用于調(diào)節(jié)車輛中的廢氣催化器的再生頻率的方法和裝置制造方法
【專利摘要】一種用于再生車輛的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管路中的廢氣催化器的方法，所述方法包括以下步驟：檢測(cè)燃料箱的燃料添加情況；在檢測(cè)了所述燃料添加情況后，針對(duì)預(yù)定的車輛行駛距離和/或由車輛所消耗的預(yù)定燃料量，估計(jì)用于所述燃油的所述催化器的轉(zhuǎn)化效率，其中，所述廢氣催化器的轉(zhuǎn)化效率基于在廢氣中噴入所述燃料產(chǎn)生的溫升來(lái)確定；將所述轉(zhuǎn)化效率與預(yù)定效率比較；和基于所噴入的燃料的轉(zhuǎn)化效率的所述比較來(lái)調(diào)節(jié)所述車輛中的所述廢氣催化器的再生頻率。
【專利說(shuō)明】用于調(diào)節(jié)車輛中的廢氣催化器的再生頻率的方法和裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及廢氣催化器的基于燃料品質(zhì)的再生。
【背景技術(shù)】
[0002]自工業(yè)革命開始，由于化石燃料的用量快速增加，空氣污染已經(jīng)呈上升趨勢(shì)。特別是汽車行業(yè)已經(jīng)成為燃料的主要用戶和空氣污染的主要制造者。這個(gè)問(wèn)題本質(zhì)上基本是全球性的，因?yàn)槠嚺欧艑?dǎo)致大氣層中溫室氣體增多，從而引起全球變暖。
[0003]車用燃料、例如汽油和柴油的摻雜導(dǎo)致排放物增多和后續(xù)對(duì)公眾健康的危害。煤油中高的硫含量會(huì)使催化器失活并且降低其對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染物的轉(zhuǎn)化效率。
[0004]排放標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)可被釋放到環(huán)境中的污染物的量設(shè)定的具體限制的要求。雖然許多排放聚焦于控制車輛(機(jī)動(dòng)車輛)和其它有動(dòng)力的車輛產(chǎn)生的污染物，不過(guò)也能規(guī)范來(lái)自工業(yè)、發(fā)電廠、小型設(shè)備(如割草機(jī)和柴油發(fā)電機(jī))的廢氣排放。對(duì)排放標(biāo)準(zhǔn)的常見(jiàn)替代政策是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
[0005]排放物性能標(biāo)準(zhǔn)是限定值，其設(shè)定了不同類型的排放控制技術(shù)可能需要高于的閾值。而排放標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)用于指示常見(jiàn)的污染物，如氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、烴類(HC)和顆粒物(PM)的限制。 [0006]各種用于處理廢氣的技術(shù)已被采用來(lái)遵守嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。廢氣包括污染物，如一氧化碳(CO)、烴類(HO、各種氮氧化物(NOx)和顆粒物(PM)。不同的技術(shù)被用于降低不同種類的污染物。其中的一些技術(shù)包括:使用過(guò)濾器用來(lái)捕獲顆粒物、氧化催化器用來(lái)還原一氧化碳和烴類、選擇性催化還原法(SCR)方法用于還原氮氧化物等。
[0007]燃料中的硫?qū)U氣催化器，如DOC(柴油氧化催化器)、DPF(柴油顆粒過(guò)濾器)、NSC(氮氧化物儲(chǔ)存催化器)等而言是個(gè)問(wèn)題。它降低了這些催化器的效率，催化器不得不頻繁再生來(lái)脫除硫。再生對(duì)策也是基于對(duì)燃料中硫含量的假設(shè)而定的。
[0008]對(duì)油品質(zhì)量存在著一些規(guī)定，比如:印度BS4(Bharath4級(jí))燃料中硫的最高含量是50ppm,而在BS3 (Bharath3級(jí))燃料中硫含量可高達(dá)350ppm。
[0009]對(duì)于印度這個(gè)BS4和BS3燃料并存的國(guó)家，確定這些再生對(duì)略是困難的。比如:如果一個(gè)BS5 (Bharath5級(jí))車輛(帶著DPF/D0C)使用BS3燃料，那么不得不增加硫的再生頻率。現(xiàn)在沒(méi)辦法指示發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(ECU)用的是什么種類的燃料。同樣當(dāng)使用的摻混燃料中硫含量比預(yù)計(jì)限制更高時(shí)，不可能指示ECU并改變?cè)偕l率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明如獨(dú)立權(quán)利要求中所述具有以下優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的裝置和方法在添加燃料后檢測(cè)廢氣催化器的轉(zhuǎn)化效率，告知駕駛員所加燃料的品質(zhì)并基于燃料的品質(zhì)調(diào)節(jié)廢氣催化器的再生頻率。