DE102017214898B4 - Reformiersystem und Reformierstörungs-Diagnoseverfahren unter Verwendung eines Drucksensors - Google Patents

Reformiersystem und Reformierstörungs-Diagnoseverfahren unter Verwendung eines Drucksensors Download PDF

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Abstract

Reformiersystem, mit:einem Motor (10), der zum Verbrennen von reformiertem Gas zum Erzeugen von mechanischer Leistung geeignet ist;einer Einlassleitung (5), die mit dem Motor (10) verbunden ist, zum Zuführen des reformierten Gases und von Luft zu dem Motor (10);einer Abgasleitung (15), die mit dem Motor (10) verbunden ist, zum Zirkulieren von Abgas, das von dem Motor (10) ausgestoßen wird;einem Reformer(20), der bei einer Abgasrückführ(AGR)-Leitung (17) vorgesehen ist, die von der Abgasleitung (15) abzweigt und das Abgas mit Kraftstoff mischt, zum Reformieren des mit dem Abgas gemischten Kraftstoffs;einem Frontenddrucksensor (22), der bei der AGR-Leitung (17) eines vorderen Endabschnitts des Reformers (20) vorgesehen ist und dazu geeignet ist, einen Druck des Abgases des vorderen Endabschnitts des Reformers (20) zu messen;einem Rückenddrucksensor (24), der bei der AGR-Leitung (17) eines hinteren Endabschnitts des Reformers (20) vorgesehen ist und dazu geeignet ist, einen Druck des Abgases des hinteren Endabschnitts des Reformers (20) zu messen; undeiner Reformiersteuerung, die dazu geeignet ist, zu ermitteln, ob ein Reformieren fortgesetzt wird auf Basis einer Druckdifferenz zwischen dem vorderen Endabschnitt und dem hinteren Endabschnitt des Reformers (20), die durch die Frontend- und die Rückendsensoren (22, 24) gemessen wird.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Reformiersystem und ein Reformierstörungs-Diagnoseverfahren. Spezifischer bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Reformiersystem, welches überwacht, ob ein Betrieb beim Reformieren normal ist oder nicht unter Verwendung der Druckdifferenz zwischen vorderen und hinteren Endabschnitten des Reformers, und auf ein Reformierstörungs-Diagnoseverfahren.
  • Beschreibung der verwandten Technik
  • Im Allgemeinen ist ein Abgasrückführungs(AGR)-System ein System, welches in einem Fahrzeug zum Verringern von schädlichem Abgas angeordnet ist.
  • Abgasrückführungssysteme sind dazu geeignet, eine Sauerstoffmenge in einem Mixer zu reduzieren, indem ein Teil des Abgases, das von dem Motor ausgestoßen wird, umgewälzt wird, reduzieren Emissionen, und reduzieren toxische Substanzen in dem Abgas.
  • Zudem weist das von dem Motor ausgestoßene Abgas eine hohe Temperatur auf, und daher kann die Motoreffizienz verbessert werden, indem die thermische Energie des Abgases genutzt wird.
  • Indes ist ein Kraftstoff-Reformer eine Einrichtung, welche Kraftstoffeigenschaften unter Verwendung eines Katalysators („catalyst“) verändert. Ein Kraftstoff-Reformer kann eingesetzt werden zum Erhöhen einer Verbrennungseffizienz oder zum Aktivieren eines Nachbehandlungssystems.
  • Um zu bestätigen, ob der Kraftstoff-Reformer normal betrieben wird oder nicht, müssen Wasserstoff- und Kohlenstoffmonoxidgas, die von dem Kraftstoff-Reformer erzeugt werden, mittels eines teuren Gasanalysators gemessen werden. Der teure Gasanalysator weist keine Massenproduktivität auf und kann nicht in Echtzeit bestätigen, ob der Kraftstoff-Reformer normal betrieben wird oder nicht, und er ist daher unwirtschaftlich.
  • Die in diesem Abschnitt zum Hintergrund der Erfindung offenbarte Information dient lediglich der Förderung des Verständnisses des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und sollte nicht als ein Zugeständnis oder irgendeine Form von Vorschlag angesehen werden, dass diese Information den Stand der Technik bildet, der dem Fachmann bereits bekannt ist.
  • Die DE 10 2004 051 121 A1 offenbart eine Brennkraftmaschine, die in der Lage ist, einen Anteil von in einem Abgas einer Brennkammer enthaltenen Brennstoff zu reformierenund wiederzugewinnen, mit einem Abgasdurchtritt, bei dem Abgas aus der Brennkammer fließt; einem Reformer, der eine Reformierungsreaktionskammer mit einem Brennstoffreformierungskatalysator hat; einem Verzweigungsdurchtritt, der von dem Abgasdurchtritt bei dem Verzweigungsabschnitt abzweigt, der stromaufwärts von dem Reformer bereitgestellt ist, und Abgas zu der Reformierungsreaktionskammer richtet; und einem Nebenluftzufuhrelement und einen Abgasreinigungskatalysator, die als Brennstoffentfernungseinrichtung dienen und die stromabwärts von dem Verzweigungsabschnitt bereitgestellt sind. Allerdings offenbart die DE 10 2004 051 121 A1 nicht eine Reformiersteuerung, die dazu geeignet ist, zu ermitteln, ob ein Reformieren fortgesetzt wird auf Basis einer Druckdifferenz zwischen einem vorderen Endabschnitt und einem hinteren Endabschnitt des Reformers, die durch Front- und Rückendsensoren gemessen werden.
