Способ эксплуатации нагревательного катализатора

Изобретение относится к способу эксплуатации устройства для очистки отработавших газов (ОГ). Способ эксплуатации устройства (1) для очистки отработавших газов (ОГ) с электрическим нагревателем (2) для нагрева по меньшей мере одного потока ОГ или поверхности (25) в устройстве (1) для очистки ОГ и с местом (3) подвода для подвода добавки в устройство (1) для очистки ОГ, так что добавка попадает на электрический нагреватель (2), имеющий следующие шаги: а) подвод добавки в месте (3) подвода; б) определение рабочего состояния (4) устройства (1) для очистки ОГ, в котором на электрическом нагревателе (2) могут возникать отложения, на основе по меньшей мере одного параметра (5) состояния; в) определение тактовой частоты (6) в зависимости от рабочего состояния (4), если определенное на шаге б) рабочее состояние (4) находится в заданном диапазоне (7) рабочих состояний; д) потактовое активирование и деактивирование электрического нагревателя (2) с определенной тактовой частотой (6), если определенное на шаге б) рабочее состояние (4) находится в заданном диапазоне (7) рабочих состояний. Техническим результатом изобретения является эффективное предотвращение образования отложений на нагревателе и удаление без необходимости использования излишне большого количества нагревательной энергии. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Изобретение относится к способу эксплуатации устройства для очистки отработавших газов (ОГ) с нагревателем для нагревания потока ОГ в устройстве для очистки ОГ. Дополнительно в устройстве для очистки ОГ предусмотрено место подвода, в котором в устройство для очистки ОГ может подаваться добавка.

Устройства для очистки ОГ, в которые подается добавка для нейтрализации ОГ, являются широко распространенными и в автомобилях. Примером таких устройств для очистки ОГ являются устройства для очистки ОГ, в которых реализуется способ селективного каталитического восстановления (способ СКВ). При этом способе соединения оксидов азота в ОГ нейтрализуются с помощью восстановителя (который подается в ОГ в качестве добавки). Другие устройства для очистки ОГ, в которые подается добавка, - это устройства для очистки ОГ, в которые подаются углеводороды (прежде всего, топливо), чтобы сгорать на катализаторе и повышать температуру ОГ. Так может быть достигнуто то, что в устройстве для очистки ОГ (и прежде всего, в фильтрах) происходят определенные термически активированные реакции превращения.

Оказалось, что нагреватель для нагревания потока ОГ при определенных условиях может быть загрязнен или даже засорен ОГ и/или компонентами ОГ. В результате этого, с одной стороны, повышается полученное в результате нагрева в устройстве для очистки ОГ аэродинамическое сопротивление для ОГ. Кроме того, это отрицательно сказывается на теплопроизводительности нагревательного устройства, так как из-за отложений на нагревателе ОГ не может быть нагрет в достаточной степени.

Исходя из этого, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы решить или же, по меньшей мере, смягчить указанные технические проблемы. Прежде всего, должен быть представлен особо благоприятный способ эксплуатации устройства для очистки ОГ с электрическим нагревателем.

Эти задачи решены с помощью способа в соответствии с признаками п. 1 формулы изобретения. Другие благоприятные варианты осуществления способа указаны в сформулированных как зависимые пунктах формулы. Приведенные в формуле изобретения отдельно признаки являются комбинируемыми между собой любым, технологически рациональным образом и могут быть дополнены поясняющими фактами из описания, причем показываются дополнительные варианты осуществления изобретения.

Изобретение относится к способу эксплуатации устройства для очистки ОГ с электрическим нагревателем для нагревания по меньшей мере одного потока ОГ или поверхности в устройстве для очистки ОГ и с местом подвода для подвода добавки в устройство для очистки ОГ, так что добавка попадает на электрический нагреватель, имеющему следующие шаги:

а) подвод добавки в месте подвода,

б) определение рабочего состояния устройства для очистки ОГ, в котором в электрическом нагревателе могут возникать отложения, на основе по меньшей мере одного параметра состояния,

в) установление тактовой частоты в зависимости от рабочего состояния, если на шаге б) рабочее состояние находится в заданном диапазоне рабочих состояний,

д) потактовое активирование и деактивирование электрического нагревателя с установленной тактовой частотой, если определенное на шаге б) рабочее состояние находится в заданном диапазоне рабочих состояний.

Устройство для очистки ОГ обычно служит для нейтрализации ОГ двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Для этого устройство для очистки ОГ подсоединено к ДВС.

Предпочтительно, электрический нагреватель работает на электрическом токе, который предоставляется, прежде всего, бортовой сетью автомобиля. Нагреватель, предпочтительно, имеет электрический нагревательный элемент, который в устройстве для очистки ОГ является омываемым потоком ОГ и поэтому может отдавать произведенное при нагревании тепло потоку ОГ. В одном варианте осуществления способа нагреватель служит для того, чтобы нагревать поток ОГ в устройстве для очистки ОГ. В еще одном варианте осуществления нагреватель служит для того, чтобы нагревать поверхность в устройстве для очистки ОГ. Эта поверхность, предпочтительно, находится в контакте с потоком ОГ и может быть, например, поверхностью сотового тела. Эта поверхность может быть поверхностью самого нагревателя. В соответствии с одним предпочтительным вариантом способа нагреватель служит для того, чтобы нагревать как поток ОГ, так и поверхность. Место подвода может содержать, например, клапан или же инжектор, с помощью которого может регулироваться введенное в устройство для очистки ОГ количество добавки.

Согласно описанному способу сначала происходит подвод добавки в месте подвода. Подвод добавки, предпочтительно, происходит независимо от нагрева потока ОГ. Предпочтительно, подводится столько добавки, сколько требуется предусмотренным в устройстве для очистки ОГ компонентом нейтрализации ОГ (например, катализатором СКВ, катализатором окисления или адсорбером).

