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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf die Regeneration
einer Partikelfilteranordnung eines Generatorsatzes und insbesondere auf
das elektrische Regenerieren der Partikelfilteranordnung unter Verwendung
von überschüssiger elektrischer
Energie, die durch einen Generator des Generatorsatzes erzeugt wurde.
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Hintergrund
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Mit
der schnellen Zunahme der Nachfrage nach elektrischer Energie kombiniert
mit einer Notwendigkeit für
unterunterbrochene Leistung ist die Verwendung von Generatorsätzen viel
weiter verbreitet worden. Generatorsätze sind in einem großen Bereich
von Nennleistungen verfügbar
und werden üblicherweise
in einer Vielzahl von Umgebungen verwendet, was Krankenhäuser und
andere Industriezweige mit einschließt, die sich auf eine kontinuierliche
Leistungsquelle verlassen, und in Umgebungen, wo kommerziell erzeugte
Elektrizität
nicht verfügbar ist.
Generatorsätze
bestehen typischerweise aus einem Verbrennungsmotor gekoppelt mit
einem elektrischen Generator zum Erzeugen elektrischer Leistung
und erzeugen als solches verschiedene Partikel und Emissionen.
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Regierungsregelungen,
die anfänglich
auf Abgasemissionen für
Straßen-
und Geländemaschinen
angewendet wurden, erstrecken sich nun auf stationäre Anwendungen,
wie beispielsweise Generatorsätze.
Abgasnachbehandlungssysteme, die bei Straßen- und Geländemaschinen
verwendet werden, weisen typischerweise einen Partikelfilter auf.
Partikelfilter, wie beispielsweise Dieselpartikelfilter, bestehen
im Allgemeinen aus einer Keramikwabenstruktur, die von einer nicht
durchlässigen
Umhüllungsschicht
umgeben ist und zahlreiche Kanäle
aufweist, die an abwechselnden Enden blockiert sind. Diese Struktur
zwingt das Abgas, durch die porösen
Wände zwischen
den Kanälen
zu fließen,
was Partikelstoffe an den Wän den
abgelagert übrig
lässt.
Periodisch oder sobald eine wesentliche Menge an Partikelstoffen
in dem Partikelfilter gesammelt ist, muss dieser regeneriert werden,
um eine übermäßige Blockage zu
verhindern. Der Prozess des Oxidierens oder Abbrennens der angesammelten
Partikelstoffe von dem Filter wird im Allgemeinen als Regeneration
bezeichnet.
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Ein
Verfahren zum Regenerieren eines Dieselpartikelfilters eines Generatorsatzes
wird in der veröffentlichten
US-Anmeldung Nr. 2004/0226287 offenbart. Insbesondere wird eine
Regenerationssequenz direkt aufgerufen, nachdem ein Motor des Generatorsatzes
gestoppt ist, was somit Vorteil aus dem schon vorgeheizten Partikelfilter
zieht. Eine Luftpumpe wird verwendet, um Wärme von einem kommerziell verfügbaren elektrischen
Regenerationssystem durch Konvektion zum Partikelfilter zu leiten,
um die zusätzliche
Wärme zu
liefern, die erforderlich ist, um den Partikelfilter zu regenerieren.
Obwohl dieses Verfahren sich als wirkungsvoll erwiesen hat, zieht
es nicht die Anwendung von überschüssiger elektrischer
Leistung in Betracht, die von einem Generator des Generatorsatzes
erzeugt wurde, um den Partikelfilter auf ein Regenerationsniveau
aufzuheizen. Zusätzlich
wird keine Strategie besprochen, um die überschüssige gelieferte elektrische
Leistung zu messen und die Regeneration entweder zu verzögern oder
einzuleiten. Weiterhin spricht diese Bezugsschrift nicht das Problem
eines verstopften Filters an, der eine Regeneration benötigt, während der Generatorsatz
arbeitet.
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Die
vorliegende Offenbarung ist auf eines oder mehrere der oben dargelegten
Probleme gerichtet.