  • Die DE 10 2014 118 077 A1 offenbart ein Abgasrückführung(AGR)-Steuerverfahren eines Verbrennungsmotorsystems, umfassend: Steuern eines Öffnungsgrads eines Einlassdrosselventils, welches Frischluft, die durch eine Einlassleitung strömt, und Rückführungsabgas, das von einer Abgasleitung zu einer Einlassleitung rezirkuliert wird, steuert, und Kompensieren des Öffnungsgrads des Einlassdrosselventils mittels eines Ladedrucks stromabwärts von einem Turbolader und/oder einer Einlassströmungsrate der Einlassleitung. Die DE 10 2014 118 077 A1 offenbart jedoch keinen AGR-Reformer, der bei einer Abgasrückführ(AGR)-Leitung vorgesehen wäre, die von einer Ableitung abzweigt und das Abgas mit Kraftstoff mischt, zum Reformieren von mit Abgas gemischten Kraftstoffs. Somit offenbart die DE 10 2014 118 077 A1 auch nicht das Messen von Druck von Abgas bei Endabschnitten eines Reformers und offenbart ebenfalls nicht eine Reformiersteuerung, die dazu geeignet ist, zu ermitteln, ob ein Reformieren fortgesetzt wird auf Basis einer Druckdifferenz zwischen einem vorderen Endabschnitt und einem hinteren Endabschnitt des Reformers, die durch Front- und Rückendsensoren gemessen werden.
  • Kurze Zusammenfassung
  • Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf das Bereitstellen eines Reformiersystems und eines Reformierstörungs-Diagnoseverfahrens bzw. Reformierfehlfunktion-Diagnoseverfahrens, welches in Echtzeit bestätigen kann, ob der Reformierer normal betätigt wird oder nicht und eine Kraftstoffeinspritzung des Reformers in einem Fall eines abnormalen Betriebs stoppt.
  • Ein Reformiersystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist einen Motor auf, der reformiertes Gas verbrennt, um mechanische Leistung zu erzeugen; eine Einlassleitung, die mit dem Motor verbunden ist, um reformiertes Gas und Luft zu dem Motor zuzuführen; eine Abgasleitung, die mit dem Motor verbunden ist, um Abgas zu zirkulieren, das von dem Motor ausgestoßen wird; einen Reformer, der bei einer Abgasrückführungs(AGR)-Leitung vorgesehen ist, die von der Abgasleitung abzweigt und das Abgas mit Kraftstoff mischt, um den mit dem Abgas gemischten Kraftstoff zu reformieren; einen Frontend-Drucksensor, der bei der AGR-Leitung des vorderen Endabschnitts des Reformers vorgesehen ist und dazu geeignet ist, den Druck des Abgases des vorderen Endabschnitts des Reformers zu messen; einen Rückend-Drucksensor, der bei der AGR-Leitung des hinteren Endabschnitts des Reformers vorgesehen ist und dazu geeignet ist, den Druck des Abgases des hinteren Endabschnitts des Reformers zu messen; und eine Reformingsteuerung, die dazu gesteuert ist, zu ermitteln, ob Reformieren fortgesetzt wird oder nicht auf Basis einer Druckdifferenz zwischen dem vorderen Endabschnitt und dem hinteren Endabschnitt des Reformers, gemäß der Messung durch die Frontendabschnitt- und die Rückendabschnitt-Sensoren.
  • Das Reformiersystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ferner einen Kompressor aufweisen, der mit der Einlassleitung verbunden ist, und der zum Komprimieren des reformierten Gases und von Luft, die zu dem Motor zugeführt werden, geeignet ist; und eine Turbine, die mit der Abgasleitung verbunden ist, welche dazu geeignet ist, durch das Abgas rotiert zu werden, um Leistung zu erzeugen.
  • Das Reformiersystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann ferner einen Katalysator aufweisen, der bei der Abgasleitung eines hinteren Abschnitts der AGR-Leitung angeordnet ist und der das Stick- bzw. Stickstoffoxid reinigt bzw. purifiziert, das in dem Abgas enthalten ist.
  • Der Katalysator kann eine Mager-NOx-Falle („lean NOx trap“; LNT) aufweisen, welche das Stickstoffoxid einfängt, das in dem Abgas enthalten ist, in einem mageren Zustand und den eingefangenen Stickstoff in einem fetten Zustand desorbiert, und auch das in dem Abgas enthaltene Stickstoffoxid oder das desorbierte Stickstoffoxid wiederherstellt.
