DE102012112148A1 - Verfahren zum Festlegen eines Dieseloxidationskatalysator-Regenerationszyklus - Google Patents

Verfahren zum Festlegen eines Dieseloxidationskatalysator-Regenerationszyklus Download PDF

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Abstract

Hierin offenbart ist ein Verfahren zum Festlegen eines DOC-Regenerationszyklus eines Fahrzeugs, wobei der DOC-Regenerationszyklus festgelegt wird, so dass ein fettes Brennstoff-Luft-Gemisch wiederholt und periodisch auf den DOC angewendet wird, und die Regeneration des DOC wird beschleunigt, wodurch die Reinigungsleistung des DOC verbessert wird.

Description

  • Verweis auf verwandte Anmeldung
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2012-0091596 , eingereicht am 22. August 2012, deren gesamter Inhalt durch diese Bezugnahme für alle Zwecke hierin mitaufgenommen ist.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Festlegen (Festsetzen/Definieren/Bestimmen) eines Dieseloxidationskatalysator(DOC)-Regenerationszyklus (z. B. Regenerationstakts) eines Fahrzeugs (z. B. Kraftfahrzeugs, z. B. Automobils), wobei das Verfahren den DOC (re-)aktivieren kann und die Reinigungsleistung des DOC verbessern kann.
  • Beschreibung der bezogenen Technik
  • Wenn ein Dieselmotor läuft, dann wird Abgas von dem Dieselmotor ausgelassen bzw. ausgestoßen. Das Abgas weist Kohlenwasserstoffe (HC), Kohlenstoffmonoxid (CO), lösliche organische Anteile (SOF), Ruß, Partikelmaterial (PM) und desgleichen auf. Wenn diese Stoffe, welche in dem Abgas enthalten, sind, direkt in die Luft ausgelassen werden, dann treten schwerwiegende Umweltprobleme auf, wie z. B. Luftverschmutzung und desgleichen. Deshalb müssen diese Stoffe entsprechend gereinigt werden, bevor sie ausgelassen werden. Zu diesem Zweck werden ein Dieselpartikelfilter (DPF) und ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) eines Fahrzeugs verwendet. Ein DPF sammelt PM in der Luft bzw. im Abgas und verbrennt und entfernt dann periodisch PM, nachdem eine vorbestimmte Menge an PM gesammelt worden ist. Ein DOC ist ein Dualkatalysator, welcher CO und HC in CO2 und H2O mittels Oxidation umwandelt, welcher SOF aus dem Abgas entfernt und welcher dann das gereinigte Abgas in die Luft auslässt.
  • Die Euro-6-Fahrzeugabgasnorm wird ab 2014 angewendet. Gemäß der Euro-6-Norm muss die mittlere Abgastemperatur auf 140°C oder weniger gesteuert werden, und folglich muss das Abgas, welches von einem Dieselmotor ausgelassen wird, der Euro-6-Norm entsprechen. Ferner wird die Abgastemperatur basierend auf der Euro-6-Norm niedriger als die Abgastemperatur basierend auf der Euro-5-Norm, und folglich muss die (katalytische) Aktivität eines Katalysators verbessert werden, so dass der Katalysator auch bei niedrigen Temperaturen effizient arbeitet. Um in diesem Fall die Aktivität eines Katalysators bei niedrigen Temperaturen zu verbessern, muss die Menge an Edelmetall in dem Katalysator erhöht werden. Wenn jedoch die Menge an Edelmetall in dem Katalysator steigt, wird der Katalysator teurer, und die Aktivität des Katalysators bei niedrigen Temperaturen steigt nicht besonders, auch wenn die Menge an Edelmetall in dem Katalysator erhöht wird, so dass es erforderlich ist, die Aktivität des Katalysators unter Verwendung anderer Methoden zu verbessern.
  • Ein Dieselmotor arbeitet üblicherweise in einem Mager-Zustand des Brennstoff-Luft-Gemischs. Wenn jedoch ein fettes Brennstoff-Luft-Gemisch periodisch zugeführt wird, dann steigt die Aktivität des DOC. Wenn der Zyklus des Zuführens (z. B. die Taktung bzw. der Taktabstand zwischen einzelnen Intervallen des Zuführens) eines fetten Brennstoff-Luft-Gemischs übermäßig kurz ist (z. B. wenn übermäßig oft ein fettes Brennstoff-Luft-Gemisch zugeführt wird), dann wird die Brennstoffeffizienz des Dieselmotors niedrig. Wenn ferner der Zyklus (bzw. die Taktung oder der Taktabstand) davon übermäßig lang ist (z. B. wenn übermäßig selten ein fettes Brennstoff-Luft-Gemisch zugeführt wird), dann ist der Dieselmotor was die Brennstoffeffizienz angeht vorteilhaft, jedoch werden die Schadstoffe verglichen mit dem Fall, dass ein konventioneller Katalysator verwendet wird, nicht effektiv bzw. nicht wirksam entfernt, da das (fette) Brennstoff-Luft-Gemisch in einen Zustand zurückkehrt, in dem das fette Brennstoff-Luft-Gemisch nicht zugeführt wird. Um die Aktivität des DOC effektiv zu verbessern, muss deshalb ein fettes Brennstoff-Luft-Gemisch (immer dann) wieder bzw. erneut zugeführt werden, wenn der Effekt der Verbesserung der Aktivität des DOC, welcher dem zuvor zugeführten fetten Brennstoff-Luft-Gemisch zu zuschreiben ist, bis zu einem gewissem Grad bestehen bleibt (bzw. auf dieses Niveau absinkt).