На шаге б), прежде всего, рассчитанная из различных рабочих параметров устройства для очистки ОГ величина или составленное из различных параметров несколько параметров определяются как рабочее состояние. Это может происходить, например, на основе рабочих параметров, которые измеряются в устройстве для очистки ОГ, как например, на основе температур. Может быть использована, например, температура самого ОГ или же температура выпускного трубопровода, который проводит ОГ. Такая температура является репрезентативной для температуры ОГ. Также является возможным то, что рабочий параметр устройства для очистки ОГ для рабочего состояния рассчитывается из различных рабочих параметров подсоединенного к устройству для очистки ОГ ДВС. Например, массовый поток через устройство для очистки ОГ рассчитывается из сожженной ДВС воздушно-топливной массы и используется в качестве рабочего состояния для шага б).

На шаге в) определенное на шаге б) рабочее состояние сравнивается с заданным диапазоном рабочих состояний. Диапазон рабочих состояний имеет определенные граничные рабочие состояния, между которыми находится заданный диапазон рабочих состояний. Если определенное на шаге б) рабочее состояние находится в пределах этих границ рабочих состояний, определенное на шаге б) рабочее состояние находится в заданном диапазоне рабочих состояний. Заданный диапазон рабочих состояний с обеих сторон, предпочтительно, ограничен предельными величинами и не является открытым с одной стороны.

В одном простом варианте осуществления способа рабочее состояние является измеренная в устройстве для очистки ОГ температура, а диапазон рабочих состояний является заданным диапазоном температуры. Например, диапазон рабочих состояний может начинаться при 100°C и доходить до 180°C. Тогда рабочее состояние находится в заданном диапазоне рабочих состояний, если измеренная температура находится в указанном диапазоне температуры.

Тактовая частота, предпочтительно, рассчитывается по заданной формуле расчета из рабочих параметров, которые характеризуют диапазон рабочих состояний. В одном варианте осуществления способа согласно изобретению, в котором рабочее состояние является лишь измеренной в устройстве для очистки ОГ температурой, тактовая частота может быть определена, например, как функция температуры.

На шаге д) происходит сравнение определенного на шаге б) (актуального/предстоящего рабочего состояния с заданным диапазоном рабочих состояний, предпочтительно так, как на шаге в). Активирование и деактивирование нагревателя происходит при работающем на электрическом токе нагревателе путем активирования и деактивирования тока, который течет через нагреватель. Определенная на шаге в) тактовая частота, предпочтительно, характеризуется частотой повтора (например, указанной в герцах). Частота повтора может составлять, например, от 1 килогерца (1000 повторов в секунду) до 0,001 герца (один повтор через каждые 1000 секунд). Особо предпочтительной является частота повторов от 4 герц (каждые 0,25 секунды) до 0,5 герц (каждые 2 секунды). Также предпочтительной является частота повторов от 0,05 герц (каждые 20 секунд) до 0,005 герц (каждые 200 секунд). Указанные здесь частоты повторов, прежде всего, относятся к случаю, когда ДВС работает под низкой нагрузкой. Тактовая частота на шаге в), предпочтительно, определяется в зависимости от модели накопителя аммиака устройства для очистки ОГ. Накопитель аммиака, предпочтительно, выполнен в виде накопительного покрытия, которое может быть образовано, например, в катализаторе СКВ. Модель накопителя может быть заложена в устройстве обработки данных и делает возможной оценку количества накопленного аммиака в накопителе аммиака. С моделью накопителя качестве параметров могут быть использованы, например, температура накопителя аммиака и подводимые количества жидкой добавки, чтобы определить количество накопленного аммиака. Дополнительно для определения количества накопленного аммиака могут быть учтены дополнительные параметры.

Заданный диапазон рабочих состояний, предпочтительно, является диапазоном рабочих состояний, в котором усиленно возникают отложения на нагревателе. Диапазон рабочих состояний является, например, диапазоном, в котором желательная реакция превращения добавки, хотя и частично происходит или начинает происходить, но происходит не полностью, и поэтому на нагревателе могут образовываться остатки. Оказалось, что является благоприятным, тогда эксплуатировать нагреватель тактированным образом так, чтобы отложения или же остатки добавки на нагревателе преобразовывались и/или сгорали. Этого можно добиться посредством потактовой эксплуатации нагревателя с особо низким расходом энергии.

Является особо благоприятным, если поверхность, на которой образуются отложения, нагревается нагревателем непосредственно, так как тогда отложения на этой поверхности могут быть преобразованы и/или сожжены особо эффективно.

Способ является особо благоприятным, если нагреватель содержит электрически обогреваемое сотовое тело. Такое сотовое тело имеет, например, несколько проходимых для ОГ каналов. Такое нагревательное сотовое тело является особо механически стабильным и, прежде всего, существенно стабильнее, чем нагреватель, который образован из натянутых в устройстве для очистки ОГ нитей накала. Кроме того, такое сотовое тело имеет особо большую поверхность, через которую тепло от сотового тела может отдаваться ОГ. При определенных условиях, проблематичным является то, что такое сотовое тело имеет очень малые каналы, которые могут относительно легко засоряться. Тогда эти каналы могут быть очищены (или же освобождены от отложений) с помощью описанного способа. Обогреваемое сотовое тело может, по меньшей мере частично, быть покрыто эффективным покрытием. Эффективное покрытие может преобразовывать и/или накапливать компоненты ОГ или добавки.

Кроме того, способ является благоприятным, если добавка является восстановителем, и в направлении потока ОГ за местом подвода расположен катализатор СКВ в устройстве для очистки ОГ.

Устройство для очистки ОГ, которое может эксплуатироваться способом согласно изобретению, наряду с нагревателем, содержит предпочтительно, например, катализатор СКВ, катализатор-накопитель, катализатор окисления и/или адсорбер.

