предусмотрен окислительный катализатор 8, за которым установлен так называемый SCR-катализатор 9 для разложения содержащихся в выхлопных газах оксидов азота NOx. SCR является сокращением от Selective Catalytic Reduction - селективного каталитического восстановления. В SCR катализаторе 9 происходит превращение NOx в безвредный азот N2 и воду Н2О. Для этого через сопло 10 в SCR-катализатор 9 впрыскивается водный раствор мочевины, называемый также восстановителем 2. Восстановитель 2 вступает в реакцию с оксидами азота NOx, образуя безвредные компоненты Н2О и N2.

Для оптимальной реакции между NOx и водным раствором мочевины в SCR-катализатор 9 через сопло 10 должно впрыскиваться количество мочевины, соответствующее концентрации NOx в выхлопных газах 23. Для этого важно знать точный состав восстановителя 2 из воды и мочевины. Поскольку в SCR-катализатор 9 должны впрыскиваться лишь небольшие количества восстановителя 2, а частых заправок им автомобиля следует избегать, в баке 1 для восстановителя в течение длительного периода времени остается определенное количество восстановителя 2. Со временем восстановитель 2 в баке 1 для восстановителя может стареть, причем в восстановителе 2 могут осаждаться, например, органические вещества, или он вследствие низких температур (ниже -11°С) частично замерзает и при случае теряет за счет этого свои состав и качество. Также высокие температуры могут повредить восстановителю 2, в частности испарение воды из него приводит к изменению соотношения мочевины и воды. К тому же мочевина под воздействием кислорода может кристаллизоваться и осаждаться в баке 1 для восстановителя в виде кристаллического осадка. Кроме того, возможна заливка в бак 1 для восстановителя преднамеренно или по неосторожности менее качественного восстановителя 2 или даже просто воды. Если качество восстановителя 2 в результате таких действий снижается, то это необходимо констатировать, чтобы впредь можно было гарантировать оптимальную очистку выхлопных газов 23. При снижении концентрации мочевины в восстановителе 2 пришлось бы впрыскивать в SCR-катализатор 9 его большее количество. Если вследствие полной ошибочной заливки бака 1 для восстановителя целесообразная очистка выхлопных газов 23 от NOx больше вообще невозможна, то на панели приборов в кабине должен появиться соответствующий сигнал об ошибке, или в накопитель данных ошибок бортового блока диагностики должна быть произведена соответствующая запись.

Для контроля качества восстановителя на фиг.1 изображено большое число датчиков. Бак 1 для восстановителя содержит, например, на заливной горловине 3 датчик 22 проводимости, который может измерять качество залитого восстановителя 2 в процессе заливки. Кроме того, на заливной горловине 3 видна крышка 5, при открывании которой можно инициировать измерение проводимости датчиком 22 в заливной горловине 3. В баке 1 для восстановителя расположены также датчик 22 проводимости, а также датчик 17 температуры и датчик 21 уровня. С помощью датчика 22 проводимости можно постоянно регистрировать проводимость находящегося в баке 1 восстановителя 2. Кроме того, с помощью датчика 17 температуры можно постоянно регистрировать температуру находящегося в баке 1 восстановителя 2. В частности, с помощью датчика 17 можно установить, замерз ли восстановитель 2 в баке 1 для восстановителя, находится ли он в жидком состоянии или слишком сильно нагрелся. Датчик 21 позволяет измерять в течение всего срока службы восстановителя 2 его уровень в баке 1 для восстановителя. Все зарегистрированные данные о состоянии восстановителя 2 записываются в электронный накопитель 25 данных.

Кроме того, на баке 1 для восстановителя виден ультразвуковой приемопередатчик 20, с помощью которого можно определить скорость ультразвуковой волны определенной частоты находящегося в баке 1 восстановителя 2. Для этого предпочтительно установить на заданном расстоянии d от передатчика 20 отражающую поверхность 27. Поскольку расстояние d от передатчика 20 и длина волны излученного им ультразвукового импульса известны, можно определить скорость последнего в восстановителе 2. С помощью этой скорости ультразвука в восстановителе 2 можно сделать вывод о качестве и, в частности, о составе восстановителя 2 в баке 1 для восстановителя. При этом скорость ультразвукового импульса определенной частоты в чистой воде заметно отличается от скорости ультразвуковой волны определенной частоты в 20%-, 50%- или 90%-ном растворе восстановителя.