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Zusammenfassung der Offenbarung
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Gemäß einem
Aspekt weist ein Verfahren zum Betrieb eines Generatorsatzes Schritte
des Betreibens eines Verbrennungsmotors des Generatorsatzes und
des Antreibens eines elektrischen Generators des Generatorsatzes
mit dem Verbrennungsmotor auf. Das Verfahren weist auch einen Schritt auf,
zu bestimmen, ob eine überschlüssige Menge
an elektrischer Leistung ausreicht, um eine Partikelfilteranordnung
zu regenerieren, die stromabwärts
des Verbrennungsmotors positi oniert ist. Die überschüssige elektrische Leistung
weist eine Differenz zwischen der elektrischen Leistung, die von
dem elektrischen Generator erzeugt wird, und der elektrischen Leistung
auf, die von einem Lastabnehmer angefordert wird. Die Partikelfilteranordnung
wird regeneriert, wenn bestimmt wird, dass die überschüssige elektrische Leistung
zur Regeneration ausreicht, und zwar durch Erregen von mindestens
einem elektrischen Heizelement, welches die überschüssige elektrische Energie verwendet.
Die Regeneration wird verzögert,
wenn ein vorbestimmtes Kriterium erfüllt ist, wie beispielsweise
dass die überschüssige elektrische
Leistung nicht für
die Regeneration ausreicht.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt weist ein Generatorsatz einen Verbrennungsmotor
und eine Partikelfilteranordnung auf, die stromabwärts des
Verbrennungsmotors positioniert ist. Die Partikelfilteranordnung
weist zumindest ein elektrisches Heizelement auf. Ein elektrischer
Generator wird durch den Verbrennungsmotor angetrieben und erzeugt
elektrische Leistung, die eine Menge überschreitet, die von einem
Lastabnehmer angefordert wird. Eine elektronische Steuervorrichtung
ist konfiguriert, um zu bestimmen, ob die überschüssige Menge an elektrischer
Leistung ausreicht, um die Partikelfilteranordnung zu regenerieren.
Die elektronische Steuervorrichtung ist weiter konfiguriert, um
eine Regeneration der Partikelfilteranordnung einzuleiten, wenn
bestimmt wird, dass die überschüssige elektrische
Leistung zur Regeneration ausreicht, und zwar indem sie bewirkt,
dass die überschüssige elektrische
Leistung das mindestens eine elektrische Heizelement erregt. Die
elektronische Steuervorrichtung ist weiter konfiguriert, um die
Regeneration zu verzögern,
wenn ein vorbestimmtes Kriterium erfüllt ist, wie beispielsweise,
dass die überschüssige elektrische
Leistung nicht ausreichend für
die Regeneration ist.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt weist ein im Computer verwendbares Medium mit einem
computerlesbaren Programmcode zum Betrieb eines Generatorsatzes
darauf einen computerlesbaren Programmcode zum Bestimmen einer Regenerationszeitsteuerung
für eine
Partikelfilteranordnung auf, die stromabwärts eines Verbrennungsmotors
positioniert ist. Das computerlesbare Medium weist auch einen computerlesbaren
Programmcode zum Bestimmen auf, ob eine überschüssige Menge an elektrischer Leistung
ausreicht, um die Partikelfilteranordnung zu regenerieren. Die überschüssige elektrische
Leistung weist eine Differenz zwischen elektrischer Leistung, die
von einem elektrischen Generator erzeugt wird, und elektrischer
Leistung auf, die von einem Lastabnehmer angefordert wird, auf.
Das computerlesbare Medium weist auch einen computerlesbaren Programmcode
auf, um zu bewirken, dass die überschüssige elektrische
Leistung zumindest ein elektrisches Heizelement der Partikelfilteranordnung
erregt, um die Partikelfilteranordnung zu regenerieren, wenn bestimmt
wird, dass die überschüssige elektrische
Leistung zur Regeneration ausreicht. Das im Computer verwendbare
Medium weist auch einen computerlesbaren Programmcode zum Verzögern einer
Regeneration auf, wenn ein vorbestimmtes Kriterium erfüllt ist,
wie beispielsweise, dass die elektrische Leistung nicht zur Regeneration
ausreicht.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
ein Blockdiagramm eines Generatorsatzes gemäß der vorliegenden Offenbarung;
und
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2 ist
ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels
eines Verfahrens zum Betrieb des Generatorsatzes der 1 gemäß der vorliegenden
Offenbarung.
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Detaillierte Beschreibung
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Ein
beispielhaftes Ausführungsbeispiel
eines Generatorsatzes 10 ist im Allgemeinen in 1 gezeigt.