  • Der Katalysator kann einen selektiven katalytischen Reduktor („selective catalytic reducer“; SCR) aufweisen, der das in dem Abgas enthaltene Stickstoffoxid unter Verwendung eines Reduktionsmittels widerherstellt.
  • Bei der AGR-Leitung können ein AGR-Kühler, der zum Kühlen des reformierten Gases geeignet ist, und ein AGR-Ventil, das bei einem hinteren Endabschnitt des AGR-Kühlers angeordnet ist und eine Strömungsrate des reformierten Gases einstellt, angeordnet sein.
  • Der Reformer kann bei einem vorderen Abschnitt des AGR-Kühlers in der AGR-Leitung angeordnet sein.
  • Der Hinterend-Drucksensor kann zwischen dem Reformer und dem AGR-Kühler angeordnet sein.
  • Die Reformiersteuerung kann einen Betrieb des Reformers fortsetzen, wenn ein Wert, der ermittelt wird, in dem der Druck des vorderen Endabschnitt des Reformers von dem Druck des hinteren Endabschnitt des Reformers subtrahiert wird, einen Wert übersteigt, der ermittelt wird, indem der Druck des vorderen Endabschnitts des Reformers von dem Druck des hinteren Endabschnitts des Reformers subtrahiert wird, bevor das Reformieren gestartet wird, und einen Betrieb des Reformers und eine Kraftstoffeinspritzung des Reformers stoppen, wenn ein Wert, der ermittelt wird, indem der Druck des vorderen Endabschnitts des Reformers von dem Druck des hinteren Endabschnitts des Reformers subtrahiert wird, identisch ist mit oder geringer ist als ein Wert, der ermittelt wird, indem der Druck des vorderen Endabschnitts des Reformers von dem Druck des hinteren Endabschnitts des Reformers subtrahiert wird, bevor das Reformieren gestartet wird.
  • Das Reformiersystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ferner eine Reformerstörungs-Warnleuchte aufweisen, die einen Warnalarm erzeugt, wenn ein Wert, der ermittelt wird, indem der Druck des vorderen Endabschnitts des Reformers von dem Druck des hinteren Endabschnitts des Reformers subtrahiert wird, identisch ist mit einem oder geringer ist als ein Wert, der ermittelt wird, indem der Druck des vorderen Endabschnitts des Reformers von dem Druck des hinteren Endabschnitts des Reformers subtrahiert wird, bevor das Reformieren gestartet wird.
  • Die Betriebsbedingung des Motors können Umdrehungen pro Minute (UpM) des Motors und ein Motormoment sein.
  • Indes umfasst ein Reformerstörungsdiagnoseverfahren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung: Erfassen einer Betriebsbedingung eines Motors; Betätigen des Reformers; Messen von jeweiligen Druck der vorderen und hinteren Endabschnitte des Reformers mit Drucksensoren des vorderen und hinteren Endabschnitts des Reformers; Ermitteln einer Differenz zwischen den Drücken der vorderen und hinteren Endabschnitte des Reformers und Vergleichen der Differenz mit einer Differenz zwischen den Drücken der vorderen und hinteren Endabschnitte des Reformers, bevor das Reforming bzw. Reformieren gestartet wird; Stoppen einer Kraftstoffeinspritzung des Reformers, wenn ein Wert, der ermittelt wird, indem der Druck des vorderen Endabschnitts des Reformers von dem Druck des hinteren Endabschnitts des Reformers subtrahiert wird, identisch ist mit einem oder geringer ist als ein Wert, der ermittelt wird, indem der Druck des vorderen Endabschnitts des Reformers von dem Druck des hinteren Endabschnitts des Reformers subtrahiert wird, bevor das Reforming gestartet wird; und Erzeugen eines Warnalarms mit einer Reformer-Störungswarnleuchte.
  • Das Reformer-Störungs-Diagnoseverfahren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ferner umfassen: kontinuierliches Betätigen des Reformers, wenn ein Wert, der ermittelt wird, in dem der Druck des vorderen Endabschnitts des Reformers von dem Druck des hinteren Endabschnitts des Reformers subtrahiert wird, einen Wert überschreitet, der ermittelt wird, indem der Druck des vorderen Endabschnitts des Reformers von dem Druck des hinteren Endabschnitts des Reformers subtrahiert wird, bevor das Reforming gestartet wird.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann mittels einer Messung von Druck des vorderen und des hinteren Endabschnitts des Kraftstoffreformers überwacht werden, ob der Reformer normal betrieben wird oder nicht.
  • Zudem kann gegen eine Kraftstoffverbrauch-Verschlechterung vorgebeugt werden und ein Katalysator des Reformers kann geschützt werden, indem ein Betrieb des Kraftstoffreformers durch eine Diagnosekraftstoff-Reformerstörung gestoppt wird.
  • Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung weisen andere Eigenschaften und Vorteile auf, die ersichtlich werden anhand oder näher erklärt sind in den begleitenden Figuren, die hierin vorgesehen sind, und in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, die gemeinsam dazu dienen, gewisse Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu erklären.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine schematische Ansicht, die ein Reformiersystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 2 ist ein Flussdiagramm, das ein Reformerstörungs-Diagnoseverfahren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 3 ist eine Grafik, die zeigt, ob der Reformer normal betrieben wird oder nicht gemäß einem Druck der vorderen und hinteren Endabschnitte des Reformers gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Es ist zu verstehen, dass die begleitenden Figuren nicht notwendigerweise skaliert sind, und dass sie eine etwas vereinfachte Darstellung von verschiedenen Eigenschaften sind, welche die Grundprinzipien der Erfindung illustrieren. Die spezifischen Gestaltungsmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie hierin offenbart, einschließlich beispielsweise von spezifischen Abmessungen, Orientierungen, Positionierungen und Formen werden teilweise durch die spezifisch vorgesehene Anwendung und Verwendungsumgebung festgelegt.
  • Bezugszeichen in den Figuren beziehen sich durch die verschiedenen Figuren der Zeichnungen hin auf dieselben oder äquivalente Teile der vorliegenden Erfindung.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Nun wird detailliert auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, Beispiele welcher in den begleitenden Figuren gezeigt sind und nachstehend beschrieben werden. Während die Erfindung in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, ist zu verstehen, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu gedacht ist, die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Im Gegenteil dazu ist die Erfindung dazu vorgesehen, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abzudecken, sondern auch verschiedene Alternative, Abwandlungen, Äquivalente und andere Ausführungsformen, die in den Rahmen und Bereich der Erfindung fallen können, wie durch die begleitenden Ansprüche definiert.
  • Es ist zu verstehen, dass wenn ein Element eine Schicht, einen Film, einen Bereich oder ein Substrat aufweist und als „auf“ einem weiteren Element sich dieses direkt auf dem anderen Element befinden kann oder dazwischenliegende Elemente vorhanden sein können.
  • Ein Reformiersystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
  • 1 ist eine schematische Ansicht, die ein Reformiersystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Unter Bezugnahme auf 1 weist ein Reformiersystem einen Motor 10, eine Einlassleitung 5, eine Abgasleitung 15, einen Reformer 20, einen Frontenddrucksensor 22, einen Rückenddrucksensor 24 und eine Reformiersteuerung auf.
  • Der Motor 10 verbrennt eine Kraftstoff-Luftmischung, um chemische Energie in mechanische Energie umzuwandeln. Der Motor 10 ist mit einem Einlasskrümmer verbunden, um die Luft in einer Brennkammer aufzunehmen, und ist mit einem Abgaskrümmer verbunden, wobei Abgas in dem Verbrennungsprozess erzeugt wird und in dem Abgaskrümmer gesammelt wird und nach außen ausgestoßen wird. Ein Injektor ist in der Brennkammer angebracht, um den Kraftstoff in die Brennkammer einzuspritzen.
  • Ein Dieselmotor wird beispielhaft verwendet, es kann aber auch ein mager verbrennender Benzinmotor verwendet werden. In einem Fall, in welchem der Benzinmotor verwendet wird, strömt die Kraftstoff-Luftmischung in die Brennkammer durch den Einlasskrümmer, und eine Zündkerze ist bei einem oberen Abschnitt der Brennkammer angebracht. In einem Fall, in welchem der Benzinmotor verwendet wird, strömt die Kraftstoff-Luftmischung in die Brennkammer durch den Einlasskrümmer, und eine Zündkerze ist bei einem oberen Abschnitt der Brennkammer angebracht.
  • Zudem weisen Motor verschiedene Verdichtungsverhältnisse auf, vorzugsweise ein Verdichtungsverhältnis, das identisch ist mit oder geringer ist als 16,5.
  • Die Einlassleitung 5 ist mit einem Eingang des Motors 10 verbunden, um reformiertes Gas und Luft zu dem Motor 10 zuzuführen, und die Abgasleitung 15 ist mit dem Ausgang des Motors 10 verbunden, um von dem Motor 10 ausgestoßenes Abgas zu zirkulieren.
  • Ein Teil des von dem Motor 10 ausgestoßenen Abgases wird dem Motor 10 erneut zugeführt durch die AGR-Leitung 17. Zudem ist die AGR-Leitung 17 mit dem Einlasskrümmer verbunden, sodass die Verbrennungstemperatur durch Mischen eines Teils des Abgases mit Luft gesteuert wird. Die vorliegende Verbrennungstemperatursteuerung wird durch Einstellen der Abgasmenge durchgeführt, die dem Einlasskrümmer zugeführt wird. Dementsprechend kann ein AGR-Ventil 26 zum Einstellen der Strömungsrate des reformierten Gases geeignet ist, bei der AGR-Leitung 17 angeordnet sein.