  • Es ist zu verstehen, dass die vorhergehende Beschreibung lediglich zur Unterstützung des Verständnisses der vorliegenden Erfindung bereitgestellt ist, und das bedeutet nicht, dass die vorliegende Erfindung in den Bereich der bezogenen Technik fällt, welche dem Fachmann (schon) bekannt ist.
  • Die Informationen, welche in dem Abschnitt „Hintergrund der Erfindung” offenbart sind, dienen lediglich dem besseren Verständnis des allgemeinen Hintergrundes der Erfindung und sollten nicht als Zugeständnis oder als irgendeine Andeutung angesehen werden, dass diese Informationen zum Stand der Technik, wie er dem Fachmann (schon) bekannt ist, gehören.
  • Kurze Erläuterung der Erfindung
  • Zahlreiche Aspekte der vorliegenden Erfindung stellen ein Verfahren zum Festlegen (Festsetzen/Definieren/Bestimmen) eines Dieseloxidationskatalysator(DOC)-Regenerationszyklus bereit, wobei ein DOC aktiviert werden kann (bzw. in aktivem Zustand gehalten werden kann), ohne die Menge an Edelmetall zu erhöhen bzw. erhöhen zu müssen, um effizient Schadstoffe, welche an dem DOC adsorbiert/angelagert sind, zu entfernen, wodurch die Oberfläche des DOC gereinigt wird, und wobei das oxidierte Edelmetall reduziert wird, um es zu ermöglichen, dass das Abgas einfach an dem DOC adsorbiert und von diesem desorbiert, wodurch die Fähigkeit des DOC verbessert wird, CO und HC zu oxidieren, um das Abgas schlussendlich zu reinigen.
  • Zahlreiche Aspekte der vorliegenden Erfindung stellen ein Verfahren zum Festlegen (Festsetzen/Definieren/Bestimmen) eines DOC(Dieseloxidationskatalysator)-Regenerationszyklus eines Fahrzeugs bereit, welches die Schritte aufweist:
    Anwenden/Aufbringen eines fetten Brennstoff-Luft-Gemischs (bzw. Kraftstoff-Luft-Gemischs) auf einen DOC, um eine Konzentration bzw. Zusammensetzung (z. B. ein Verhältnis) eines Brennstoff-Luft-Gemischs zu steuern (S130), Messen einer Temperatur eines vorderen/an einem vorderen (z. B. stromaufwärtsseitigen) Endes/Ende des DOC, wenn die Konzentration bzw. Zusammensetzung des Brennstoff-Luft-Gemischs mager wird/ist (S150), Berechnen eines thermischen Belastungswerts basierend auf der im (Mess)Schritt (S150) gemessenen Temperatur, nachdem die Konzentration bzw. Zusammensetzung des Brennstoff-Luft-Gemischs mager geworden ist, Akkumulieren (z. B. Aufsummieren) des berechneten thermischen Belastungswerts bezüglich eines jeden vorbestimmten Zeitpunkts (z. B. bei einem jeweiligen vorbestimmten Zeitpunkt), und dann Vergleichen des akkumulierten thermischen Belastungswerts mit einem vorbestimmten kritischen Wert, um zu ermitteln, ob der akkumulierte thermische Belastungswert den vorbestimmten kritischen Wert übersteigt (S170), und wiederholtes (z. B. erneutes, andauerndes, fortlaufendes) Durchführen des (Mess-)Schritts (S150), wenn (solange) der akkumulierte thermische Belastungswert kleiner oder gleich dem kritischen Wert ist, und Festlegen (Festsetzen/Definieren/Bestimmen) eines Zyklus (bzw. Takts) des wiederholten Durchführens des (Anwendungs-)Schritts (S130) basierend auf der Zeit, welche benötigt wird, um alle (z. B. die vorhergehenden) Schritte durchzuführen, wenn der akkumulierte thermische Belastungswert den vorbestimmten kritischen Wert übersteigt. Z. B. wird, wenn der akkumulierte thermische Belastungswert den vorbestimmten kritischen Wert übersteigt, zu dem (Anwendungs-)Schritt S130 zurückgekehrt, wodurch ein erster Zyklus beendet und der nächste Zyklus eingeleitet wird. Dadurch kann der DOC-Regenerationszyklus automatisch festgelegt werden.
  • Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben andere Eigenschaften und Vorteile, welche aus den beiliegenden Zeichnungen, die hierin aufgenommen sind, und der folgenden detaillierten Beschreibung, die zusammen dazu dienen bestimmte Grundsätze der vorliegenden Erfindung zu erklären, deutlich werden oder darin detaillierter ausgeführt werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Flussdiagramm, welches ein beispielhaftes Verfahren zum Festlegen eines DOC-Regenerationszyklus gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 2 ist ein Flussdiagramm, welches ein beispielhaftes Verfahren zum Festlegen eines DOC-Regenerationszyklus gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 3 ist ein erstes Beispiel des Verfahrens gemäß dem Verfahren von 2.
  • 4 ist ein zweites Beispiel des Verfahrens gemäß dem Verfahren von 2.
  • 5 ist ein drittes Beispiel des Verfahrens gemäß dem Verfahren von 2.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Es wird nun im Detail Bezug auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und im Folgenden beschrieben werden. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit den beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, ist es klar, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu gedacht ist, die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Die Erfindung ist im Gegenteil dazu gedacht, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abzudecken, sondern auch diverse Alternativen, Änderungen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen, die im Sinn und Umfang der Erfindung, wie durch die angehängten Ansprüchen definiert, enthalten sein können.
  • Um die Aktivität eines Dieseloxidationskatalysators (DOC) bei niedrigen Temperaturen zu verbessern, gibt es eine Methode des Erhöhens der Menge eines Edelmetalls im DOC. Wenn jedoch die Menge an Edelmetall steigt, dann steigen die Kosten, und die Aktivität des DOC steigt im Verhältnis zur Erhöhung der Menge an Edelmetall nicht sonderlich. Deshalb sind andere Methoden bzw. Verfahren notwendig, um die Aktivität des DOC zu verbessern/zu steigern.
  • Ein Dieselmotor arbeitet üblicherweise in einem Mager-Zustand des Brennstoff-Luft-Gemischs. Wenn ein fettes Brennstoff-Luft-Gemisch in dem Dieselmotor verwendet wird, dann werden deshalb HC, SOF, Ruß und Schwefeloxide, welche an dem Katalysator adsorbiert/angelagert sind, effektiv entfernt, und folglich wird die Oberfläche des Katalysators gereinigt, wodurch sich die (katalytische) Aktivität eines DOC erhöht. Im Verlauf der Zeit wird jedoch das Brennstoff-Luft-Gemisch wieder mager, wodurch der Fett-Zustand des Brennstoff-Luft-Gemischs in den ursprünglichen Zustand, welcher ein Mager-Zustand des Brennstoff-Luft-Gemischs ist, zurückkehrt, so dass der Einfluss des fetten Brennstoff-Luft-Gemischs auf den DOC verschwindet, mit dem Ergebnis, dass die Aktivität des DOC allmählich sinkt. Wenn folglich ein fettes Brennstoff-Luft-Gemisch in einem Zustand, in welchem die Aktivität des DOC nicht verschlechtert ist, wiederholt angewendet bzw. verwendet wird, dann kann die Aktivität des DOC aufrechterhalten werden (z. B. (weitestgehend) beibehalten werden).
  • Wenn jedoch ein fettes Brennstoff-Luft-Gemisch zu häufig verwendet wird, dann wird der DOC ineffizient, weil ein fettes Brennstoff-Luft-Gemisch unnötigerweise in einem Zustand verwendet wird, in welchem der Effekt der Verbesserung der Aktivität des DOC noch existiert, und die Brennstoffeffizienz eines Dieselmotors sinkt, da der Brennstoffverbrauch steigt. Wenn umgekehrt ein fettes Brennstoff-Luft-Gemisch zu selten verwendet wird, dann gewinnt ein Dieselmotor einen Vorteil in Sachen Brennstoffeffizienz, da der Brennstoffverbrauch sinkt, aber die Fähigkeit des DOC, Schadstoffe zu reinigen, wird im Vergleich zu einem konventionellen DOC nicht verbessert, da der Fett-Zustand des Brennstoff-Luft-Gemischs in den ursprünglichen Zustand, in welchem das fette Brennstoff-Luft-Gemisch noch nicht angewendet bzw. verwendet wird, zurückkehrt.
  • Um den optimalen Effekt der Verbesserung der Aktivität des DOC zu erhalten, muss deshalb ein fettes Brennstoff-Luft-Gemisch weiter (z. B. erneut) verwendet werden, wenn ein Resteffekt der Verbesserung der Aktivität des DOC noch in gewissem Maße existiert. Aus diesem Grund ist es sehr wichtig, den Zyklus (bzw. Takt) des wiederholten/erneuten Anwendens eines fetten Brennstoff-Luft-Gemischs auf den DOC entsprechend bzw. angemessen festzulegen bzw. einzustellen.
  • 1 zeigt eine Serie von Prozessen/Schritten des Festlegens eines Zyklus des wiederholten Anwendens eines fetten Brennstoff-Luft-Gemischs auf den DOC gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • In dem (Anwendungs-)Schritt des Anwendens eines fetten Brennstoff-Luft-Gemischs (S130) wird die Temperatur des vorderen Endes des DOC zwischen 250°C und 750°C gehalten, die Temperatur des (Katalysator-)Betts des DOC wird auf 800°C oder weniger gehalten, und eine Luftüberschusszahl (z. B. das Verbrennungsluftverhältnis) wird für 10 Sekunden oder weniger zwischen 0,8 und 1,0 gehalten. Dieser Schritt kann einmal oder mehrmals gemäß den folgenden Bedingungen durchgeführt werden.