Der Generatorsatz 10 weist einen Motor, wie beispielsweise
einen Verbrennungsmotor 12, und einen elektrischen Generator 14 auf.
Der Verbrennungsmotor 12 kann Diesel, Gas oder einen von
verschiedenen anderen Brennstoffen verwenden. Der Motor 12 weist
eine Kurbelwelle 16 auf, die durch innere Komponenten des
Motors 12 gedreht wird, um mechanische Leistung bei einer
gewissen Motordrehzahl zu erzeugen, wie beispielsweise 1500 oder 1800
Umdrehungen pro Minute (U/min).
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Der
elektrische Generator 14 ist mechanisch mit der Motorkurbelwelle 16 gekoppelt
und wird daher von der Kurbelwelle 16 angetrieben, um elektrische
Leistung zu erzeugen, wie beispielsweise Wechselstromleistung, und
zwar mit einer Frequenz, die von der Motordrehzahl bestimmt wird.
Beispielsweise kann elektrische Leistung mit einer Standardfrequenz
von 50 oder 60 Hz erzeugt werden. Der elektrische Generator 14 liefert
elektrische Leistung zu einem Lastabnehmer 18 über eine
elektrische Übertragungsleitung 20,
und zwar mit einer Spannung, einer Frequenz und einer Nennleistung,
die so ausgewählt
sind, dass sie zu der angeschlossenen Last passen. Es sei bemerkt,
dass Generatorsätze, wie
beispielsweise der Generatorsatz 10, in einem großen Bereich
solcher Nennleistungen verfügbar sind.
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Zusätzlich zu
dem Verbrennungsmotor 12 und dem elektrischen Generator 14 kann
der Generatorsatz 10 auch eine Auslass- bzw. Abgasleitung 22 aufweisen,
um einen Abgasstrom von dem Verbrennungsmotor 12 zur Umgebungsluft
zu transportieren. Eine Partikelfilteranordnung 24, wie
beispielsweise eine Dieselpartikelfilteranordnung, kann entlang
der Abgasleitung 22 als ein Teil eines Abgasnachbehandlungssystems
für den
Verbrennungsmotor 12 angeordnet sein. Partikelfilter, wie
beispielsweise die Partikelfilteranordnung 24, können aus
einem oder mehreren Filterabschnitten zum Entfernen von Partikelstoffen
aus dem Abgasstrom durch physische Filterung bestehen.
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Andere
Merkmale, die einen Anlassermotor, eine Batterie und eine elektrische
Erdung aufweisen, jedoch nicht darauf eingeschränkt sind, können auch bei dem Generatorsatz 10 vorgesehen
sein. Es sei auch bemerkt, dass der Generatorsatz 10 auch
eine automatische Start-Stopp-Schaltung zur Verwendung mit Backup- bzw. Notstromleistungsquellenanordnungen
aufweisen kann. Beispielsweise kann der Generatorsatz 10 detektieren,
ob elektrische Leistung verloren gegangen bzw. ausgefallen ist,
und wenn dies so ist, wird der Verbrennungsmotor 12 gestartet,
und elektrische Leistung wird zum Lastabnehmer 18 geliefert,
bis die Hauptquelle der elektrischen Leistung wiederhergestellt
worden ist.
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Eine
elektronische Steuervorrichtung 26 (im Folgenden als die ”Hauptsteuervorrichtung” bezeichnet)
ist auch vorgesehen, um den Betrieb des Generatorsatzes 10 und
verschiedener Komponenten des Generatorsatzes zu steuern und zu überwachen, was
den Verbrennungsmotor 12 und den elektrischen Generator 14 mit
einschließt.
Die Hauptsteuervorrichtung 26 kann eine Standardkonstruktion
aufweisen und weist einen Prozessor 28 auf, wie beispielsweise
eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU = central processing unit),
einen Speicher 30 und eine Eingabe/Ausgabe-Schaltung, die
die Kommunikation intern und extern mit der Hauptsteuervorrichtung 26 ermöglicht.
Der Prozessor 28 steuert den Betrieb der Hauptsteuervorrichtung 26 durch
Ausführen von
Betriebsanweisungen, wie beispielsweise von computerlesbarem Programmcode,
der im Speicher gespeichert ist, wobei die Betriebsvorgänge intern oder
extern zur Hauptsteuervorrichtung 26 initialisiert werden
können.