  • Ein Abgasrückführungssystem, das durch die AGR-Leitung 17 realisiert ist, führt einen Teil des Abgases zu dem Einlasssystem zu und strömt es in die Brennkammer, wenn die Ausstoßmenge des Stickstoffoxids reduziert werden muss in Abhängigkeit einer Betriebsbedingung. Dann verdichtet das Abgas, welches ein inertes Gas darstellt, dessen Volumen sich nicht verändert, die Dichte der Kraftstoff-Luftmischung und die Flammenausbreitungsgeschwindigkeit wird während dem Verbrennen des Kraftstoffs reduziert. Daher wird die Verbrennungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs reduziert und eine Eskalation der Verbrennungstemperatur wird reduziert, um die Erzeugung des Stickstoffoxids zu verzögern.
  • Der Reformer 20 ist bei der AGR-Leitung 17 angeordnet, die von der Abgasleitung 15 abzweigt, und mischt das Abgas mit Kraftstoff, um den mit dem Abgas gemischten Kraftstoff zu reformieren.
  • Der Reformer 20 kann einen Einlass aufweisen, bei dem das Abgas einströmt, einen Mischabschnitt, bei dem das Abgas und Kraftstoff gemischt werden, einen Reformierabschnitt, bei dem der Kraftstoff reformiert wird und einen Auslass, bei dem das reformierte Gas ausströmt.
  • Der Fronentdrucksensor 22 ist bei der AGR-Leitung 17 des vorderen Endabschnitts des Reformers 20 vorgesehen und kann den Druck des Abgases des vorderen Endabschnitts des Reformers 20 messen.
  • Der Rückenddrucksensor 24 ist bei der AGR-Leitung 17 des hinteren Endabschnitts des Reformers 20 vorgesehen und kann den Druck des Abgases des vorderen Endabschnitts des Reformers 20 messen.
  • Indes kann das Reformiersystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ferner einen Kompressor 6 aufweisen, der mit der Einlassleitung 5 verbunden ist und dazu geeignet ist, das reformierte Gas und Luft zum Zuführen zu dem Motor 10 zu komprimieren, und eine Turbine 7 die mit der Abgasleitung 15 verbunden ist, wobei die Turbine 7 dazu geeignet ist, durch das Abgas gedreht zu werden, um Leistung zu erzeugen.
  • Zudem kann das Reformiersystem einen Zwischenkühler 8 aufweisen, der mit dem Kompressor 6 verbunden ist und dazu geeignet ist, Luft und reformiertes Gas, das in die Einlassleitung 5 des Motors 10 zurückströmt, zu kühlen, und ein Drosselventil 9, welches zum Einstellen der Strömungsrate der Luft und des reformierten Gases geeignet ist.
  • Zudem kann das Reformiersystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ferner einen Katalysator 30 aufweisen, der bei der Abgasleitung 15 des hinteren Abschnitts der AGR-Leitung 17 angeordnet ist, und der dazu geeignet ist, das Stick- bzw. Stickstoffoxid das enthalten ist, zu purifizieren bzw. zu reinigen.
  • Der Katalysator 30 kann eine magere NOx-Falle (LNT) aufweisen, welche das Stickstoffoxid einfängt, das in dem Abgas enthalten ist, in einem mageren Zustand, die den eingefangenen Stickstoff in einem fetten Zustand desorbiert, und das in dem Abgas enthaltene Stickstoffoxid oder das desorbierte Stickstoffoxid wiederherstellt („restores“). Die LNT kann Kohlenstoffmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoff (HC) oxidieren, die in dem Abgas enthalten sind. Hier ist zu verstehen, dass der Kohlenwasserstoff verwendet wird, um Bestandteile anzugeben, die Kohlenstoff und Wasserstoff aufweisen, in dem Abgas und dem Kraftstoff.
  • Der Katalysator 30 kann zudem einen selektiven katalytischen Reduktor (SCR) aufweisen, der das in dem Abgas enthaltene Stickstoffoxid unter Verwendung eines Reduktionsmittels widerherstellt. Das Reduktionsmittel kann Urea bzw. Harnstoff sein, der von einem Injektionsmodul eingespritzt wird.
  • Ein Abgasdruck-Steuerventil 32, welches die Strömungsrate des Abgases einstellt, kann bei einem hinteren Endabschnitt des Katalysators 30 in der Abgasleitung 15 vorgesehen sein.
  • Indes können bei der AGR-Leitung 17 ein AGR-Kühler 25, der das reformierte Gas kühlt, und ein AGR-Ventil 26, das bei einem hinteren Endabschnitt des AGR-Kühlers 25 angeordnet ist und eine Strömungsrate des reformierten Gases einstellt, angeordnet sein.
  • Zum vorliegenden Zeitpunkt kann der Reformer 20 bei einem vorderen Abschnitt des AGR-Kühlers 25 in der AGR-Leitung 17 angeordnet sein, und der Rückenddrucksensor 24 kann zwischen dem Reformer 20 und dem AGR-Kühler 25 angeordnet sein.
  • Indes ist die Reformiersteuerung dazu geeignet, zu ermitteln, ob ein Reformieren fortgeführt wird oder nicht auf Basis einer Druckdifferenz zwischen dem vorderen Endabschnitt und dem hinteren Endabschnitt der Reformers 20, wie durch den vorderen Endabschnitt- und den hinteren Endabschnittsensor 22 und 24 gemessen.
