NL2002651C2

NL2002651C2 - Voertuig voorzien van een verbrandingsmotor.

Info

Publication number: NL2002651C2
Application number: NL2002651A
Authority: NL
Inventors: Eeuwe Durk Kooi
Original assignee: Trs Transportkoeling B V
Priority date: 2009-03-23
Filing date: 2009-03-23
Publication date: 2010-09-27
Also published as: DE202010003141U1

Description

VOERTUIG VOORZIEN VAN EEN VERBRANDINGSMOTOR

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een voertuig voorzien van een verbrandingsmotor waarop een uitlaat voor 5 het afvoeren van uitlaatgassen is aangesloten, waarbij de uitlaat is voorzien van een katalysator en een roetfilter.

De uitvinding heeft voorts betrekking op een uitlaat voor gebruik in een voertuig.

10 Bij voertuigen voorzien van een verbrandingsmotor in de vorm van een dieselmotor is het gebruik van een roetfilter tegenwoordig verplicht. Het roetfilter is ingericht om de roetdeeltjes in de uitlaatgassen af te vangen zodat deze niet of in mindere mate vrijkomen in de buitenlucht. Bij 15 lagere temperaturen van de uitlaatgassen worden de roetdeeltjes opgevangen in het filter en bij hoge temperaturen wordt het roefilter automatisch geregenereerd zodat het filter niet verstopt raakt.

20 Om ook bij lagere uitlaatgastemperaturen regeneratie van het filter mogelijk te maken, is er voorzien in een katalysator. Een katalysator maakt het bijvoorbeeld mogelijk om al bij een temperatuur van 280°C in plaats van 600°C te voorzien in een efficiënte regeneratie van het filter.

25

Het is een probleem van het bekende voertuig dat de uitstoot ondanks de katalysator en het roetfilter gassen kan bevatten welke schadelijk voor mens en milieu zijn.

30 Het is het doel van de onderhavige uitvinding om te voorzien in een voertuig waarbij bovengenoemd probleem althans deels wordt opgelost.

2

Hiertoe heeft het voertuig van de in de aanhef vermelde soort als bijzonderheid dat de uitlaat is voorzien van een omleiding voor het omleiden van de uitlaatgassen om de katalysator, waarbij ten minste een van de omleiding of de 5 uitlaat is voorzien van een klep voor het openen en sluiten van de omleiding en/of de uitlaat. Hiermee is het mogelijk de katalysator tijdelijk af te koppelen van de uitlaat door de klep te openen of te sluiten, waarbij althans het grootste gedeelte van de uitlaatgassen direct worden 10 toegevoerd aan het filter.

In een katalysator wordt er onder andere NOx omgezet in NO2, waarbij N02 een regeneratie van het filter bij lagere temperaturen mogelijk maakt. Ook de werking van de 15 katalysator is afhankelijk van de temperatuur van de uitlaatgassen. Bij lagere temperaturen wordt er een voldoende grote hoeveelheid N02 aangemaakt om zorg te dragen voor een efficiënte regeneratie bij deze lage temperaturen. Maar bij hogere temperaturen wordt er meer NO? geproduceerd 20 dan noodzakelijk is voor deze regeneratie. Dit overschot wordt uitgestoten door de uitlaat. In hogere concentraties is NO? schadelijk voor de gezondheid van mensen. In het bijzonder in omstandigheden waar voertuigen in een afgesloten ruimte worden ingezet, bijvoorbeeld in 25 fabriekshallen of bloemveilingen, kan dit gevaarlijke situaties opleveren. Door de katalysator in dit soort omstandigheden uit te schakelen door de uitlaatgassen om de katalysator heen te leiden wordt de uitstoot van NO2 verminderd.

Wanneer de temperatuur van de uitlaatgassen niet voldoende hoog is om een efficiënte regeneratie te verkrijgen in het filter en de uitlaatgassen worden om de katalysator geleid, 30 3 zal het filter de roetdeeltjes opnemen zonder dat deze efficiënt worden afgebroken. Wanneer de katalysator daarna echter weer wordt ingeschakeld, zal er weer volledige regeneratie plaatsvinden zodat de in het filter opgehoopte 5 roetdeeltjes zullen worden afgebroken.

Bij voorkeur takt de omleiding af van de uitlaat stroomopwaarts van de katalysator. Op deze wijze wordt er in een efficiënte omleiding van de uitlaatgassen. Meer bij 10 voorkeur komt de omleiding stroomafwaarts van de katalysator samen met de uitlaat. De omleiding vormt dan als het ware een alternatieve route voor de uitlaatgassen ter plaatse van de katalysator, zodat deze althans in hoofdzaak wordt uitgeschakeld.