Ein Steuerschema kann verwendet werden, welches Ausgaben bzw. Ausgangsgrößen von
Systemen oder Vorrichtungen überwacht,
wie beispielsweise Sensoren, Betätigungsvorrichtungen oder
Steuereinheiten, und zwar über
die Eingabe/Ausgabe-Schaltung, um Eingangsgrößen für verschiedene andere Systeme
oder Vorrichtungen zu steuern.
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Der
Speicher 30 kann temporäre
Speicherbereiche aufweisen, wie beispielsweise einen Cache, einen
virtuellen Speicher oder einen Arbeitsspeicher bzw. RAM (RAM = random
access memory) oder permanente Speicherbereiche, wie beispielsweise
einen Lesespeicher bzw. ROM (ROM = read-only memory), entfernbare
Laufwerke, Netzwerk/Internet-Speicher, Festplatten, Flash-Speicher,
Speicher-Sticks
oder irgendwelche anderen bekannten flüchtigen oder nicht flüchtigen
Datenspeichervorrichtungen, die innerhalb oder außerhalb
der Hauptsteuervorrichtung 26 gelegen sind. Der Fachmann
wird erkennen, dass irgendein computerbasiertes System, welches ähnliche
Komponenten verwendet, zur Anwendung bei der vorliegenden Offenbarung
geeignet ist.
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Eine
Motorsteuervorrichtung 32 kann auch vorgesehen sein und
kann in Verbindung mit der Hauptsteuervorrichtung 26 über eine
Kommunikationsleitung 34 sein, die eine drahtlose Verbindung aufweisen
kann. Die Motorsteuervorrichtung 32 kann sowohl bezüglich der
Funktion als auch der Konstruktion ähnlich der Haupt steuervorrichtung 26 sein
und kann verschiedene Aspekte des Betriebs des Verbrennungsmotors 12 steuern.
Beispielweise kann die Motorsteuervorrichtung 32 die Brennstoffmenge steuern,
die in jeden Zylinder während
jedes Zyklus eingespritzt wird, und den Zündzeitpunkt. Zusätzlich kann
die Motorsteuervorrichtung 32 einen Motordrehzahlregler
steuern oder aufweisen. Weiterhin kann der Verbrennungsmotor 12 verschiedene
Sensoren aufweisen, wie beispielsweise Motordrehzahlsensoren, Lastsensoren,
Temperatursensoren und Drucksensoren, und zwar in Verbindung mit
der Motorsteuervorrichtung 32.
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Eine
Generatorsteuervorrichtung 36 kann den Betrieb des elektrischen
Generators 14 steuern und überwachen und kann in Verbindung
mit der Hauptsteuervorrichtung 26 über eine verdrahtete oder drahtlose
Kommunikationsleitung 38 sein. Die Generatorsteuervorrichtung 36 kann
auch bezüglich Funktion
und Konstruktion ähnlich
der Hauptsteuervorrichtung 26 sein und kann Eingangsgrößen von verschiedenen
Sensoren des elektrischen Generators 14 überwachen
und bearbeiten. Obwohl der Generatorsatz 10 derart gezeigt
ist, dass er einen speziellen Satz von Steuervorrichtungen hat,
sei bemerkt, dass andere Ausführungsbeispiele
nur die Hauptsteuervorrichtung 26, nur die Generatorsteuervorrichtung 36 und
die Motorsteuervorrichtung 32 oder die Hauptsteuervorrichtung 26 und
die Generatorsteuervorrichtung 36 oder die Motorsteuervorrichtung 32 aufweisen
können.
Verschiedene zusätzliche Steuervorrichtungen
können
ebenfalls vorgesehen sein.