В катализаторе СКВ происходит процесс селективного каталитического восстановления. В качестве добавки тогда подается восстановитель, предпочтительно жидкий водный раствор мочевины. Типичной, применяемой в качестве восстановителя для селективного каталитического восстановления добавкой является 32,5%-ный водный раствор мочевины, который имеется в продаже под торговым наименованием AdBlue®. Такой раствор образует особо прочно сидящие отложения, если температура достаточна только для частичного превращения раствора в аммиак и, прежде всего, недостаточна для того, чтобы испарить раствор полностью. Тогда часть мочевины из раствора остается в виде выделения на поверхностях, на которые попадает не испаренный, жидкий восстановитель в устройстве для очистки ОГ. В катализаторе-накопителе может промежуточно храниться аммиак для селективного каталитического восстановления. Катализатор-накопитель и катализатор СКВ могут быть реализованы совместно в одном сотовом теле, причем сотовое тело имеет покрытие, которое имеет как накапливающие аммиак компоненты, так и компоненты для благоприятствования селективному каталитическому восстановлению.

В еще одной форме осуществления устройство для очистки ОГ содержит катализатор окисления и/или адсорбер. Если в устройстве для очистки ОГ применяются катализатор окисления и/или адсорбер, предпочтительно в качестве добавки подается углеводород, прежде всего топливо (или же используемое для подсоединенного ДВС топливо). С помощью углеводородов температура в устройстве для очистки ОГ повышается. Для этого углеводороды сжигаются на предусмотренном для этого катализаторе (предпочтительно платиновом катализаторе). За счет повышенной температуры могут быть активированы определенные реакции превращения в катализаторе окисления, или же становится возможным освобождать адсорбер от отложившихся компонентов ОГ. Адсорбер имеет задачу, прежде всего, во время холодного пуска ДВС, по меньшей мере частично, промежуточно накапливать вредные вещества, которые производятся ДВС. Это является благоприятным, прежде всего, тогда, когда температура устройства для очистки ОГ во время холодного пуска еще низка, и поэтому определенные реакции превращения в устройстве для очистки ОГ происходить еще не могут. Позже, когда температура в устройстве для очистки ОГ поднимется выше определенной пороговой температуры, накопленные в адсорбере вредные вещества могут быть высвобождены/превращены.

Покрытие для адсорбера, катализатора окисления, катализатора СКВ и/или катализатора-накопителя также может быть, по меньшей мере частично, предусмотрено на электрически обогреваемом сотовом теле.

Способ также является благоприятным, если на шаге б) для определения рабочего состояния используется по меньшей мере один из следующих параметров состояния:

- по меньшей мере одна температура,

- массовый поток добавки через место подвода в устройство для очистки ОГ, и

- массовый поток ОГ в устройстве для очистки ОГ.

Температура может быть, например, измеренной в устройстве для очистки ОГ температурой ОГ и/или температурой стенки устройства для очистки ОГ. Температура является особо релевантной для образования отложений, так как реакция превращения, с помощью которой превращается добавка, в решающей мере зависит от температуры, а поэтому и образование отложения зависит от температуры. Массовый поток добавки по существу определяет, как быстро и как много отложений образуется на нагревателе. Например, может быть благоприятным повысить тактовую частоту, если повышен массовый поток добавки. Массовый поток действует эрозионным образом на отложения. Поэтому также является благоприятным учитывать массовый поток ОГ в устройстве для очистки ОГ для способа. Особо предпочтительно для способа используются все три из указанных параметров.

Описанный способ также является благоприятным, если на шаге в) наряду с тактовой частотой также определяется период нагрева, с которым в каждом случае эксплуатируется нагреватель в течение длительности такта тактовой частоты. Период нагрева, предпочтительно, характеризуется длительностью нагрева. Период нагрева может длиться, например, от 1 миллисекунды до 20 секунд. Если тактовая частота работы нагревателя находится в предпочтительном диапазоне от 4 герц до 0,5 герц, или же от 0,05 герц до 0,005 герц (а длительность такта при этом составляет от 0,25 секунды до 2 секунд или же от 20 секунд до 200 секунд), период нагрева, разумеется, предпочтительно имеет продолжительность от 1 секунды до 20 секунд.

Такого периода нагрева достаточно, чтобы эффективно устранить (или же сжечь) отложения на нагревателе. В то же время внос нагревательной энергии в устройство для очистки ОГ еще относительно мал. Прежде всего, не происходит значительного повышения температуры ОГ. Путем адаптации периода нагрева можно добиться того, чтобы в устройство для очистки ОГ вводилось столько нагревательной энергии, сколько действительно необходимо для сжигания имеющихся отложений. Длительность такта указывает временной интервал от начала периода нагрева до начала следующего периода нагрева и получается, например, как обратная величина тактовой частоты.

Кроме того, способ является благоприятным, если тактовая частота выбрана так, что нагреватель активирован на менее чем 20% времени работы устройства для очистки ОГ, в то время как рабочее состояние устройства для очистки ОГ находится в заданном диапазоне рабочих состояний. Предпочтительно, нагреватель активирован даже менее чем на 10%, и, особо предпочтительно, менее чем на 5%. Является особо предпочтительным, если нагреватель активирован даже менее чем на 2% времени работы устройства для очистки ОГ. При этом более высокие пределы находят применение для эксплуатации автомобиля в городском движении. Благодаря способу согласно изобретению, усредненно по времени эксплуатации, в устройство для очистки ОГ, предпочтительно, вводится нагревательная мощность менее 500 ватт, предпочтительно менее 100 ватт, и, особо предпочтительно, менее 50 ватт. Так может быть реализовано особо энергоэкономичное применение способа, но тем не менее отложения на нагревателе эффективно удаляются.

Кроме того, способ является благоприятным, если температура потока ОГ в устройстве для очистки ОГ за счет потактовой работы нагревателя повышается менее чем на 50°C, предпочтительно даже менее чем на 25°C. Кроме того, способ является благоприятным, если температура потока ОГ в устройстве для очистки ОГ за счет потактовой работы нагревателя повышается менее чем на 15°C, предпочтительно менее чем на 5°C, и, особо предпочтительно, менее чем на 2°C. За счет такой эксплуатации нагревателя только в течение малой доли времени эксплуатации и с незначительным повышением температуры потока ОГ может быть реализовано особо энергоэкономичное использование способа, при котором тем не менее эффективно удаляются отложения на нагревателе.