  • Die Reformiersteuerung setzt einen Betrieb des Reformers fort, wenn ein Wert, der ermittelt wird, indem der Druck des vorderen Endabschnitts des Reformers 20 subtrahiert wird, einen Wert überschreitet, der ermittelt wird, indem der Druck des vorderen Endabschnitts des Reformers 20 von dem Druck des hinteren Endabschnitts der Reformers 20 subtrahiert wird, bevor das Reformieren gestartet wird. Zudem stoppt die Reformiersteuerung einen Betrieb des Reformers 20 und eine Kraftstoffeinspritzung des Reformers, wenn ein Wert, der ermittelt wird indem der Druck des vorderen Endabschnitts des Reformers 20 von dem Druck des hinteren Endabschnitts des Reformers 20 subtrahiert wird, identisch ist mit einem oder geringer ist als ein Wert, der ermittelt wird, indem der Druck des vorderen Endabschnitts des Reformers 20 von dem Druck des hinteren Endabschnitts des Reformers 20 subtrahiert wird, bevor das Reformieren gestartet wird.
  • Zudem kann das Reformiersystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ferner eine Reformerstörungs-Warnleuchte bzw. -Lampe aufweisen, die zum Erzeugen eines Warnalarms geeignet ist, wenn ein Wert, der ermittelt wird, indem der Druck des vorderen Endabschnitts des Reformers 20 von dem Druck des hinteren Endabschnitts des Reformers 20 subtrahiert wird, identisch ist mit einem oder geringer ist als ein Wert, der ermittelt wird, indem der Druck des vorderen Endabschnitts des Reformers 20 von dem Druck des hinteren Endabschnitts der Reformers 20 subtrahiert wird, bevor das Reformieren gestartet wird.
  • 2 ist ein Flussdiagramm, das ein Reformerstörungs-Diagnoseverfahren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt und 3 ist eine Grafik, die zeigt, ob der Reformer normal betrieben wird oder nicht in Abhängigkeit eines Drucks der vorderen und hinteren Endabschnitte des Reformers gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Unter Bezugnahme auf 2 wird gemäß dem Reformerstörungs-Diagnoseverfahren zuerst eine Betriebsbedingung eines Motors erfasst (S201). Die Betriebsbedingung des Motors kann die Umdrehung pro Minute (UpM) des Motors, ein Motormoment, ein Leerlauf, eine normale Geschwindigkeit, eine reduzierte Geschwindigkeit, und ein beschleunigter Geschwindigkeitszustand sein, etc.
  • Danach arbeitet der Reformer, sodass gemischtes Gas des Abgases in den Motor zirkuliert, und die AGR-Leitung und Kraftstoff, der in den Reformer eingespritzt wird, reformiert wird (S202).
  • Dann wird ein Druck des vorderen Endabschnitts des Reformers von dem Frontendabschnitt-Drucksensor gemessen, und ein Druck des hinteren Endabschnitts des Reformers wird von dem Rückenddrucksensor gemessen (S203).
  • Danach wird eine Differenz zwischen dem Drücken der vorderen und hinteren Endabschnitte des Reformers ermittelt, und die Differenz wird mit einer Differenz zwischen den Drücken der vorderen und hinteren Endabschnitte des Reformers vor dem Starten des Reformierens verglichen (S204).
  • Zum vorliegenden Zeitpunkt stoppt eine Kraftstoffeinspritzung des Reformers (S205), wenn ein Wert, der ermittelt wird, in dem der Druck des vorderen Endabschnitts des Reformers von dem Druck des hinteren Endabschnitts des Reformers subtrahiert wird, identisch ist mit einem oder geringer ist als ein Wert, der ermittelt wird, indem der Druck des vorderen Endabschnitts des Reformers von dem Druck des hinteren Endabschnitts des Reformers subtrahiert wird, bevor das Reformieren gestartet wird.
  • Dann wird ein Warnalarm von einer Reformerstörungs-Warnleuchte erzeugt (S206).
  • Wenn ein Wert, der ermittelt wird, indem der Druck des vorderen Endabschnitts des Reformers von dem Druck des hinteren Endabschnitts subtrahiert wird, einen Wert überschreitet, der ermittelt wird, indem der Druck des vorderen Endabschnitts des Reformers von dem Druck des hinteren Endabschnitts des Reformers subtrahiert wird, bevor das Reformieren gestartet wird, wird ein Betrieb des Reformers fortgesetzt.
  • Unter Bezugnahme auf 3 ist ein von dem Frontenddrucksensor 22 gemessener Abgasdruck konstant, und ein von dem Rückenddrucksensor 24 gemessener Abgasdruck ist variabel.
  • Wenn der Reformer 20 normal arbeitet, steigt ein Wert, der ermittelt wird, indem der Druck des Frontendabschnitts des Reformers 20 von dem Druck des Rückendabschnitts des Reformers 20 subtrahiert wird, einen Wert ΔP, der ermittelt wird, indem der Druck des vorderen Endabschnitts des Reformers 20 von dem Druck des hinteren Endabschnitts des Reformers 20 subtrahiert wird, bevor das Reformieren gestartet wird, da der Abgasdruck nach dem Starten des Reformierens zunimmt.