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Ein
Drucksensor 40 kann entlang der Abgasleitung 22 angeordnet
sein, beispielsweise stromaufwärts
der Partikelfilteranordnung 24, um einen Druck entlang
der Abgasleitung 22 zu detektieren. Zusätzlich kann ein Temperatursensor 42 an
oder nahe der Partikelfilteranordnung 24 positioniert sein,
um eine Temperatur des einen Filterabschnittes oder der Vielzahl
von Filterabschnitten der Partikelfilteranordnung 24 abzufühlen. Sowohl
der Drucksensor 40 als auch der Temperatursensor 42 und
irgendwelche zusätzlichen
als geeignet erscheinende Sensoren können über Kommunikationsleitungen 44 und 46 in
Verbindung mit der Hauptsteuervorrichtung 26 sein. Die Überwachung
von einem oder beiden dieser Sensoren 40 und 42 kann
eine Anzeige einer Belastung der Partikelfilteranordnung 24 liefern,
und daher eine Anzeige dafür,
ob die Partikelfilteranordnung 24 eine Regeneration benötigt oder
nicht. Es sei bemerkt, dass eine ”Belastung” der Partikelfilteranordnung 24 eine
Ansammlung von Partikelstoffen in der Partikelfilteranordnung 24 darstellen
kann.
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Die
Partikelfilteranordnung 24 kann mit mindestens einem elektrischen
Heizelement 48 zum Durchführen der Regeneration versehen
sein. Das elektrische Heizelement 48 basiert auf dem Prinzip der
Widerstandsheizung mit einem Strom, der durch ein elektrisch leitendes
Material fließt,
um die eingefangenen Partikelstoffe innerhalb der Partikelfilteranordnung 24 auf
eine Temperatur aufzuheizen, bei der sie verbrennen oder verdampfen.
Das elektrische Heizelement 48 ist mit einer Spannungsquelle
verbunden, nämlich
mit dem elektrischen Generator 14, und zwar über eine
elektrische Übertragungsleitung 50.
Elektrische Leistung, die vom elektrischen Generator 14 erzeugt
wird, kann periodisch zu dem elektrischen Heizelement 48 geliefert
werden oder als eine Funktion von gewissen Parametern, wie beispielsweise
dem Abgasrückdruck,
der vom Drucksensor 40 abgefühlt wird, oder der Partikelfiltertemperatur, die
vom Temperatursensor 42 bestimmt wird. Die Lieferung von
elektrischer Leistung vom elektrischen Generator 14 zum
elektrischen Heizelement 48 kann nach einer Zeitperiode
unterbrochen werden, die ausreicht, um den Regenerationsprozess
einzuleiten.
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Insbesondere
kann die Hauptsteuervorrichtung 26 konfiguriert sein, um
zu bestimmen, wann die Partikelfilteranordnung 24 eine
Regeneration benötigt,
und kann darauf ansprechend den elektrischen Generator 14 anweisen,
das elektrische Heizelement 48 der Partikelfilteranordnung 24 zu
erregen oder mit elektrischer Leistung zu beliefern, um eine Regeneration
durchzuführen.
Nach einer Zeitperiode, die ausreicht, um die Regeneration zu beginnen,
kann die elektronische Steuervorrichtung 26 den elektrischen
Generator 14 anweisen, aufzuhören, elektrische Leistung zum
elektrischen Heizelement 48 zu liefern und dadurch das
elektrische Heizelement 48 zu erregen.
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Es
sollte dem Fachmann klar sein, dass die Partikelfilteranordnung 24,
die das mindestens eine elektrische Heizelement 48 aufweist,
irgendeine von einer Vielzahl von Konfigurationen aufweisen kann. Entsprechend
einem Ausführungsbei spiel
kann die Partikelfilteranordnung 24 eine Vielzahl von Filterabschnitten
aufweisen. Eine Vielzahl von Heizelementen, jedes ähnlich dem
Heizelement 48, kann ebenfalls vorgesehen sein. Jedes Heizelement
kann benachbart zu einem der Vielzahl von Filterabschnitten positioniert
sein, und kann, wenn es erregt ist, eine Regeneration des benachbarten
Filterabschnittes bewirken. Es sei bemerkt, dass ein wünschenswertes
Steuerschema für
das Ausführungsbeispiel
die Regeneration von jeweils einem Filterabschnitt aufweisen kann,
wie beispielsweise in sequentieller Art und Weise, und weniger elektrische
Leistung zu einem Zeitpunkt erfordern kann als für eine Regeneration der gesamten
Partikelfilteranordnung 24 erforderlich ist.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Mit
Bezug auf 1 weist ein typischer Generatorsatz 10 einen
Verbrennungsmotor 12 auf, um einen elektrischen Generator 14 anzutreiben.