  • Bei der Anwendung eines fetten Brennstoff-Luft-Gemischs steigt der Effekt der Verbesserung der Aktivität des DOC, falls die Abgastemperatur hoch ist, die Luftüberschusszahl niedrig ist und die Zeit (z. B. die Zeitdauer) des Aufrechterhaltens eines Fett-Zustands des Brennstoff-Luft-Gemischs lang ist. Wenn jedoch die Abgastemperatur, die Luftüberschusszahl und die Zeit des Aufrechterhaltens eines Fett-Zustands des Brennstoff-Luft-Gemischs vorbestimmte Werte erreichen und übersteigen, dann geht der Effekt der Verbesserung der Aktivität des DOC in Sättigung, und folglich wird der Effekt der Verbesserung der Aktivität des DOC nicht weiter verbessert. Deshalb wird der Grad eines Fett-Zustands des Brennstoff-Luft-Gemischs durch geeignetes Anpassen einer Luftüberschusszahl unter Verwendung eines Sauerstoffsensors und von Temperatursensoren gesteuert, welche sich an der Vorderseite und an der Rückseite des DOC befinden.
  • Falls die Zeit für das Aufrechterhalten eines Fett-Zustands des Brennstoff-Luft-Gemischs steigt (z. B. erhöht wird) und wenn (dann) ein Fett-Zustand des Brennstoff-Luft-Gemischs in einen Mager-Zustand des Brennstoff-Luft-Gemischs übergeht, dann reagiert Restbrennstoff, welcher im Fett-Zustand des Brennstoff-Luft-Gemischs nicht mit Luft reagiert hat, mit Restluft, welche im Mager-Zustands des Brennstoff-Luft-Gemischs nicht mit Brennstoff reagiert hat, im DOC, so dass die Temperatur im DOC schnell ansteigt bzw. ansteigen kann, wodurch eine thermische Beschädigung des DOC hervorgerufen wird bzw. werden kann. Deshalb muss die Zeit für das Aufrechterhalten eines Fett-Zustands des Brennstoff-Luft-Gemischs geeignet angepasst/eingestellt sein bzw. werden.
  • Wenn, wie oben beschrieben, in dem Schritt des Anwendens des fetten Brennstoff-Luft-Gemischs (S130) der Fett-Zustand des Brennstoff-Luft-Gemischs in einen Mager-Zustand des Brennstoff-Luft-Gemischs übergeht, dann verschwindet der Einfluss des fetten Brennstoff-Luft-Gemischs auf den DOC im Verlauf der Zeit, und folglich sinkt die Aktivität des DOC allmählich/Schritt für Schritt. In der vorliegenden Erfindung werden im Mager-Zustand des Brennstoff-Luft-Gemischs die Abgastemperatur unterhalb von 750°C gehalten und eine Luftüberschusszahl über 1 gehalten. Die Temperatur des vorderen Endes des DOC wird gemessen, wobei/während das magere Brennstoff-Luft-Gemisch aufrechterhalten wird, nachdem der Fett-Zustand des Brennstoff-Luft-Gemischs in einen Mager-Zustand des Brennstoff-Luft-Gemischs übergegangen ist. Dieser Schritt ist der Schritt des Messens der Temperatur (S150).
  • Der thermische Belastungswert wird mittels der Formel t·exp(–R/T) basierend auf der im Schritt (S150) gemessenen Temperatur berechnet. Da in der obigen Formel R ein charakteristischer Wert eines Katalysators und ein spezifischer Wert von diesem ist, verändert sich R abhängig von der Art eines Katalysators. T ist die im Schritt (S150) gemessene Temperatur des vorderen Endes des DOC und ist die absolute Temperatur. t ist das Zeitintervall, welches benötigt wird, um die thermischen Belastungswerte zu akkumulieren.
  • Der berechnete thermische Belastungswert dient als eine wichtige Kennzahl. Da der Effekt der Verbesserung der Aktivität des DOC verschwindet, wenn der DOC einer vorbestimmten oder höheren thermischen Last unterliegt, wird die Temperatur des vorderen Endes des DOC gemessen, der thermische Belastungswert basierend auf der gemessenen Temperatur berechnet, die thermischen Belastungswerte bezüglich jedem vorbestimmten Zeitpunkt (z. B. bei einem jeweiligen vorbestimmten Zeitpunkt) akkumuliert und dann der akkumulierte thermische Belastungswert mit einem vorbestimmten kritischen Wert verglichen, um es dem gemessenen thermischen Belastungswert nicht zu erlauben, den vorbestimmten Wert zu übersteigen. Dieser Schritt ist der Schritt des Ermittelns, ob der akkumulierte thermische Belastungswert größer ist als der vorbestimmte kritische Wert (S170).