Далее в баке 1 для восстановителя видна труба 4 отбора, ведущая за счет трубы 24 к фильтру и насосу 13, который перекачивает восстановитель 2 из бака 1 для восстановителя через SCR-клапан 11 к SCR-соплу 10 в SCR-катализаторе 9. С помощью SCR-клапана 11 можно регулировать количество впрыскиваемого восстановителя 2. Для этого SCR-клапан 11 электрически соединен с SCR-блоком 15 управления. Последний управляет тем самым SCR-клапаном 11. Для этого SCR-блок 15 управления принимает большое число сигналов от следующих датчиков:

- NOx-датчиков 18, расположенных в выпускном тракте 7 непосредственно за ДВС 6 или между окислительным катализатором 8 и SCR-катализатором 9, и/или за SCR-катализатором 9 на выходе выпускного тракта 7;

- датчиков 17 температуры, расположенных, в свою очередь, за ДВС 6 и/или за окислительным катализатором 8, и/или в SCR-катализаторе 9, и/или за SCR-катализатором 9, и/или в обратном трубопроводе 29;

- датчиков проводимости, расположенных в заливной горловине 3 и/или в баке 1 для восстановителя, и/или в трубе 24, служащей для подачи восстановителя 2 к насосу 13;

- ультразвукового приемопередатчика 20, расположенного в или на баке 1 для восстановителя;

- датчика (датчиков) 21 уровня, который (которые) расположен (расположены) в баке 1 для восстановителя.

Можно также снабдить нейтрализатор выхлопных газов обратным трубопроводом 29, который возвращает слишком большое количество подаваемого восстановителя 2 в бак 1 для восстановителя. Для этого предусмотрен обратный клапан 28, с помощью которого SCR-блок управления 15 может устанавливать количество возвращаемого восстановителя 2. В обратном трубопроводе 29 также могут быть расположены датчики 17, которые определяют температуру возвращаемого восстановителя 2 в течение всего срока службы нейтрализатора выхлопных газов.

Все эти датчики подают свои сигналы SCR-блоку управления 15, содержащему, в свою очередь, электронный накопитель 25 данных, и в котором все подаваемые сигналы записываются в течение всего срока службы нейтрализатора выхлопных газов. С помощью записанных в электронный накопитель 25 данных датчиков может осуществляться долговременный анализ качества восстановителя 2 в баке 1 для восстановителя, благодаря чему в любое время известно качество восстановителя 2, а очистку выхлопных газов можно согласовать с его качеством. Кроме того, блок 16 управления ДВС 6 получает от SCR-блока 15 управления также информацию, с помощью которой можно управлять ДВС 6 в соответствии с качеством восстановителя. Возможно, например, что после доливки бака 1 чистой водой качество восстановителя снижается настолько, что больше нельзя гарантировать достаточную нейтрализацию выхлопных газов и соответствующее восстановление NOx. В таком случае, во-первых, производится запись в накопитель данных ошибок бортового блока диагностики автомобиля, а, во-вторых, ДВС 6 может работать посредством своего блока 16 управления в режиме, в котором вырабатывается минимальное количество NOx. То, что это может снизить максимальную мощность ДВС 6, было бы желательным последствием, поскольку водитель из-за потери мощности двигателя был бы вынужден обратиться в соответствующий автосервис, который тогда позаботится о том, чтобы в баке 1 находился восстановитель 2 достаточного качества. Таким образом, в любое время была бы гарантирована экологичная нейтрализация выхлопных газов 23 в выпускном тракте 7.

1. Способ определения состояния восстановителя (2) в баке (1), причем восстановитель (2) используют для нейтрализации выхлопных газов (23) двигателя внутреннего сгорания (6), включающий в себя следующие этапы:
- определение и запись заливаемых в бак (1) для восстановителя и извлекаемых из него количеств восстановителя (2) с помощью датчика (21) уровня в течение всего срока службы нейтрализатора выхлопных газов;
- определение и запись температуры восстановителя (2) в баке (1) для восстановителя с помощью датчика (17) температуры в течение всего срока службы нейтрализатора выхлопных газов;
- определение и запись скорости распространения ультразвуковых волн (26) в восстановителе (2) с помощью ультразвукового приемопередатчика (20);
- определение состояния восстановителя (2) в блоке управления (15) по названным параметрам.