Der elektrische Generator 14 liefert elektrische Leistung an
einen Lastabnehmer 18 über
eine elektrische Übertragungsleitung 20 mit
einer Spannung, einer Frequenz und einer Nennleistung, die so ausgewählt sind,
dass sie zu der angeschlossenen Last passen. Zusätzlich weist der Generatorsatz 10 eine
Auslass- bzw. Abgasleitung 22 in Verbindung mit einem Abgasstrom
eines Verbrennungsmotors 12 auf. Eine Partikelfilteranordnung 24,
die zumindest ein elektrisches Heizelement 48 aufweist,
ist entlang der Abgasleitung 22 angeordnet, um Partikelstoffemissionen
aus dem Verbrennungsmotor 12 zu reduzieren.
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Partikelfilter,
wie beispielsweise die Partikelfilteranordnung 24, bestehen
im Allgemeinen aus einer Keramikwabenstruktur, die von einer nicht
durchlässigen
Umhüllungsschicht
umgeben ist und zahlreiche Kanäle
aufweist, die an abwechselnden Enden blockiert sind. Diese Struktur
zwingt das Abgas dazu, durch die porösen Wände zwischen den Kanälen zu fließen, was
Partikelstoffe an den Wänden
abgelagert übrig
lässt.
Periodisch oder sobald eine wesentliche Menge an Partikelstoffen
in der Partikelfilteranordnung 24 angesammelt ist, sollte
diese regeneriert werden, um eine Blockage zu verhindern.
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Die
Verwendung des Generatorsatzes 10 und des Verfahrens zum
elektrischen Regenerieren einer Partikelfilteranordnung, wie beispielsweise
der Partikelfilteranordnung 24, gemäß der vorliegenden Offenbarung,
kann dabei helfen, die Leistung der Partikelfilteranordnung 24 zu
verbessern und ihre Lebensdauer zu verlängern, während überschüssige elektrische Leistung
verwendet wird, die vom elektrischen Generator 14 erzeugt
wird. Mit Bezug auf 2 ist dort ein Flussdiagramm 60 gezeigt,
welches ein beispielhaftes Verfahren zum Regenerieren der Partikelfilteranordnung 24 des
Generatorsatzes 10 der 1 darstellt.
Das Verfahren kann insgesamt oder teilweise durch die Hauptsteuervorrichtung 26 in Kombination
mit der Motorsteuervorrichtung 32 und der Generatorsteuervorrichtung 36 des
Generatorsatzes 10 ausgeführt werden. Jede der Steuervorrichtungen 26, 32 und 36 kann
ein von einem Computer verwendbares Medium mit einem computerlesbaren
Code darauf aufweisen, um das Verfahren auszuführen, welches kontinuierlich
oder mit einer vorbestimmten Frequenz laufen kann oder von einem
Bediener initialisiert werden kann.
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Das
Verfahren beginnt bei START, Kasten 62. Vom Kasten 62 geht
das Verfahren voran zum Kasten 64, was den Schritt des Überwachens
einer Last oder einer Ansammlung einer Menge in der Partikelfilteranordnung 24 aufweist.
Insbesondere kann die Hauptsteuervorrichtung 26 einen Drucksensor 40 und/oder
einen Temperatursensor 42 überwachen, um die Last der
Partikelfilteranordnung 24 zu bestimmen. Alternativ kann
die elektronische Steuervorrichtung 26 konfiguriert sein,
um die Last der Partikelfilteranordnung 24 basierend darauf
abzuschätzen, dass
der Verbrennungsmotor 12 mit konstanter Drehzahl arbeitet.
Es sei bemerkt, dass es viele Alternativen gibt, um eine Last oder
Ansammlung in der Partikelfilteranordnung 24 zu bestimmen.
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Vom
Kasten 64 geht das Verfahren voran zum Kasten 66.
Im Kasten 66 bestimmt die Hauptsteuervorrichtung 26,
ob die Regeneration der Partikelfilteranordnung 24 nötig ist.
Es kann wünschenswert
sein, die Partikelfilteranordnung 24 periodisch oder alternativ
dann zu regenerieren, wenn eine erste vorbestimmte Schwelle erreicht
ist, wie beispielsweise wenn eine besonders hohe Last oder Ansammlung
im Kasten 64 detektiert wird. Es sei bemerkt, dass zahlreiche
Verfahren zur Be stimmung dessen, wann eine Regeneration nötig ist,
in Betracht gezogen werden, und dass viele unterschiedliche Ansammlungsschwellen
ausgewählt
werden können.