  • Der kritische Wert ist ein Wert, welcher den Zeitpunkt festlegt, an dem der Schritt des Anwendens des fetten Brennstoff-Luft-Gemischs (S130) erneut durchgeführt wird, so dass das fette Brennstoff-Luft-Gemisch, welches in dem Schritt (S130) angewendet wird, in einem Zustand aufrechterhalten wird, in welchem der DOC (bzw. die Aktivität des DOC) nicht verschlechtert ist. Der kritische Wert kann sich ändern, wenn sich Bedingungen bzw. Voraussetzungen, wie z. B. der Katalysator und desgleichen, ändern.
  • Wenn als das Ergebnis des Vergleichs des akkumulierten thermischen Belastungswerts mit dem kritischen Wert im Schritt (S170) der akkumulierte thermische Belastungswert kleiner oder gleich dem kritischen Wert ist, dann wird der Schritt (S150) wiederholt ausgeführt, um kontinuierlich die thermischen Belastungswerte zu akkumulieren. Wenn der akkumulierte thermische Belastungswert den kritischen Wert hingegen übersteigt, ist ein Zyklus des Anwendens eines fetten Brennstoff-Luft-Gemischs auf den DOC abgeschlossen, und gleichzeitig ist ein Regenerationszyklus des DOC des wiederholten Durchführens des Schritts (S130) basierend auf der Zeit, welche zum Durchführen aller (z. B. vorherigen) Schritte gebraucht wird, festgelegt.
  • Wenn auf diese Weise das fette Brennstoff-Luft-Gemisch periodisch auf den DOC angewendet wird, dann werden auf diese Weise HC, SOF, Ruß, Schwefeloxid und desgleichen, welche an dem DOC adsorbiert sind, effektiv entfernt, um die Oberfläche des DOC zu reinigen, und das oxidierte Edelmetall wird reduziert, um das oxidierte Edelmetall in ursprüngliches Edelmetall umzuwandeln, um zu ermöglichen, dass das Abgas einfach an einem Katalysator adsorbiert und von dem Katalysator desorbiert, und um die Fähigkeit des DOC, CO/HC zu reinigen, zu verbessern, wodurch der DOC aktiviert wird bzw. seine Aktivität gesteigert wird. Ferner werden Nitrate, welche in Form von Ceriumnitrat vorliegen, von dem Katalysator durch die Aktivierung des DOC entfernt, um eine Migrationsreaktion (CO + H2O → H2 + CO2) zu beschleunigen, wodurch folglich CO effektiv verringert wird.
  • 2 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Festlegen (Festsetzen/Definieren/Bestimmen) eines DOC-Regenerationszyklus gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 zeigt eine Serie von Prozessen/Schritten der Regeneration eines DOC durch Ermitteln, ob der DOC regeneriert werden muss.
  • Wenn bei dem Schritt des Ermittelns, ob der DOC regeneriert werden muss (S110), ermittelt wird, dass der DOC regeneriert werden muss, dann wird der Schritt (S130) des Anwendens des fetten Brennstoff-Luft-Gemischs durchgeführt.
  • Bei dem Schritt (S130) des Anwendens des fetten Brennstoff-Luft-Gemischs wird die Temperatur des vorderen Endes des DOC zwischen 250°C und 750°C gehalten, die Temperatur des DOC auf 800°C oder weniger gehalten und die Luftüberschusszahl zwischen 0,8 und 1,0 gehalten. Um zu verhindern, dass der Effekt der Verbesserung der Aktivität des DOC in Sättigung geht, wird der Grad des Fett-Zustands des Brennstoff-Luft-Gemischs durch geeignetes Anpassen/Einstellen der Luftüberschusszahl unter Verwendung eines Sauerstoffsensors und von Temperatursensoren, welche sich an der Vorderseite und an der Rückseite des DOC befinden, gesteuert.
  • Wenn ein Fett-Zustand des Brennstoff-Luft-Gemischs ausgebildet ist durch Anwenden des fetten Brennstoff-Luft-Gemischs auf den DOC im Schritt (S130) des Anwendens des fetten Brennstoff-Luft-Gemischs, dann wird die Zeit (z. B. die Zeitdauer) der Aufrechterhaltung des Fett-Zustands des Brennstoff-Luft-Gemischs mit einem vorbestimmten fettes-Brennstoff-Luft-Gemisch-Zustand-Aufrechterhaltungswert verglichen. Dieser Schritt ist der Schritt des Ermittelns, ob der Fett-Zustand des Brennstoff-Luft-Gemischs aufrechterhalten werden soll (S190). Der fettes-Brennstoff-Luft-Gemisch-Zustand-Aufrechterhaltungswert ist ein Wert, welcher den Zeitpunkt festlegt, bei welchem bzw. bis zu welchem der Schritt des Anwendens des fetten Brennstoff-Luft-Gemischs (S130) erneut (z. B. wiederholt, andauernd, fortlaufend) durchgeführt wird, so dass das fette Brennstoff-Luft-Gemisch, welches in dem Schritt (S130) angewendet wird, in einem Zustand aufrechterhalten wird, in welchem der DOC (bzw. die Aktivität des DOC) sich nicht verschlechtert.