15

De term stroomopwaarts en stroomafwaarts zoals deze gebruikt worden moet gerelateerd worden aan de stromingsrichting van de uitlaatgassen. Stroomopwaarts moet dus worden geïnterpreteerd als naar de verbrandingsmotor toe en 20 stroomafwaarts van de verbrandingsmotor af.

Hierbij dient te worden opgemerkt dat het ook mogelijk is de katalysator in de omleiding aan te brengen, waarbij de uitlaatgassen in de omgeleide toestand door de katalysator 25 worden gevoerd. De uitlaat is in deze uitvoering dan niet voorzien van een katalysator.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van het voertuig volgens de uitvinding omvat de omleiding een tweede uitlaat. Het 30 voertuig kan in deze uitvoering voorzien zijn van twee uitlaten, waarbij een van de uitlaten is voorzien van een katalysator en de ander dienst doet als omleiding. Bij voorkeur zijn beide uitlaten voorzien van een filter voor 4 het opvangen van de roetdeeltjes. In een bijzondere voorkeursuitvoeringsvorm komt de tweede uitlaat weer samen met de eerste uitlaat stroomafwaarts van de katalysator. In deze uitvoering wordt de omleiding gevormd door de tweede 5 uitlaat.

In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van het voertuig overeenkomstig de uitvinding bevindt de roetfilter zich stroomafwaarts ten opzichte van de katalysator. Dit maakt in 10 de toestand waarin de katalysator is ingeschakeld een efficiënte regeneratie mogelijk. Meer bij voorkeur strekt het filter zich uit stroomafwaarts van de samenkomst van de uitlaat en de omleiding, zodat er in een enkele filter kan worden voorzien voor het voertuig.

15

In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van het voertuig volgens de uitvinding omvat de klep een driewegklep, waarbij de klep zich bevindt ter plaatse van de aftakking van de omleiding. In een eerste stand van de klep worden de 20 uitlaatgassen naar de omleiding gevoerd en in een tweede stand van de klep worden de uitlaatgassen door de uitlaat voorzien van katalysator gevoerd. Op deze wijze vindt er een efficiënte stroming van de gassen plaats.

25 In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van het voertuig overeenkomstig de uitvinding is de omleiding voorzien van de klep. Wanneer de klep in de omleiding is gesloten, zullen de uitlaatgassen door de katalysator in de uitlaat worden gevoerd. Wordt de klep nu geopend, dan is de uitlaat met 30 katalysator weliswaar niet afgesloten, maar door de verminderende weerstand van de geopende omleiding zal het grootste gedeelte van de uitlaatgassen door de omleiding stromen. Het aanbrengen van een klep in de omleiding is 5 eenvoudiger dan het aanbrengen van een klep in de uitlaat voorzien van de katalysator.

Hierbij wordt opgemerkt dat hoewel wordt gesproken over het 5 openen en sluiten van de klep, het ook mogelijk is de klep gedeeltelijk te openen of te sluiten, bijvoorbeeld afhankelijk van de benodigde hoeveelheid NO2 in het filter. Op deze manier is het mogelijk de katalysator gedeeltelijk af te koppelen van de uitlaat.

10

In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm omvat het voertuig ten minste een detector voor het detecteren van indicatiemiddelen en een regelsysteem voor het openen en sluiten van de klep, waarbij het regelsysteem is ingericht 15 om in afhankelijkheid van een gedetecteerd indicatiemiddel de klep te openen of te sluiten. Wanneer het voertuig met behulp van de detector een indicatiemiddel detecteert, zal het regelsysteem de klep openen of sluiten om de uitlaatgassen om de katalysator te geleiden of wellicht om 20 de uitlaatgassen weer door de katalysator te geleiden.

De indicatiemiddelen kunnen bijvoorbeeld zijn aangebracht in het wegdek waarover het voertuig rijdt en kunnen bijvoorbeeld zijn aangebracht bij een inrit in een 25 afgesloten ruimte. Wanneer het voertuig dan deze ruimte binnenrijdt, zal de katalysator automatisch worden afgekoppeld om de uitstoot van schadelijke gassen te verminderen. De indicatiemiddelen zijn bij voorkeur uitgevoerd als een metalen lus die aangebracht is in het 30 wegdek. De detector is dan ingericht om een dergelijke lus te detecteren. Een dergelijk detectiesysteem als zodanig is bekend.

6

Ook kan het mogelijk zijn gebruik te maken van elektromagnetische straling bijvoorbeeld in de vorm van licht en/of radiosignalen om de klep automatisch te openen of te sluiten.