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Wenn
eine Regeneration als nötig
erachtet wird, geht das Verfahren weiter zum Kasten 68. Wenn
jedoch die Hauptsteuervorrichtung 26 bestimmt, dass die
Regeneration nicht nötig
ist, kann das Verfahren zurück
zum Kasten 64 gehen, wo die Last der Partikelfilteranordnung 24 kontinuierlich überwacht
wird oder mit einer vorbestimmten Frequenz überwacht wird. Im Kasten 68 berechnet
die Hauptsteuervorrichtung 26 in Verbindung mit der Generatorsteuervorrichtung 36 eine überschüssige Menge
an elektrischer Leistung, die von dem elektrischen Generator 14 erzeugt
wird. Die überschüssige Menge
an elektrischer Leistung weist eine Differenz zwischen elektrischer
Leistung, die vom elektrischen Generator 14 erzeugt wird,
und elektrischer Leistung auf, die vom Lastabnehmer 18 angefordert
wird. Es sei bemerkt, dass Generatorsätze, wie beispielsweise der
Generatorsatz 10, typischerweise bemessen sind, um die
höchsten
vorhergesehenen Start-, Spitzen- und
Betriebslasten aufzunehmen bzw. bereitzustellen, und daher gewöhnlicherweise überschüssige elektrische
Leistung erzeugen oder erzeugen können, die verwendet werden
kann oder nicht.
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Sobald
die Menge der überschüssigen elektrischen
Leistung beim Kasten 68 berechnet ist, geht das Verfahren
voran zum Kasten 70. Im Kasten 70 bestimmt die
Hauptsteuervorrichtung 26, ob die Menge an überschüssiger elektrischer
Leistung für
die Regeneration ausreicht. Insbesondere vergleicht die Hauptsteuervorrichtung 26 die
Menge der im Kasten 68 berechneten überschüssigen elektrischen Leistung
mit einer Menge von elektrischer Leistung, die zur Regeneration
nötig ist.
Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
kann die Menge der zur Regeneration nötigen elektrischen Leistung
die erforderliche Leistung zum Regenerieren der gesamtem Partikelfilteranordnung 24 aufweisen.
Alternativ kann die zur Regeneration nötige elektrische Leistung nur
die Leistung aufweisen, die nötig
ist um einen von einer Vielzahl von Filterabschnitten der Partikelfilteranordnung 24 zu
regenerieren, wie beispielsweise durch das Erregen von einem von
einer Vielzahl von Heizelementen.
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Wenn
die überschüssige elektrische
Leistung zur Regeneration ausreicht, wie im Kasten 70 bestimmt,
geht das Verfahren voran zum Kasten 72. Im Kasten 72 weist
die Hauptsteuervorrichtung 26 den elektrischen Generator 14 über die
Generatorsteuervorrichtung 36 an, die überschüssige elektrische Leistung
zum elektrischen Heizelement 48 zu liefern. Die überschüssige elektrische
Leistung erregt das elektrische Heizelement 48, wodurch
die eingefangenen Partikelstoffe auf eine Temperatur aufgeheizt
werden, bei der sie verbrennen oder verdampfen. Es sei bemerkt,
dass, wenn mehrere Heizelemente verwendet werden, die Hauptsteuervorrichtung 26 konfiguriert
sein kann, um mit jedem der Heizelemente zu kommunizieren und die
Regeneration der Partikelfilteranordnung 24 gemäß einer
vorbestimmten Strategie anzuweisen.
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Wenn
die Hauptsteuervorrichtung 26 bestimmt, dass die Menge
der überschüssigen elektrischen
Leistung zur Regeneration nicht ausreicht, geht das Verfahren voran
zum Kasten 74. Im Kasten 74 kann die Hauptsteuervorrichtung 26 bestimmen, ob
ein Überbrückungsbetriebszustand
eingeschaltet ist. Der Überbrückungsbetriebszustand
kann optional sein und kann die Fähigkeit bieten, die Partikelfilteranordnung 24 auch
dann zu regenerieren, wenn eine wesentliche Menge von überschüssiger elektrischer Leistung
nicht verfügbar
ist. Es kann beispielsweise wünschenswert
sein, die Partikelfilteranordnung 24 zu regenerieren, wenn
eine Regeneration für
eine längere
Zeitperiode nicht aufgetreten ist. Alternativ kann eine Regeneration
wünschenswert
sein, wenn die Last der Partikelfilteranordnung 24 eine
zweite vorbestimmte Schwelle erreicht hat, wie beispielsweise wenn
eine extreme Blockage detektiert wird, oder wenn die Leistung der
Partikelfilteranordnung 24 beeinträchtigt ist.