Приведенный выше режим эксплуатации является благоприятным, прежде всего, тогда, когда нагреватель находится в состоянии и/или имеет конструкцию, в котором теплоперенос на ОГ уменьшен. При этом нагреватель, например, может иметь малую обогреваемую поверхность, так что от нагревателя к потоку ОГ отдается мало тепла. Также возможным является то, что обогреваемая поверхность нагревателя или же обогреваемая область, по меньшей мере частично, отгорожена от потока ОГ, так что только часть потока ОГ попадает в теплопроводный контакт с нагревателем. Нагреватель может быть расположен, например, в тени потока другой детали в устройстве для очистки ОГ. Также возможным является то, что нагреватель состоит из материала, поверхность которого имеет низкий коэффициент теплопереноса на ОГ.

Прежде всего, в этой связи является предпочтительным, чтобы подающее устройство для жидкой добавки было расположено так, чтобы жидкая добавка по возможности полностью попадала на нагреватель. Так можно добиться того, чтобы локально и/или в непосредственном окружении нагревателя или же на нагревателе в результате нагрева достигалось сильное повышение температуры, и происходило превращение жидкой добавки. Таким образом отложения жидкой добавки на нагревателе могут быть особо эффективно испарены, сожжены и/или даже предотвращены. В то же время требуется лишь незначительное количество нагревательной энергии, так как поток ОГ нагревается лишь в незначительной мере.

Кроме того, способ является благоприятным, если место подвода в направлении потока ОГ через устройство для очистки ОГ расположено перед нагревателем, и добавка вводится с направлением потока ОГ. Тогда добавка попадает на нагреватель, причем добавка попадает на нагреватель, предпочтительно, еще в жидком виде (еще не испаренной). Жидкая добавка попадает на нагреватель, предпочтительно, в виде капель. Если жидкая добавка является восстановителем (и прежде всего, водным раствором мочевины), на нагревателе она может, по меньшей мере частично, химически превращена. Продуктом превращения, предпочтительно, является аммиак. Если химическое превращение (например, из-за низких температур ОГ) происходит не полностью, на нагревателе могут образовываться отложения. Эти отложения состоят, например, из кристаллической мочевины. Отложения могут быть, например, удалены и/или растворены описанным способом.

Превращенный в аммиак восстановитель, предпочтительно, промежуточно хранится в накопителе, чтобы позже использоваться для восстановления вредных веществ в ОГ. Накопитель может быть предусмотрен, например, в катализаторе СКВ в виде покрытия. Покрытие временно связывает аммиак. Когда накопитель полон (или же полностью загружен), имеющийся дополнительно в устройстве для очистки ОГ аммиак (или же дополнительно подведенный восстановитель) также может образовывать отложения. И эти отложения также могут быть, например, удалены и/или растворены описанным способом.

Способ также является благоприятным, если место подвода в направлении потока ОГ через устройство для очистки ОГ расположено за нагревателем, и добавка вводится против направления потока ОГ. Жидкая добавка, предпочтительно, подается под давлением, которого достаточно для того, чтобы жидкая добавка в месте подвода ускорялась так, чтобы она против направления потока ОГ через устройство для очистки ОГ доходила до нагревателя. И в этой форме осуществления могут возникать отложения, которые могут быть удалены и/или растворены описанным способом.

Кроме того, способ является благоприятным, если подача добавки на шаге а) происходит по меньшей мере в один заданный момент времени впрыска, причем этот по меньшей мере один заданный момент времени впрыска согласован, по меньшей мере, с тактовой частотой активирования нагревателя. Совершенно особо, предпочтительно, этот по меньшей мере один заданный момент времени впрыска также согласован с длительностью такта активирования нагревателя.

Предпочтительно, кроме момента времени впрыска, и по меньшей мере одна длительность впрыска также согласуется с тактовой частотой и, при необходимости, с длительностью такта активирования нагревателя. Например, является возможным то, что момент времени впрыска (и длительность впрыска) определятся так, что подача добавки происходит непосредственно перед активированием нагревателя. При определенных условиях, длительность впрыска также может частично совпадать с активированием нагревателя. Тогда подача жидкой добавки может происходить с тактовой частотой, которая соответствует тактовой частоте активирования нагревателя, причем отдельные рабочие такты подачи смещены относительно рабочих тактов нагревателя. При этом, с одной стороны, является возможным то, что для активирования нагревателя в заданный момент времени впрыска происходит подача добавки. С другой стороны, также является возможным то, что для нескольких активирований нагревателя происходит общая (непрерывная) подача добавки в заданный момент времени впрыска. Под несколькими активированиями нагревателя здесь подразумевается несколько рабочих тактов нагревателя с тактовой частотой. В еще одном варианте осуществления момент времени впрыска может быть установлен так, что после подачи жидкой добавки происходит установленная серия активирований нагревателя.

Момент времени впрыска и/или длительность впрыска могут быть согласованы не только с тактовой частотой активирований нагревателя. В качестве альтернативы или дополнительно также является возможным то, что момент времени впрыска и/или длительность впрыска согласуются с длительностью такта активирования нагревателя или с периодом нагрева работы нагревателя во время отдельного рабочего такта. Под периодом нагрева здесь подразумевается, прежде всего, длительность работы нагревателя во время отдельного такта тактовой частоты.

Момент времени впрыска соответствует, например, моменту времени открывания инжектора в месте подвода, с помощью которого может управляться подача жидкой добавки в устройство для очистки ОГ. Тогда длительность впрыска соответствует, прежде всего, периоду времени, который следует за моментом времени впрыска, и в течение которого инжектор является открытым. За длительностью впрыска следует момент времени закрывания, в который инжектор снова закрывается.