5

In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van het voertuig overeenkomstig de uitvinding omvat de uitlaat een temperatuursensor en een regelsysteem voor het openen en sluiten van de klep, waarbij het regelsysteem is ingericht 10 om in afhankelijk van een gemeten temperatuur in de uitlaat de klep te openen of te sluiten. Vooral bij hoge temperaturen is de uitstoot van het schadelijke NO2 hoog door de verhoogde werking van katalysator en zelfstandige regeneratie van het filter. Wanneer de temperatuur van de 15 uitlaatgassen voldoende hoog is, kan het regelsysteem de uitlaatgassen om de katalysator geleiden door de klep te openen of te sluiten.

Bij voorkeur is het regelsysteem ingericht om de klep aan te 20 sturen om de uitlaatgassen om de katalysator te geleiden bij een gemeten temperatuur hoger dan 400°C, bij voorkeur 500°C en meer bij voorkeur 600°C. Gebleken is dat dit goede resultaten wat betreft uitstoot van NO2 oplevert.

25 In een verdere uitvoeringsvorm van een voertuig overeenkomstig de uitvinding is de klep handmatig bedienbaar, bij voorkeur vanuit de bestuurderscabine van het voertuig. Op deze wijze is voor de chauffeur mogelijk de klep te openen of te sluiten voor het al dan niet omleiden 30 van de uitlaatgassen.

Hierbij dient te worden opgemerkt dat er ook een combinatie van bovengenoemde aansturingen mogelijk is. Zo kan het 7 mogelijk zijn de uitlaatgassen alleen om te geleiden wanneer de temperatuur van de uitlaatgassen hoog is en het voertuig zich in een afgesloten ruimte bevindt, wat gedetecteerd wordt door de detector. De chauffeur kan dan nog handmatig 5 de omleiding in- of uitschakelen.

De uitvinding heeft voorts betrekking op een uitlaat zoals hierboven beschreven voor gebruik in een voertuig.

10 De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van in tekening weergegeven figuren van een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding, waarin: - Fig. 1 schematisch een eerste uitvoeringsvorm van een 15 uitlaat voor in een voertuig toont, en; - Fig. 2 schematisch een tweede uitvoeringsvorm van een uitlaat voor in een voertuig toont.

20 Figuur 1 toont een uitlaatsysteem 1 voor gebruik in een voertuig. Het systeem omvat een uitlaat 3 die is aangesloten op een dieselmotor 2. In de uitlaat 3 is een katalysator 6 aangebracht die voorziet in een efficiënte regeneratie van het roetfilter 5 dat is aangebracht nabij een uiteinde 3a 25 van de uitlaat 3. In normaal gebruik worden de uitlaatgassen door de katalysator 6 en het filter 5 geleid, zoals met een gestreepte lijn I is weergegeven in figuur 1.

Aan de uitlaat 3 is een omleiding 4 aangebracht. De 30 omleiding 4 takt stroomopwaarts van de katalysator 6 af van de uitlaat 3 en komt stroomafwaarts van de katalysator 6 weer samen met de uitlaat 3. De omleiding 4 is uit hetzelfde materiaal vervaardigd als uitlaat 3 en vormt als het ware 8 een tweede, parallelle uitlaat. De omleiding 4 is voorzien van klep 7, waarbij de klep in figuur 1 in gesloten toestand is weergegeven. De geopende stand is schematisch weergegeven in stippellijn.

5

Wanneer het voertuig zich bijvoorbeeld in een afgesloten ruimte bevindt waar geen hoge concentraties NO2 mogen worden uitgestoten, kan de klep 7 worden geopend. Hiertoe is voorzien in een regelsysteem 8 dat kan worden aangestuurd 10 door de bestuurder van het voertuig. Doordat de omleiding 4 nu niet is afgesloten, zal het merendeel van de uitlaatgassen door de omleiding 4 stromen als een gevolg van de verminderde weerstand ten opzichte van de uitlaat 3 voorzien van de katalysator 6. De uitlaatgassen worden 15 althans in hoofdzaak om de katalysator heen geleid. De productie van NO2 in de katalysator zal hierdoor significant afnemen. Via de omleiding 4 worden de uitlaatgassen vervolgens via het roetfilter 5 uitgestoten.

20 In de omgeleide toestand kan een verminderde regeneratie plaatsvinden in het roetfilter. Het filter 5 zal in deze toestand de roetdeeltjes opslaan. Afhankelijk van de capaciteit van het filter 5 kan een dergelijke omleiding enkele uren duren. Wanneer de katalysator 6 daarna weer 25 wordt ingeschakeld door het sluiten van de klep 7 kan het filter 5 vervolgens weer geheel worden geregenereerd.