  • Wenn im Schritt (S190) des Ermittelns, ob der Fett-Zustand des Brennstoff-Luft-Gemischs aufrechterhalten werden soll, die Zeit der Aufrechterhaltung des Fett-Zustands des Brennstoff-Luft-Gemischs kleiner oder gleich dem fettes-Brennstoff-Luft-Gemisch-Zustand-Aufrechterhaltungswert ist, dann wird der Zustand des Brennstoff-Luft-Gemischs fett gehalten, indem wiederholt der Schritt (S130) des Anwendens des fetten Brennstoff-Luft-Gemischs durchgeführt wird. Wenn umgekehrt die Zeit der Aufrechterhaltung des Fett-Zustands des Brennstoff-Luft-Gemischs den fettes-Brennstoff-Luft-Gemisch-Zustand-Aufrechterhaltungswert übersteigt, dann ist die Regeneration des DOC abgeschlossen und gleichzeitig wird der Schritt (S110) des Ermittelns, ob der DOC regeneriert werden muss, wiederholt (z. B. erneut) durchgeführt.
  • 3 zeigt im Detail den Schritt (S110) des Ermittelns, ob der DOC regeneriert werden muss, welcher in 2 gezeigt ist. Wenn in dem Schritt (S110) ermittelt ist, dass die Regeneration eines Dieselpartikelfilters (DPF) erfolgreich war, dann wird die obige Serie von Schritten durchgeführt. Die Regeneration des DPF kann einmal oder mehrmals durchgeführt werden, so lange der DOC (z. B. die Aktivität des DOC) sich nicht verschlechtert. Nachdem die Regeneration des DPF erfolgreich durchgeführt ist, wird die obige Serie an Schritten durchgeführt.
  • 4 zeigt den Schritt des Ermittelns, ob ein DOC regeneriert werden muss, unter Verwendung der akkumulierten Fahrdistanz eines Fahrzeugs. Wenn durch Vergleichen der akkumulierten Fahrdistanz mit einer vorbestimmten kritischen Fahrdistanz festgestellt wird, dass die akkumulierte Fahrdistanz die vorbestimmte kritische Fahrdistanz übersteigt, dann wird die obige Serie an Schritten durchgeführt. Die kritische Fahrdistanz ist so eingestellt, dass der DOC (z. B. die Aktivität des DOC) sich in dem Schritt (Silo) des Ermittelns, ob der DOC regeneriert werden muss, nicht (übermäßig) verschlechtert. Ferner kann die Aktivierung des DOC optimiert werden durch Durchführen des Schritts des Vergleichens der akkumulierten Fahrdistanz mit der vorbestimmten kritischen Fahrdistanz, wenn die Rußmenge, welche in dem DPF eines Fahrzeugs gesammelt ist, kleiner oder gleich einer vorbestimmten Menge ist.
  • 5 zeigt den Schritt des Ermittelns, ob der DOC regeneriert werden muss, unter Verwendung des akkumulierten Brennstoffverbrauchs eines Fahrzeugs (z. B. der verbrauchten Brennstoffmenge). In dem Schritt (S110) des Ermittelns, ob der DOC regeneriert werden muss, wird der akkumulierte Brennstoffverbrauch eines Fahrzeugs mit einem vorbestimmten kritischen Wert des Brennstoffverbrauchs verglichen. Wenn festgestellt wird, dass der akkumulierte Brennstoffverbrauch den vorbestimmten kritischen Wert des Brennstoffverbrauchs übersteigt, dann wird die obige Serie an Schritten durchgeführt. Der kritische Wert des Brennstoffverbrauchs wird zuvor eingestellt, so dass der DOC (z. B. die Aktivität des DOC) sich nicht verschlechtert. Ferner kann die Aktivierung des DOC optimiert werden durch Durchführen des Schritts des Vergleichens des akkumulierten Brennstoffverbrauchs davon mit dem vorbestimmten kritischen Wert des Brennstoffverbrauchs, wenn die Rußmenge, welche in dem DPF eines Fahrzeugs gesammelt ist, kleiner oder gleich einer vorbestimmten Menge ist.
  • Wenn, wie oben beschrieben, das fette Brennstoff-Luft-Gemisch wiederholt für eine vorbestimmte Zeitdauer auf den DOC aufgebracht/angewendet wird, dann kann der DOC effektiv CO/HC sogar bei niedrigen Temperaturen reinigen, wodurch folglich effizient den Abgasregulierungen der Euro-6-Norm entsprochen wird. Wenn ferner das fette Brennstoff-Luft-Gemisch bei einer Temperatur, welche niedriger ist als die (z. B. Temperatur zur) Entschwefelung, für eine kurze Zeitdauer auf den DOC angewandt wird, kann der DOC effektiv aktiviert werden, so dass die Effizienz des DOC bei niedrigen Temperaturen steigt, wodurch die Kosten des DOC reduziert werden.