  • Wenn ermittelt wird, dass der Reformer 20 normal betrieben wird, wird dementsprechend ein Betrieb des Reformers 20 fortgesetzt.
  • Wenn der Reformer 20 jedoch abnormal arbeitet oder nicht in Betrieb ist, ist ein Wert, der ermittelt wird, indem der Druck des Abgases des vorderen Endabschnitts des Reformers 20 von dem Druck des reformierten Gases des hinteren Endabschnitts des Reformers 20 subtrahiert wird, identisch mit einem oder kleiner als ein Wert ΔP der ermittelt wird, indem der Druck des vorderen Endabschnitts des Reformers 20 von dem Druck des hinteren Endabschnitts des Reformers 20 subtrahiert wird, da der Druck des reformierten Gases nach dem Reformieren identisch ist mit dem oder geringer ist als der Druck des Abgases vor dem Reformieren.
  • Wenn ermittelt wird, dass eine Störung des Reformers 20 vorliegt, stoppt dementsprechend ein Betrieb des Reformers 20 und eine Kraftstoffeinspritzung des Reformers 20 stoppt. Zudem wird ein Warnalarm erzeugt von einer Reformerstörungs-Warnleuchte.
  • Wie beim vorstehenden Fall gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung überwacht werden, ob der Reformer normal betätigt wird oder nicht, indem ein Druck der vorderen und hinteren Endabschnitte des Kraftstoffreformers gemessen wird.
  • Zudem kann gegen eine Kraftstoffverbrauch-verschlechterung vorgebeugt werden und ein Katalysator des Reformers kann geschützt werden, indem ein Betrieb des Kraftstoffreformers gestoppt wird durch eine Diagnosekraftstoffreformer-Fehlfunktion bzw. -Störung.
  • Zur Bequemlichkeit bei der Erklärung und genauen Definitionen in den begleitenden Ansprüchen werden die Begriffe „obere“, „untere“, „innere“, „äußere“, „oben“, „unten“, „aufwärts“, „abwärts“ , „vorne“ , „hinten“, „rück“ , „innerhalb“, „außerhalb“, „einwärts“, „auswärts“, „innen“, „vorwärts“ und „rückwärts“ verwendet, um Eigenschaften der beispielhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Positionen von solchen Eigenschaften benutzt, wie in den Figuren gezeigt.

Claims (13)

  1. Reformiersystem, mit: einem Motor (10), der zum Verbrennen von reformiertem Gas zum Erzeugen von mechanischer Leistung geeignet ist; einer Einlassleitung (5), die mit dem Motor (10) verbunden ist, zum Zuführen des reformierten Gases und von Luft zu dem Motor (10); einer Abgasleitung (15), die mit dem Motor (10) verbunden ist, zum Zirkulieren von Abgas, das von dem Motor (10) ausgestoßen wird; einem Reformer(20), der bei einer Abgasrückführ(AGR)-Leitung (17) vorgesehen ist, die von der Abgasleitung (15) abzweigt und das Abgas mit Kraftstoff mischt, zum Reformieren des mit dem Abgas gemischten Kraftstoffs; einem Frontenddrucksensor (22), der bei der AGR-Leitung (17) eines vorderen Endabschnitts des Reformers (20) vorgesehen ist und dazu geeignet ist, einen Druck des Abgases des vorderen Endabschnitts des Reformers (20) zu messen; einem Rückenddrucksensor (24), der bei der AGR-Leitung (17) eines hinteren Endabschnitts des Reformers (20) vorgesehen ist und dazu geeignet ist, einen Druck des Abgases des hinteren Endabschnitts des Reformers (20) zu messen; und einer Reformiersteuerung, die dazu geeignet ist, zu ermitteln, ob ein Reformieren fortgesetzt wird auf Basis einer Druckdifferenz zwischen dem vorderen Endabschnitt und dem hinteren Endabschnitt des Reformers (20), die durch die Frontend- und die Rückendsensoren (22, 24) gemessen wird.
  2. Reformiersystem nach Anspruch 1, das ferner aufweist: einen Kompressor (6), der mit der Einlassleitung (5) verbunden ist und das reformierte Gas und Luft zum Zuführen zu dem Motor (10) komprimiert; und eine Turbine (7), die mit der Abgasleitung (15) verbunden ist und mittels des Abgases rotiert zum Erzeugen von Leistung;
  3. Reformiersystem nach Anspruch 1 oder 2, das ferner aufweist: einen Katalysator (30), der in der Abgasleitung eines hinteren Abschnitts der AGR-Leitung (15) angeordnet ist und ein Stickoxid, das in dem Abgas enthalten ist, reinigt.
  4. Reformiersystem nach Anspruch 3, bei dem der Katalysator (30) eine magere NOx-Falle (LNT) aufweist, welche das in dem Abgas enthaltene Stickstoffoxid in einem mageren Zustand einfängt und den eingefangenen Stickstoff in einem fetten Zustand desorbiert, und das in dem Abgas enthaltene Stickstoffoxid oder das desorbierte Stickstoffoxid widerherstellt.