In de uitlaat 3 is ook een temperatuursensor 9 aangebracht. In afhankelijkheid van de gemeten temperatuur kan het 30 regelsysteem 8 de klep openen of sluiten om de uitlaatgassen al dan niet om de katalysator 6 te leiden. Wanneer de temperatuur bijvoorbeeld hoger wordt dan 600°C en het 9 voertuig bevindt zich in een afgesloten ruimte, kan de klep 7 worden geopend om de uitstoot van NO2 te verminderen.

In figuur 2 is een andere uitvoering weergeven, waarbij de 5 klep 7 als driewegklep is uitgevoerd. De klep 7 bevindt zich hierbij ter plaatse van de aftakking van de omleiding 4 van de uitlaat 3. In deze uitvoering zijn de uitlaat 3 en de omleiding 4 hetzelfde uitgevoerd, waarbij in dit voorbeeld de omleiding 4 is voorzien van de katalysator 6.

10

In figuur 2 is de omgeleide toestand weegegeven met de gestippelde lijn II, waarbij de klep 7 de omleiding 4 afsluit die is voorzien van de katalysator 6. De uitlaatgassen stromen hierbij door de uitlaat 3 en het 15 filter 5 naar de uitmonding 3a.

Opgemerkt wordt dat de uitvinding zich niet beperkt tot de weergegeven uitvoeringsvormen, doch zich tevens uitstrekt tot andere voorkeursvarianten vallend binnen het bereik van 20 de aangehechte conclusies.

Claims

1. Voertuig voorzien van een verbrandingsmotor waarop een uitlaat voor het afvoeren van uitlaatgassen is 5 aangesloten, waarbij de uitlaat is voorzien van een katalysator en een roetfilter, waarbij de uitlaat is voorzien van een omleiding voor het omleiden van de uitlaatgassen om de katalysator, en waarbij ten minste een van de omleiding of de uitlaat is voorzien van een 10 klep voor het openen en sluiten van de omleiding en/of de uitlaat, met het kenmerk, dat het voertuig voorts ten minste een detector omvat voor het detecteren van indicatiemiddelen, en een regelsysteem voor het openen en sluiten van de klep, waarbij het regelsysteem is 15 ingericht om in afhankelijkheid van een gedetecteerd indicatiemiddel de klep te openen of te sluiten.

2. Voertuig volgens conclusie 1, waarbij de detector is ingericht om een metalen lus in een wegdek te 20 detecteren.

3. Voertuig volgens conclusie 1 of 2, waarbij de detector is ingericht om elektromagnetische straling bijvoorbeeld in de vorm van licht en/of radiosignalen te detecteren. 25

4. Voertuig volgens conclusie 1, 2 of 3, waarbij de omleiding aftakt van de uitlaat stroomopwaarts van de katalysator.

5. Voertuig volgens conclusie 4, waarbij de omleiding stroomafwaarts van de katalysator samenkomt met de uitlaat.

6. Voertuig volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de omleiding een tweede uitlaat omvat.

7. Voertuig volgens een van de voorgaande conclusies 1 tot 5 en met 6, waarbij de roetfilter zich stroomafwaarts bevindt ten opzichte van de katalysator.

8. Voertuig volgens een van de voorgaande conclusies 4 tot en met 7, waarbij de klep een driewegklep omvat, waarbij 10 de klep zich bevindt ter plaatse van de aftakking van de omleiding.

9. Voertuig volgens een van de voorgaande conclusies 1 tot en met 8, waarbij de omleiding is voorzien van de klep. 15

10. Voertuig volgens een van de voorgaande conclusies 1 tot en met 9, waarbij de uitlaat een temperatuursensor omvat en omvat het voertuig een regelsysteem voor het openen en sluiten van de klep, waarbij het regelsysteem is 20 ingericht om in afhankelijk van een gemeten temperatuur in de uitlaat de klep te openen of te sluiten.

11. Voertuig volgens conclusie 10, waarbij het regelsysteem is ingericht om de klep aan te sturen om de 25 uitlaatgassen om de katalysator te geleiden bij een gemeten temperatuur hoger dan 400°C, bij voorkeur 500°C en meer bij voorkeur 600°C.

12. Voertuig volgens een van de voorgaande conclusies 1 tot 30 en met 11, waarbij de klep handmatig bedienbaar is.

13. Uitlaat voor gebruik in een voertuig volgens een van de voorgaande conclusies 1 tot en met 12.