В рамках изобретения также предлагается автомобиль, имеющий ДВС и устройство для очистки ОГ для нейтрализации ОГ ДВС, а также контрольное устройство, которое разработано и выполнено для того, чтобы эксплуатировать устройство для очистки ОГ описанным способом.

Далее изобретение, а также технический контекст поясняются более детально на фигурах. На фигурах показаны особо предпочтительные примеры осуществления, которыми изобретение, однако, не ограничено. Прежде всего, следует указать на то, что фигуры и, прежде всего, представленные соотношения размеров являются лишь схематическими. Показано на:

Фиг. 1: первый конструктивный вариант устройства для очистки ОГ,

Фиг. 2: второй конструктивный вариант устройства для очистки ОГ,

Фиг. 3: третий конструктивный вариант устройства для очистки ОГ,

Фиг. 4: четвертый конструктивный вариант устройства для очистки ОГ,

Фиг. 5: блок-схема, которая показывает ход реализации описанного способа,

Фиг. 6: диаграмма, которая показывает работу устройства для очистки ОГ,

Фиг. 7: обогреваемое сотовое тело.

На фиг. 1-4 показаны разные конструктивные варианты устройства для очистки ОГ, которое может эксплуатироваться описанным способом, общие признаки которых здесь сначала должны быть пояснены совместно. В каждом случае показано устройство 1 для очистки ОГ в автомобиле 14, который имеет ДВС 15. Устройство 1 для очистки ОГ выполнено и предусмотрено для того, чтобы нейтрализовать произведенные ДВС 15 ОГ. ОГ протекают через устройство 1 для очистки ОГ в направлении 9 потока ОГ. В устройстве 1 для очистки ОГ предусмотрено соответственно одно место 3 подвода, через которое может быть подведена добавка. Место 3 подвода снабжается добавкой устройством 24 для подачи добавки и может содержать сопло, клапан, инжектор или тому подобное. В устройстве 1 для очистки ОГ предусмотрен соответственно один выполненный как обогреваемый носитель 8 катализатора нагреватель 2 для нагревания ОГ в устройстве 1 для очистки ОГ. Нагреватель 2 управляется контрольным устройством 16, которое может активировать и деактивировать нагреватель 2 (путем подачи тока).

В конструктивных вариантах согласно фиг. 1 и 2 в устройстве 1 для очистки ОГ в направлении 9 потока ОГ за местом 3 подвода (и прежде всего, также за нагревателем 2) предусмотрен соответственно один катализатор 10 СКВ, в котором может быть реализован способ селективного каталитического восстановления. В качестве добавки при конструктивных вариантах согласно фиг. 1 и 2 соответственно подается восстановитель и, прежде всего, водный раствор мочевины. В конструктивном варианте согласно фиг. 1 место 3 подвода в направлении 9 потока ОГ расположено перед нагревателем 2. В конструктивном варианте согласно фиг. 2 место 3 подвода в направлении 9 потока ОГ расположено за нагревателем 2.

В конструктивном варианте согласно фиг. 3 в направлении 9 потока ОГ в устройстве 1 для очистки ОГ за местом 3 подвода (и, предпочтительно, также за нагревателем 2) предусмотрен адсорбер 19 (прежде всего, катализатор-адсорбер), в котором могут промежуточно накапливаться определенные компоненты вредных веществ, которые имеются в ОГ ДВС 15. В качестве добавки в этом конструктивном варианте через место 3 подвода, предпочтительно, подводится углеводород (или же, прежде всего, топливо).

В конструктивном варианте согласно фиг. 4 в устройстве 1 для очистки ОГ в направлении 9 потока ОГ за местом 3 подвода (и, предпочтительно, также за нагревателем 2) предусмотрен катализатор 20 окисления, в котором могут превращаться определенные вредные вещества в ОГ ДВС 15. В качестве добавки при этом конструктивном варианте в месте 3 подвода, предпочтительно, подводится углеводород (и прежде всего, топливо), который может сгорать в устройстве 1 для очистки ОГ, чтобы повышать температуру в катализаторе 20 окисления и таким образом активировать определенные реакции превращения в катализаторе 20 окисления.

На фиг. 5 показана блок-схема процесса одного варианта осуществления описанного способа. Изображены шаги а), б), в) и д) способа, которые проводятся последовательно одна за другой. Шаги а), б), в) и д) способа могут вместе повторяться в виде цикла. На шаге а) сначала происходит подача добавки. Подача добавки на шаге а) является предпосылкой того, чтобы инициировать следующие шаги б), в) и д). Описанный способ, предпочтительно, реализуется тогда, когда происходит подача добавки в устройство для очистки ОГ. Шаги б), в) и д) не должны проводиться для каждого проведения шага а). Например, является достаточным, если шаги способа проводятся так регулярно, что отложения на нагревателе могут быть своевременно обнаружены и устранены указанным способом. На шаге б) способа из различных параметров 5 состояния устройства для очистки ОГ определяется или же рассчитывается рабочее состояние 4. Это рабочее состояние 4 от шага б) предоставляется в распоряжение для шагов в) и д). На шаге в), если рабочее состояние 4 находится в определенном диапазоне рабочих состояний, определяется тактовая частота 6 и период 11 нагрева (или же длительность периода нагрева). Тактовая частота 6 и период 11 нагрева также предоставляются в распоряжение для шага д). Затем на шаге д) способа в устройстве для очистки ОГ включается нагреватель с тактовой частотой 6 и периодом 11 нагрева, если рабочее состояние 4 находится в определенном диапазоне рабочих состояний.