2. Способ по п.1, в котором с помощью датчика (22) проводимости дополнительно определяют проводимость восстановителя (2), которую записывают в накопитель (25) данных.

3. Способ по п.1, в котором с помощью датчика (22) проводимости, установленного в заливной горловине (3) бака (1), дополнительно определяют проводимость долитого восстановителя (2), которую записывают в накопитель (25) данных.

4. Способ по любому из пп.1-3, в котором с помощью, по меньшей мере, одного NOx-датчика (18) дополнительно определяют концентрацию NOx в выхлопных газах (23) двигателя, которую записывают в накопитель (25) данных.

5. Способ по п.4, в котором с помощью, по меньшей мере, одного NOx-датчика (18) согласуют теоретически необходимое количество восстановителя (2) для полной ликвидации концентрации NOx в выхлопных газах (23) с фактически необходимым количеством восстановителя (2) для полной ликвидации концентрации NOx, которое записывают в накопитель (25) данных.

6. Способ по любому из пп.1-3, в котором определяют и записывают в накопитель (25) данных, находится ли восстановитель (2), когда и/или в течение какого времени в твердом, жидком или частично жидком агрегатном состоянии.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области очистки отработавших газов. Способ дозировки отщепляющего аммиак восстановителя в поток отработавшего газа в автомобильном двигателе внутреннего сгорания, работающем с избытком воздуха, в сочетание с установкой доочистки отработавшего газа, причем блок управления в зависимости от хранящейся в памяти модели дозирует количество восстановителя и при работе двигателя внутреннего сгорания определенным образом меняет дозируемое количество в определенных фазах работы и сравнивает изменение величины, измеренной по меньшей мере одним NOx-датчиком, находящимся за SCR-катализатором, с ожидаемым значением, которое блок управления рассчитывает из величины изменения.

Изобретение относится к способу, относящемуся к системам SCR, для очистки выхлопных газов. Сущность изобретения: способ, относящийся к системам SCR, для очистки выхлопных газов, с помощью которого жидкость подается в устройство подачи, через которое она затем подается в дозатор в точке потребления системы SCR.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Устройство (1) для выработки электрической энергии с использованием тепла отработавших газов (ОГ), образующихся при работе двигателя внутреннего сгорания, имеет генератор (3) с входным патрубком (4) для ОГ и выходным патрубком (5) для ОГ.

Изобретение относится к диагностике каталитических нейтрализаторов автомобильных транспортных средств. Сущность изобретения: способ диагностики характеристик каталитического нейтрализатора (3) автотранспортного средства, работающего на бензине, на борту транспортного средства.

Изобретение относится к обогреву подводящего трубопровода для подачи восстановителя для селективного каталитического восстановителя при работе системы снижения токсичности отработавших газов.

Изобретение относится к модульной баковой системе для жидкого восстановителя. Сущность изобретения: модульная баковая система (26) для жидкого восстановителя (3), состоящая из по меньшей мере трех модулей, а именно: из первого модуля (4), образованного баком (2) с первым отверстием (5) и вторым отверстием (6), из второго модуля (7), образованного крышкой (8) для крепления в ней по меньшей мере одной заборной трубки (9), и из третьего модуля (10), образованного сборником (1), при этом крышка (8) расположена в первом отверстии (5), а сборник (1) расположен во втором отверстии (6).

Изобретение относится к системе дизельных двигателей и к способам обработки отработавших газов дизельного двигателя. Сущность изобретения: система дизельного двигателя содержит дизельный двигатель, устройство снижения уровня выбросов NOx, которое расположено по потоку ниже двигателя; выпускную линию между двигателем и устройством снижения уровня выбросов NOx.

Изобретение относится к устройству для подачи жидкого восстановителя из бака. Сущность изобретения: устройство подачи для восстановителя с металлическим корпусом, имеющее по меньшей мере одну закрепленную снаружи металлическую всасывающую трубу и внешний присоединительный элемент для напорного трубопровода.