  5. Reformiersystem nach Anspruch 3 oder 4, bei dem der Katalysator (30) einen selektiven katalytischen Reduktor (SCR) aufweist, der das in dem Abgas enthaltene Stickstoffoxid unter Verwendung eines Reduktionsmittels wiederherstellt.
  6. Reformiersystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem bei der AGR-Leitung (17) ein AGR-Kühler (25), der das reformierte Gas kühlt, und ein AGR-Ventil (26), das bei einem hinteren Endabschnitt des AGR-Kühlers (25) angeordnet ist und eine Strömungsrate des reformierten Gases einstellt, angeordnet sind.
  7. Reformiersystem nach Anspruch 6, bei dem der Reformer (20) bei einem vorderen Abschnitt des AGR-Kühlers (25) in der AGR-Leitung (17) angeordnet ist.
  8. Reformiersystem nach Anspruch 6 oder 7, bei dem der Rückenddrucksensor (24) zwischen dem Reformer (20) und dem AGR-Kühler (25) angeordnet ist.
  9. Reformiersystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Reformiersteuerung einen Betrieb des Reformers (20) fortsetzt, wenn ein Wert, der ermittelt wird, indem der Druck des vorderen Endabschnitts des Reformers (20) von dem Druck des hinteren Endabschnitts des Reformers (20) subtrahiert wird, einen Wert überschreitet, der ermittelt wird, indem der Druck des vorderen Endabschnitts des Reformers (20) von dem Druck des hinteren Endabschnitts des Reformers (20)subtrahiert wird, bevor das Reformieren gestartet wird, und einen Betrieb des Reformers (20) und eine Kraftstoffeinspritzung des Reformers (20) stoppt, wenn der Wert, der ermittelt wird, indem der Druck des vorderen Endabschnitts des Reformers (20) von dem Druck des hinteren Endabschnitts des Reformers (20) subtrahiert wird, identisch ist mit dem oder kleiner ist als der Wert, der ermittelt wird, indem der Druck des vorderen Endabschnitts des Reformers (20) von dem Druck des hinteren Endabschnitts des Reformers (20) subtrahiert wird, bevor das Reformieren gestartet wird.
  10. Reformiersystem nach Anspruch 9, das ferner aufweist: eine Reformerstörungs-Warnleuchte, die einen Warnalarm erzeugt, wenn der Wert, der ermittelt wird, indem der Druck des vorderen Endabschnitts des Reformers (20) von dem Druck des hinteren Endabschnitts des Reformers (20) subtrahiert wird, identisch ist mit dem oder kleiner ist als der Wert, der ermittelt wird, indem der Druck des vorderen Endabschnitts des Reformers (20) von dem Druck des hinteren Endabschnitts des Reformers (20) subtrahiert wird, bevor das Reformieren gestartet wird.
  11. Reformiersystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem eine Betriebsbedingung des Motors (10) Umdrehungen pro Minute (UpM) des Motors (10) und ein Motormoment ist.
  12. Reformierstörungs-Diagnoseverfahren, das umfasst: Erfassen einer Betriebsbedingung eines Motors (10); Betätigen eines Reformers (20); Messen von jeweiligen Drücken von vorderen und hinteren Endabschnitten des Reformers (20) von Drucksensoren (22, 24) bei den vorderen und hinteren Endabschnitten des Reformers (20); Ermitteln einer Differenz zwischen einem Druck der vorderen und hinteren Endabschnitte des Reformers (20) und Vergleichen der Differenz mit einer Differenz zwischen einem Druck des vorderen und hinteren Endabschnitts des Reformers (20) vor dem Starten des Reformierens; Stoppen einer Kraftstoffeinspritzung des Reformers (20), wenn ein Wert, der ermittelt wird, indem der Druck des vorderen Endabschnitts des Reformers (20) von dem Druck des hinteren Endabschnitts des Reformers (20) subtrahiert wird, identisch ist mit einem oder kleiner ist als ein Wert, der ermittelt wird, indem der Druck des vorderen Endabschnitts des Reformers (20) von dem Druck des hinteren Endabschnitts des Reformers (20) subtrahiert wird, bevor das Reformieren gestartet wird; und Erzeugen eines Warnalarms von einer Reformerstörungs-Warnleuchte.
  13. Reformerstörungs-Diagnoseverfahren nach Anspruch 12, das ferner umfasst: kontinuierliches Betätigen des Reformers (20), wenn der Wert, der ermittelt wird, indem der Druck des vorderen Endabschnitts des Reformers (20) von dem Druck des hinteren Endabschnitts des Reformers (20) subtrahiert wird, den Wert überschreitet, der ermittelt wird, indem der Druck des vorderen Endabschnitts des Reformers (20) von dem Druck des hinteren Endabschnitts des Reformers (20) subtrahiert wird vor dem Starten des Reformierens.
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