На фиг. 6 показана диаграмма работы устройства 1 для очистки ОГ по описанному здесь способу. На горизонтальной оси нанесено время 13 работы устройства 1 для очистки ОГ или же подсоединенного к устройству 1 для очистки ОГ ДВС 15. На вертикальной оси нанесено рабочее состояние 4 устройства 1 для очистки ОГ. Отмечен также диапазон 7 рабочих состояний. Для временного интервала 17 рабочее состояние 4 находится в диапазоне 7 рабочих состояний. Поэтому во временном интервале 17 устройство 1 для очистки ОГ эксплуатируется в соответствии с описанным способом. При этом нагреватель 2 работает потактово с тактовой частотой 6 и следующей из этого длительностью 12 такта, причем в каждой длительности 12 такта предусмотрен период 11 нагрева. Для наглядного представления действия нагревателя на фиг. 6 также предусмотрена температура 18 нагрева. Температура 18 нагрева регистрирует отклонения во всех случаях, когда активирован нагреватель 2. Отклонения температуры 18 нагрева выбраны именно такими сильными, что отложения на нагревателе 2 эффективно сжигаются или же удаляются.

На фиг. 7 показан выполненный в виде обогреваемого сотового тела 8 нагреватель 2. Сотовое тело 8 выполнено s-образным и имеет каналы 21, которые являются проходимыми для ОГ. Сотовое тело 8 изготовлено из скрученного в форме S пакета гладких и волнистых металлических слоев (предпочтительно, фольги). Чтобы быть механически стабильным, такое сотовое тело 8 закреплено электрически изолированными опорными штифтами на здесь не показанном опорном сотовом теле. На сотовом теле 8 предусмотрены выводы 23, чтобы вводить в сотовое тело 8 электрический нагревательный ток. Сотовое тело 8 имеет выполненную в виде щели или с помощью изолирующего материала изоляцию 22, которая задает путь тока через сотовое тело 8, посредством которого выводы 23 соединены между собой. Конструкция такого сотового тела 8 описана, например, в описании изобретения к европейскому патенту ЕР 0541585 В1, на содержание раскрытия которого здесь делается ссылка в полном объеме. Если каналы 21 носителя 8 катализатора закупорены отложениями, ОГ протекает меньше. В результате этого получается повышенное противодавление устройства 1 для очистки ОГ, и эффективный нагрев потока ОГ через сотовое тело 8 предотвращается. Обогреваемое сотовое тело 8 имеет поверхность 25, которая нагревается, когда обогреваемое сотовое тело 8 работает.

На фиг. 8 показана модификация диаграммы из фиг. 6. Уже поясненные для фиг. 6 ссылочные обозначения присутствуют и на диаграмме согласно фиг. 8 и поэтому не требуют повторного пояснения. Дополнительно на фиг. 8 показан подвод жидкой добавки. Подвод жидкой добавки в каждом случае происходит в момент 26 времени впрыска с длительностью 27 впрыска. Момент 26 времени впрыска и длительность 27 впрыска могут быть согласованы с работой нагревателя и, прежде всего, с тактовой частотой 6 работы нагревателя, с длительностью 12 такта и/или с периодом 11 нагрева нагревателя.

Описанный способ позволяет эксплуатировать нагреватель в устройстве 1 для очистки ОГ так, что отложения на нагревателе 2 эффективно предотвращаются или же удаляются без необходимости использования излишне большого количества нагревательной энергии.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

1. Способ эксплуатации устройства (1) для очистки отработавших газов (ОГ) с электрическим нагревателем (2) для нагрева по меньшей мере одного потока ОГ или поверхности (25) в устройстве (1) для очистки ОГ и с местом (3) подвода для подвода добавки в устройство (1) для очистки ОГ, так что добавка попадает на электрический нагреватель (2), имеющий следующие шаги:
а) подвод добавки в месте (3) подвода,
б) определение рабочего состояния (4) устройства (1) для очистки ОГ, в котором на электрическом нагревателе (2) могут возникать отложения, на основе по меньшей мере одного параметра (5) состояния,
в) определение тактовой частоты (6) в зависимости от рабочего состояния (4), если определенное на шаге б) рабочее состояние (4) находится в заданном диапазоне (7) рабочих состояний,
д) потактовое активирование и деактивирование электрического нагревателя (2) с определенной тактовой частотой (6), если определенное на шаге б) рабочее состояние (4) находится в заданном диапазоне (7) рабочих состояний.

2. Способ по п. 1, причем нагреватель (2) содержит электрически обогреваемое сотовое тело (8).

3. Способ по п. 1 или 2, причем добавка является восстановителем, и в направлении (9) потока ОГ за местом (3) подвода в устройстве (1) для очистки ОГ расположен катализатор (10) СКВ.

4. Способ по п. 1 или 2, причем на шаге б) для определения рабочего состояния (4) используют по меньшей мере один из следующих параметров (5) состояния:
- по меньшей мере одна температура,
- массовый поток добавки через место (3) подвода в устройство (1) для очистки ОГ, и
- массовый поток ОГ в устройстве (1) для очистки ОГ.

5. Способ по п. 1 или 2, причем на шаге в), наряду с тактовой частотой (6), также определяют период (11) нагрева, с которым соответственно эксплуатируют нагреватель (2) в течение длительности (12) такта тактовой частоты (6).

6. Способ по п. 1 или 2, причем тактовая частота (6) выбрана так, что нагреватель (2) активирован менее 20% времени (13) работы устройства (1) для очистки ОГ, в течение которого рабочее состояние (4) устройства (1) для очистки ОГ находится в заданном диапазоне (7) рабочих состояний.

7. Способ по п. 1 или 2, причем температуру потока ОГ в устройстве (1) для очистки ОГ посредством потактовой работы нагревателя (2) повышают менее чем на 50°С.

8. Способ по п. 1 или 2, причем место (3) подвода в направлении (9) потока ОГ через устройство (1) для очистки ОГ расположено перед нагревателем (2), и добавку подают в направлении (9) потока ОГ.

9. Способ по п. 1 или 2, причем место (3) подвода в направлении (9) потока ОГ через устройство (1) для очистки ОГ расположено за нагревателем (2), и добавку подают против направления (9) потока ОГ.