  • Die Erfindung stellt, wie oben beschrieben, ein Verfahren zum Festlegen eines DOC-Regenerationszyklus durch Zuführen eines fetten Brennstoff-Luft-Gemischs bereit. Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird das Edelmetall eines Katalysators reduziert, so dass das Abgas einfach an dem DOC adsorbiert und von diesem desorbiert, wodurch die Fähigkeit des DOC, CO und HO zu oxidieren, um das Abgas schlussendlich zu reinigen, verbessert wird. Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird ferner ein fettes Brennstoff-Luft-Gemisch in einem geeigneten Zyklus zugeführt, so dass die Verschlechterung der Brennstoffeffizienz minimiert wird, wodurch die Materialkosten des DOC minimiert werden.
  • Zur Erleichterung der Erklärung und genauen Definition in den beigefügten Ansprüchen werden die Begriffe obere(r) oder untere(r), etc. dazu verwendet, um Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug auf deren jeweiligen Positionen, wie sie den Zeichnungen gezeigt sind, zu beschreiben.
  • Die vorhergehende Beschreibung von bestimmten beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung diente dem Zweck der Darstellung und Beschreibung. Sie sind nicht dazu gedacht, erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf genau die offenbarten Formen zu beschränken, und offensichtlich sind viele Änderungen und Abwandlungen vor dem Hintergrund der obigen Lehre möglich. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Grundsätze der Erfindung und ihre praktische Anwendbarkeit zu beschreiben, um es dadurch dem Fachmann zu erlauben, verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, sowie verschiedene Alternativen und Abwandlungen davon, herzustellen und anzuwenden. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche definiert wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • KR 10-2012-0091596 [0001]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • Euro-6-Fahrzeugabgasnorm wird ab 2014 [0004]
    • Euro-5-Norm [0004]
    • Euro-6-Norm [0039]

Claims (20)

  1. Ein Verfahren zum Festlegen eines DOC(Dieseloxidationskatalysator)-Regenerationszyklus eines Fahrzeugs, welches die Schritte aufweist: Anwenden eines fetten Brennstoff-Luft-Gemischs auf einen DOC, um eine Zusammensetzung eines Brennstoff-Luft-Gemischs zu steuern (S130), Messen einer Temperatur eines vorderen Endes des DOC, wenn die Zusammensetzung des Brennstoff-Luft-Gemischs mager wird/ist (S150), Berechnen eines thermischen Belastungswerts basierend auf der in dem Messschritt (S150) gemessenen Temperatur, nachdem die Zusammensetzung des Brennstoff-Luft-Gemischs mager geworden ist, Akkumulieren des berechneten thermischen Belastungswerts bezüglich eines jeden vorbestimmten Zeitpunkts, und dann Vergleichen des akkumulierten thermischen Belastungswerts mit einem vorbestimmten kritischen Wert, um zu ermitteln, ob der akkumulierte thermische Belastungswert den vorbestimmten kritischen Wert übersteigt (S170), und wiederholtes Durchführen des Messschritts (S150), wenn der akkumulierte thermische Belastungswert kleiner oder gleich dem kritischen Wert ist, und Festlegen eines Zyklus des wiederholten Durchführens des Anwendungsschritts (S130) basierend auf der Zeit, welche benötigt wird, um alle Schritte durchzuführen, wenn der akkumulierte thermische Belastungswert den vorbestimmten kritischen Wert übersteigt.
  2. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei bei dem Anwendungsschritt (S130) eine Temperatur eines vorderen Endes des DOC zwischen 250°C und 750°C gehalten wird.
  3. Das Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei bei dem Anwendungsschritt (S130) eine Temperatur eines Bette des DOC unter 800°C gehalten wird.
  4. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1–3, wobei bei dem Anwendungsschritt (S130) eine Luftüberschusszahl zwischen 0,8 und 1,0 gehalten wird.
  5. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1–4, wobei in dem Berechnungsschritt (S170) der thermische Belastungswert mittels der Formel t·exp(–R/T) berechnet wird, wobei R ein charakteristischer Wert eines Katalysators, T eine im Messschritt (S150) gemessene absolute Temperatur des vorderen Endes des DOC und t ein Zeitintervall ist, welches benötigt wird, um die thermischen Belastungswerte zu akkumulieren.
  6. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1–5, wobei in dem Berechnungsschritt (S170) der kritische Wert ein Wert ist, welcher den Zeitpunkt festlegt, an dem der Schritt des Anwendens des fetten Brennstoff-Luft-Gemischs (S130) erneut durchgeführt wird, so dass das fette Brennstoff-Luft-Gemisch, welches in dem Anwendungsschritt (S130) angewendet wird, in einem Zustand aufrechterhalten wird, in welchem der DOC sich nicht verschlechtert.