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Wenn
der Überbrückungsbetriebszustand eingeschaltet
ist, geht das Verfahren weiter zum Kasten 76. Der Kasten 76 weist
einen Schritt der Begrenzung der elektrischen Leistung auf, die
für den Lastabnehmer 18 verfügbar ist.
Es sei bemerkt, dass die Hauptsteuervorrichtung 26 und/oder
die Generatorsteuervorrichtung 36 die elektrische Leistung
für den
Lastabnehmer 18 nur für
eine Zeitperiode begrenzen können,
die nötig
ist, um die Regeneration der Partikelfilteranordnung 24 im
Kasten 72 zu initialisieren.
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Wenn
der Überbrückungsbetriebszustand nicht
eingeschaltet ist, geht das Verfahren weiter zum Kasten 78,
der den Schritt des Verzögerns
der Regeneration aufweist. Die Hauptsteuervorrichtung 26 kann
die Regeneration verzögern,
wenn ein vorbestimmtes Kriterium erfüllt ist, wie beispielsweise wenn
im Kasten 70 eine Bestimmung gemacht wird, dass die überschüssige elektrische
Leistung nicht zur Regeneration ausreicht. Es sei bemerkt, dass
auch ein oder mehrere zusätzliche
Kriterien erforderlich sein können.
Die Regeneration kann für
eine vorbestimmte Zeitperiode oder alternativ unbestimmt verzögert werden.
Schließlich
kehrt das Verfahren zurück
zum Kasten 68, um die Menge der überschüssigen elektrischen Leistung
erneut zu berechnen, welche vom elektrischen Generator 14 erzeugt
wird. Wenn eine ausreichende Menge von überschüssiger elektrischer Leistung
verfügbar
ist, wird das Verfahren schließlich
zum Kasten 72 voranschreiten, was die Regeneration der
Partikelfilteranordnung 24 mit einschließt, wie
oben beschrieben. Nachdem die Partikelfilteranordnung 24 regeneriert
ist, geht das Verfahren weiter zu ENDE im Kasten 80.
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Es
sei bemerkt, dass die obige Beschreibung nur zu Veranschaulichungszwecken
vorgesehen ist und nicht den Umfang der vorliegenden Offenbarung in
irgendeiner Weise einschränken
soll. Somit wird der Fachmann erkennen, dass andere Aspekte der Offenbarung
aus einem Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche gewonnen
werden können.
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Zusammenfassung
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SYSTEM UND VERFAHREN ZUM ELEKTRISCHEN REGENERIEREN
EINER PARTIKELFILTERANORDNUNG EINES GENERATORSATZES
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Ein
Verfahren zum Betrieb eines Generatorsatzes weist die Schritte auf,
einen Verbrennungsmotor des Generatorsatzes zu betreiben und einen
elektrischen Generator des Generatorsatzes mit dem Verbrennungsmotor
anzutreiben. Das Verfahren weist auch einen Schritt der Bestimmung
auf, ob eine überschüssige Menge
an elektrischer Leistung ausreicht, um eine Partikelfilteranordnung
zu regenerieren, die stromabwärts
des Verbrennungsmotors positioniert ist. Die überschüssige elektrische Leistung weist
eine Differenz zwischen der vom elektrischen Generator erzeugten
Leistung und der vom Lastabnehmer angeforderten elektrischen Leistung
auf. Die Partikelfilteranordnung wird regeneriert, wenn bestimmt
wird, dass die überschüssige elektrische
Leistung zur Regeneration durch das Erregen von mindestens einem
elektrischen Heizelement unter Verwendung der überschüssige elektrischen Energie ausreicht.
Die Regeneration wird verzögert,
wenn ein vorbestimmtes Kriterium erfüllt ist.