10. Способ по п. 1 или 2, причем подвод добавки на шаге а) происходит по меньшей мере в один заданный момент (26) времени впрыска, причем этот по меньшей мере один заданный момент (26) времени впрыска согласован, по меньшей мере, с тактовой частотой (6) активирования нагревателя (2).

11. Автомобиль (14), имеющий двигатель внутреннего сгорания (ДВС) (15) и устройство (1) для очистки отработавших газов (ОГ) для нейтрализации ОГ ДВС (15), а также контрольное устройство (16), которое разработано и выполнено для того, чтобы эксплуатировать устройство (1) для очистки ОГ способом по одному из предшествующих пунктов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу и устройству для опорожнения подающего устройства для жидкой добавки. Способ для опорожнения подающего устройства (1) для жидкой добавки.

Изобретение относится к способу подачи тепловой энергии в устройство для нейтрализации отработавших газов. Способ подачи тепловой энергии в устройство для нейтрализации отработавших газов (2), размещенное в выпускном тракте двигателя внутреннего сгорания, в особенности дизельного двигателя, путем подогрева отработавших газов, набегающих на устройство для нейтрализации отработавших газов (2) до требуемой температуры.

Изобретение относится к подаче восстановителя в систему обработки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Устройство для подачи восстановителя в систему обработки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания состоит из бака для восстановителя; пневматического источника; гидравлического насоса с пневматическим приводом, в котором первый впускной канал имеет жидкостное сообщение с баком для восстановителя через обратный клапан, а второй впускной канал имеет жидкостное сообщение с пневматическим источником, первый выпускной канал выпускает сжатый воздух из гидравлического насоса с пневматическим приводом, а второй выпускной канал обеспечивает вытекание восстановителя, находящегося внутри гидравлического насоса с пневматическим приводом; инжектора для регулирования расхода восстановителя, поступающего в систему обработки отработавших газов; контроллера, сконфигурированного для регулирования давления восстановителя путем регулирования потока воздуха, поступающего от указанного пневматического источника в гидравлический насос с пневматическим приводом по второму впускному каналу, и потока воздуха, поступающего по первому выпускному каналу, и сконфигурированного для регулирования объема дозирования восстановителя, поступающего в систему обработки отработавших газов, путем регулирования времени открытия инжектора.

Изобретения относится к способу регенерации фильтра-улавливателя частиц для автотранспортного средства. Способ регенерации фильтра-улавливателя частиц для автотранспортного средства, содержащего двигатель внутреннего сгорания, при этом в способе используют фазу регенерации, которой управляют, используя целевую температуру регенерации, содержащий предварительную фазу дополнительного нагрева, которой управляют, используя целевую температуру дополнительного нагрева, более высокую, чем целевая температура регенерации, за которой следует фаза с более низкой температурой.

Изобретение относится к подающему устройству с датчиком уровня наполнения для жидкой добавки. Подающее устройство (1) для извлечения жидкой добавки из бака (2), которое может быть установлено на баке (2), имеет датчик (3) уровня наполнения для измерения уровня наполнения жидкой добавки в баке (2).

Изобретение относится к способу диагностики катализатора окисления в линии выпуска газа. Способ диагностики катализатора окисления (40) в линии (20) выпуска газов (90), выходящих из двигателя внутреннего сгорания (80), причем выпускная линия (20) содержит устройство селективного каталитического восстановления (60), находящееся за катализатором окисления (40), относительно направления выпуска газов.

Изобретение относится к способу определения распределения температуры блока нейтрализатора для отработавших газов. Способ основан на модели определения распределения температуры блока нейтрализации для отработавших газов, в частности катализатора, также в качестве SCR катализатора, или фильтра частиц, с аксиально-обтекаемыми отработавшими газами и в модели блока нейтрализации по меньшей мере аксиально-сегментированным выполнением, аксиальной теплопередачей между сегментами по меньшей мере преимущественно через отработавший газ, а также с радиальной теплопередачей от периметра блока нейтрализации в окружающую среду.

Изобретение относится к способу эксплуатации дозирующего устройства для подачи добавки в устройство для обработки отработавшего газа (ОГ). В способе на стадии А) определяют требуемое устройством (2) для обработки ОГ дозируемое количество добавки.

Группа изобретений относится к способу работы двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием. Способ имеет один цилиндр и один выхлопной трубопровод для вывода выхлопных газов из одного цилиндра.

Изобретение относится к устройству управления для двигателя внутреннего сгорания, снабженного горелкой. Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания, оснащенного устройством очистки выхлопных газов, установленным в выхлопном канале, и горелкой, установленной в выхлопном канале перед устройством очистки выхлопных газов и предназначенной для повышения температуры выхлопных газов, подаваемых в устройство очистки выхлопных газов.

Изобретение относится к катализатору селективного каталитического восстановления оксидов азота аммиаком в содержащих углеводороды отработавших газах (ОГ). Катализатор имеет носитель, а также первое, нанесенное непосредственно на носитель каталитически активное покрытие, содержащее замещенный одним или несколькими переходными металлами цеолит и/или замещенное одним или несколькими переходными металлами цеолитоподобное соединение, и второе покрытие, которое перекрывает первое покрытие с обращенной к ОГ стороны и обладает такими свойствами, что оно препятствует контакту присутствующих в отработавших газах углеводородов, содержащих по меньшей мере 3 атома углерода, с нижерасположенным первым покрытием, но при этом не блокирует прохождение к нему оксидов азота и аммиака, и которое содержит один или несколько оксидов, выбранных из группы, включающей диоксид кремния, диоксид германия, оксид алюминия, диоксид титана, оксид олова, оксид церия, диоксид циркония и их смешанные оксиды.