Изобретение относится к устройствам для подачи жидкого восстановителя. Сущность изобретения: в способе нагрева устройства (1) подачи восстановителя устройство подачи имеет обратный клапан (20), который открыт, когда на обратный клапан (20) подают ток размыкания, а в закрытом состоянии используют в качестве нагревателя, когда на обратный клапан (20) подают ток нагрева, который меньше, чем ток размыкания.

Изобретение относится к выхлопной системе для двигателей внутреннего сгорания. Выхлопная система (10) для двигателя (12) внутреннего сгорания, работающего на бедных смесях, содержит первый монолитный носитель, содержащий катализатор для окисления оксида азота (NO), включающий компонент для каталитического окисления, после которого расположен второй монолитный носитель (18), который представляет собой фильтр с проходящим через стенки потоком, имеющим впускные каналы и выпускные каналы, причем впускные каналы содержат катализатор-поглотитель NOx (20), а выпускные каналы содержат катализатор (22) для селективного каталитического восстановления оксидов азота азотсодержащим восстановителем.

Изобретение относится к композиции на основе оксидов циркония, церия и по меньшей мере одного редкоземельного элемента, отличного от церия, к способу ее получения и к ее применению для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ удаления загрязняющих примесей из отработавшего газа дизельного двигателя включает стадии впрыскивания в отработавший газ двигателя восстановителя, содержащего мочевину или аммиак, селективное каталитическое восстановление восстановителем оксидов азота, содержащихся в отработавшем газе, и периодическое впрыскивание углеводорода в полученный выходящий поток.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности для восстановления оксидов азота до азота в отработанном газе. Отработанный газ в присутствии кислородсодержащего органического восстановителя пропускают через каталитическую систему, содержащую, по меньшей мере, два слоя катализатора.

Изобретение относится к области катализа. Описан способ получения катализатора, включающий импрегнирование металлоксидного материала подложки соединением платины, сушку ниже точки разложения этого соединения платины, обжиг в газовом потоке, содержащем NO и инертный газ.

Изобретение относится к области катализа. Описан способ создания эффективного бесплатинового каталитического покрытия на керамических блоках для нейтрализации отработавших газов автотракторных дизелей, включающий формирование подложки с большим значением удельной поверхности на керамических сотовых носителях.

Изобретение относится к катализатору очистки выхлопных газов, способу его изготовления и к устройству очистки выхлопных газов. Катализатор содержит кристаллический металлооксидный носитель и частицу благородного металла, закрепленную на указанном носителе.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в автомобилестроении для управления обработкой выхлопных газов. Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявляемого изобретения, является повышение эффективности очистки отработавших газов.

Изобретение относится к удалению оксидов азота из выхлопных газов и отходящих газов из двигателей внутреннего сгорания и газовых турбин. Способ удаления оксидов азота осуществляется путем введения восстановительного реагента и восстановления оксидов азота в присутствии катализатора, который является слоем катализатора на основе цеолита на волнистом монолитном носителе, при этом носитель обладает плотностью от 50 г/л до 300 г/л и пористостью 50%, пористость монолитного носителя обусловлена порами, обладающими глубиной от 50 до 200 мкм и диаметром от 1 до 30 мкм.

Изобретение относится к композиции на основе оксида церия и оксида циркония с особой пористостью, которая может применяться в каталитических системах для обработки выхлопных газов.

Настоящее изобретение относится к способу получения SCR-активного цеолитного катализатора и к катализатору, полученному этим способом. Описан способ получения указанного катализатора, характеризующийся тем, что на Fe-ионообменный цеолит сначала воздействуют восстановительной углеводородной атмосферой для первой термической обработки (3) в диапазоне от 300 до 600°С, которая снижает степень окисления ионов Fe и/или повышает дисперсность ионов Fe в цеолите, затем на восстановленный цеолит воздействуют окислительной атмосферой для второй термической обработки (4) в диапазоне от 300 до 600°С, которая окислительно удаляет углеводородные остатки и/или остатки углерода, и цеолит обжигают (2) в ходе первой и второй термических обработок (3 и 4) с получением катализатора.

Изобретение относится к области катализа. Описан способ получения каталитического покрытия для очистки газов от оксидов углерода и азота, водорода и вредных органических веществ. Технический результат - получено каталитическое покрытие для очистки газов от оксидов углерода и азота, водорода и вредных органических веществ с повышенной прочностью, водостойкостью и термостойкостью. 2 табл., 1 пр.
Наверх