  7. Ein Verfahren zum Festlegen eines DOC-Regenerationszyklus eines Fahrzeugs, welches die Schritte aufweist: Ermitteln, ob ein DOC regeneriert werden muss (S110), Anwenden eines fetten Brennstoff-Luft-Gemischs auf den DOC, um eine Zusammensetzung eines Brennstoff-Luft-Gemischs zu steuern, wenn ermittelt worden ist, dass der DOC regeneriert werden muss (S130), Vergleichen der Zeit der Aufrechterhaltung des Fett-Zustands des Brennstoff-Luft-Gemischs mit einem vorbestimmten fettes-Brennstoff-Luft-Gemisch-Zustand-Aufrechterhaltungswert, wenn der Fett-Zustand des Brennstoff-Luft-Gemischs ausgebildet ist durch Anwenden des fetten Brennstoff-Luft-Gemischs auf den DOC im Anwendungsschritt (S130), um zu ermitteln, ob die Zeit der Aufrechterhaltung des Fett-Zustands des Brennstoff-Luft-Gemischs den fettes-Brennstoff-Luft-Gemisch-Zustand-Aufrechterhaltungswert übersteigt (S190), und wiederholtes Durchführen des Schritts (S130) des Anwendens des fetten Brennstoff-Luft-Gemischs, wenn die Zeit der Aufrechterhaltung des Fett-Zustands des Brennstoff-Luft-Gemischs kleiner oder gleich dem fettes-Brennstoff-Luft-Gemisch-Zustand-Aufrechterhaltungswert ist, und wiederholtes Durchführen des Ermittlungsschritts (S110), ob der DOC regeneriert werden muss, wenn die Zeit der Aufrechterhaltung des Fett-Zustands des Brennstoff-Luft-Gemischs den fettes-Brennstoff-Luft-Gemisch-Zustand-Aufrechterhaltungswert übersteigt.
  8. Das Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei in dem Ermittlungsschritt (S110), wenn ermittelt wird, dass die Regeneration eines Dieselpartikelfilters (DPF) abgeschlossen ist/wurde, die obige Serie von Schritten durchgeführt wird.
  9. Das Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei die obige Serie von Schritten immer dann durchgeführt wird, wenn die Regeneration des DPF mehrmals durchgeführt worden ist.
  10. Das Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei in dem Ermittlungsschritt (S110), wenn eine Fahrdistanz eines Fahrzeugs mit einer vorbestimmten kritischen Fahrdistanz verglichen wird, um festzustellen, dass die Fahrdistanz die kritische Fahrdistanz übersteigt, die obige Serie von Schritten durchgeführt wird.
  11. Das Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei in dem Ermittlungsschritt (S110), wenn der Brennstoffverbrauch während des Betriebs des Fahrzeugs mit einem vorbestimmten kritischen Wert des Brennstoffverbrauchs verglichen wird, um festzustellen, dass der Brennstoffverbrauch den kritischen Wert des Brennstoffverbrauchs übersteigt, die obige Serie von Schritten durchgeführt wird.
  12. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7–11, wobei bei dem Anwendungsschritt (S130) eine Temperatur eines vorderen Endes des DOC zwischen 250°C und 750°C gehalten wird.
  13. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7–12, wobei bei dem Anwendungsschritt (S130) eine Temperatur eines Betts des DOC unter 800°C gehalten wird.
  14. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7–13, wobei bei dem Anwendungsschritt (S130) eine Luftüberschusszahl zwischen 0,8 und 1,0 gehalten wird.
  15. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 7–14, wobei der fettes-Brennstoff-Luft-Gemisch-Zustand-Aufrechterhaltungswert ein Wert ist, welcher den Zeitpunkt festlegt, bis zu welchem der Schritt (S130) des Anwendens des fetten Brennstoff-Luft-Gemischs erneut durchgeführt wird, so dass das fette Brennstoff-Luft-Gemisch, welches in dem Anwendungsschritt (S130) angewendet wird, in einem Zustand aufrechterhalten wird, in welchem der DOC sich nicht verschlechtert.
  16. Das Verfahren nach Anspruch 10, wobei die kritische Fahrdistanz ein Wert ist, welcher den Zeitpunkt festlegt, an welchem der Schritt (S130) des Anwendens des fetten Brennstoff-Luft-Gemischs erneut durchgeführt wird, so dass der DOC sich in dem Schritt (S110) des Ermittelns, ob der DOC regeneriert werden muss, nicht verschlechtert.
  17. Das Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei die Fahrdistanz mit der kritischen Fahrdistanz verglichen wird, wenn eine Rußmenge, welche in dem DPF eines Fahrzeugs gesammelt ist, kleiner oder gleich einer vorbestimmten Menge ist.
  18. Das Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei der kritische Wert des Brennstoffverbrauchs ein Wert ist, welcher den Zeitpunkt festlegt, an welchem der Schritt (S130) des Anwendens des fetten Brennstoff-Luft-Gemischs erneut durchgeführt wird, so dass der DOC sich in dem Schritt (S110) des Ermittelns, ob der DOC regeneriert werden muss, nicht verschlechtert.
  19. Das Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei der Brennstoffverbrauch mit dem kritischen Wert des Brennstoffverbrauchs verglichen wird, wenn eine Rußmenge in dem Dieselpartikelfilter eines Fahrzeugs kleiner oder gleich einer vorbestimmten Menge ist.
  20. Ein Verfahren zur Regeneration eines DOC eines Fahrzeugs, welches den Schritt aufweist: wiederholtes Anwenden (S130) eines fetten Brennstoff-Luft-Gemischs auf einen DOC.
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