Изобретение относится к устройству для обеспечения жидкой добавки для автомобиля. Устройство (1) для обеспечения жидкой добавки для автомобиля (2), имеющее бак (3) для хранения жидкой добавки и узел (4) подачи для подачи жидкой добавки из бака (3) и датчик (6), который излучает и принимает волны и выполнен для того, чтобы посредством измерения времени прохождения волн вдоль измерительного участка (7) до поверхности (8) жидкости в баке (3) и обратно к датчику (6) измерять уровень жидкой добавки в баке (3), причем измерительный участок (7), по меньшей мере частично, проходит через измерительный канал (9), и, кроме того, в измерительном канале (9) оканчивается, по меньшей мере, один трубопровод (5) обратной промывки, так что может происходить промывка измерительного канала (9) к баку (3).

Изобретение относится к автоматической диагностике системы селективного каталитического восстановления (СКВ) транспортного средства. Транспортное средство снабжено двигателем внутреннего сгорания и системой СКВ, расположенной ниже двигателя по потоку отработавших газов.

Изобретение относится к области катализаторов для окисления монооксида углерода и углеводородных соединений, присутствующих в выхлопных газах двигателей, или окисления оксидов азота.

Заявляется подложка металлического катализатора большой мощности и использующий ее каталитический конвертер, в котором несколько единичных блоков подложки катализатора имеют форму, позволяющую эффективно собирать их для каталитического конвертера, требующегося для обработки большого количества выхлопного газа от больших судов или заводов, использующих много крупномасштабных двигателей внутреннего сгорания, или от больших пищеперерабатывающих устройств, и, таким образом, единичные блоки подложки катализатора легко собираются в крупномасштабную структуру.

Изобретение относится к системе определения неисправностей устройства очистки выхлопных газов. Система определения неисправностей устройства очистки выхлопных газов содержит: катализатор c избирательным каталитическим восстановлением NOx, который расположен в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания и использует аммиак в качестве восстанавливающего агента; модуль подачи восстанавливающего агента, который подает аммиак или исходный реагент аммиака в выхлопной газ, протекающий в катализатор c избирательным каталитическим восстановлением NOx в местоположении выше по потоку относительно катализатора c избирательным каталитическим восстановлением NOx; датчик NOx, который расположен ниже по потоку относительно катализатора c избирательным каталитическим восстановлением NOx и определяет NOx в выхлопном газе.

Изобретение относится к способу и устройству для опорожнения подающего устройства для жидкой добавки. Способ для опорожнения подающего устройства (1) для жидкой добавки.

Изобретение относится к катализаторам, системам и способам для обработки выхлопных газов. Каталитический фильтр с двойной функцией содержит фильтр для сажи, имеющий вход и выход, зону окисления сажи на входе, которая содержит каталитический компонент, состоящий в основном из переходного металла, выбранного из W, Cr, Ce, Mn, Fe, Co, Ni, Cu и их сочетаний и диспергированного на смешанном и/или сложном оксиде церия и циркония, и зону СКВ в виде покрытия на выходе, которая содержит каталитический компонент СКВ.

Изобретение относится к способу эксплуатации дозирующего устройства для обеспечения жидкой добавки. Способ эксплуатации дозирующего устройства (1) для обеспечения жидкой добавки, имеющего по меньшей мере один насос (2) для подачи добавки из бака (3) в аккумулятор (4) давления, дозирующий клапан (5), который выполнен для дозированного обеспечения имеющейся в аккумуляторе (4) давления добавки, и обратный клапан (6), посредством которого имеющаяся в аккумуляторе (4) давления добавка может отводиться обратно в бак (3).

Изобретение относится к электрически обогреваемым сотовым телам для обработки отработавшего газа. Сотовое тело (14) с несколькими совместно образующими по меньшей мере одну центральную электрически проводящую токовую цепь (23) слоями (1, 2, 3, 4) листового металла, электрически соединенными с соединительным штырьком (12).

Изобретение относится к системе селективной каталитической нейтрализации для поглощения летучих соединений. Система селективной каталитической нейтрализации для очистки дизельных выхлопных газов, которые содержат азотные оксиды и частицы дизельной копоти, включающая: каталитический материал, включающий: большую часть, содержащую нанесенный материал на основе диоксида титана; меньшую часть, содержащую каталитический компонент, включающий как минимум один из оксидов ванадия, вольфрама, молибдена; и поглощающий материал, включающий большую часть для поглощения меньшей части, содержащей летучие оксиды и гидроксиды, образованные на каталитическом материале, где меньшая часть поглощающего материала имеет общее секционированное покрытие монослоя на большей части поглощающего материала около 5 или меньше; и где поглощающий материал расположен в соединении с каталитическим материалом или расположен позади каталитического материала. Также раскрыта очистительная система выхлопов дизельного двигателя, которая включает в себя систему селективной каталитической нейтрализации для очистки дизельных выхлопных газов, и способ очистки дизельных выхлопных газов. Техническим результатом изобретения является снижение выброса ванадия. 9 н. и 55 з.п. ф-лы, 2 табл., 4 ил.

Изобретение относится к способу эксплуатации устройства для очистки отработавших газов. Способ эксплуатации устройства для очистки отработавших газов с электрическим нагревателем для нагрева по меньшей мере одного потока ОГ или поверхности в устройстве для очистки ОГ и с местом подвода для подвода добавки в устройство для очистки ОГ, так что добавка попадает на электрический нагреватель, имеющий следующие шаги: а) подвод добавки в месте подвода; б) определение рабочего состояния устройства для очистки ОГ, в котором на электрическом нагревателе могут возникать отложения, на основе по меньшей мере одного параметра состояния; в) определение тактовой частоты в зависимости от рабочего состояния, если определенное на шаге б) рабочее состояние находится в заданном диапазоне рабочих состояний; д) потактовое активирование и деактивирование электрического нагревателя с определенной тактовой частотой, если определенное на шаге б) рабочее состояние находится в заданном диапазоне рабочих состояний. Техническим результатом изобретения является эффективное предотвращение образования отложений на нагревателе и удаление без необходимости использования излишне большого количества нагревательной энергии. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 8 ил.

Наверх