由于它根據(jù)燃料的品質(zhì)設(shè)定再生頻率，催化劑中的硫在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候被除去，所以車輛通過(guò)一直降低排放來(lái)滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。如果燃料品質(zhì)比先前的燃料品質(zhì)好的話，那就會(huì)額外增加燃料的經(jīng)濟(jì)性?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0011]本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例在說(shuō)明書中詳細(xì)地公開并在附圖中示出。
[0012]圖1為本發(fā)明的框圖；
[0013]圖2示出了廢氣催化器；以及
[0014]圖3示出了 DOC的轉(zhuǎn)化效率圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]圖1示出了車輛(沒(méi)有顯示出)中的裝置100的操作。裝置100是具有微處理器或微控制器的電子控制單元或發(fā)動(dòng)機(jī)管理單元，所述微處理器或微控制器上帶有標(biāo)準(zhǔn)外圍設(shè)備和部件。裝置100控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(IC發(fā)動(dòng)機(jī))60的和該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)60的排氣管路中的廢氣系統(tǒng)80的操作。裝置100包括檢測(cè)元件10、噴射元件12、預(yù)測(cè)元件15、估計(jì)元件20、調(diào)節(jié)元件25、溫度接收元件30和查找表50。廢氣系統(tǒng)80包括廢氣催化器70和分別位于催化器70的上游和下游的第一溫度傳感器Tl和第二溫度傳感器T2。
[0016]檢測(cè)元件10檢測(cè)燃料箱的燃料添加。噴射元件12通過(guò)噴射系統(tǒng)14來(lái)將燃料噴入IC發(fā)動(dòng)機(jī)中，并且也通過(guò)燃料噴射器12來(lái)控制到廢氣管62中的燃料噴射。溫度接收元件30通過(guò)第一和第二溫度傳感器Tl和T2接收廢氣催化器70中的熱度。估計(jì)元件20估計(jì)廢氣催化器70的轉(zhuǎn)化效率。調(diào)節(jié)元件25調(diào)節(jié)廢氣催化器70的再生頻率。再生是一種用來(lái)脫除積累在廢氣催化器上的硫化物(SOx)和/或DPF上的煙怠的過(guò)程。
[0017]如圖1所示，傳感器30、如燃料蓋傳感器通過(guò)信號(hào)通道34連接到裝置100。傳感器30安裝在燃料箱32的燃料蓋36上來(lái)接收燃料箱32的開或關(guān)的指示，從而檢測(cè)車輛燃料箱32的燃料添加情況。在另一方式中，傳感器30還可作為重量傳感器來(lái)檢查燃料箱32的重量變化從而檢測(cè)車輛燃料箱32的燃料添加情況。同樣可能的是，可以通過(guò)使用燃料液位傳感器檢測(cè)燃料液位上升的方式來(lái)確定燃料箱32的燃料添加情況。但是，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，存在另外的檢測(cè)車輛燃料添加情況的方法是顯而易見(jiàn)的。
[0018]查找表50包含廢氣催化器70的、與燃料中的硫濃度、所行駛的距離或所消耗的燃料量相關(guān)的預(yù)定的轉(zhuǎn)化效率。對(duì)多種硫濃度和多種距離或所消耗的燃料量而言，多個(gè)對(duì)應(yīng)的預(yù)定的轉(zhuǎn)化效率值儲(chǔ)存在查找表里。比如:在某一地區(qū)所加的燃料的硫濃度是50ppm，而其它地區(qū)(城市)燃料中的硫含量可以是350ppm。如果燃料中的硫含量高，可能會(huì)損害廢氣催化器，因?yàn)闊煹?SOx的大量形成，因而與制造商所建議的相比，廢氣催化器70需要以更少的距離和/或基于所消耗的預(yù)定的燃料量來(lái)頻繁地再生，或較早地處理，或必須采取糾正措施，以避免對(duì)廢氣系統(tǒng)80的任何損害廢氣系統(tǒng)80。
[0019]廢氣系統(tǒng)80包括廢氣催化器70，比如DOC (柴油氧化催化器)。廢氣催化器70放在車輛的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管路里。從內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)60產(chǎn)生的廢氣被引導(dǎo)通過(guò)排氣管62，以便借助于廢氣催化器70去除有害的氣體。
[0020]如圖2所示，廢氣催化器70、比如柴油氧化催化器(DOC)包括載體72、第一部分74和第二部分76。第一部分74是包括烴類捕集器(HC trap)的載體涂層，并被涂在載體72上。β沸石被用于HC捕集器，以便有效地吸收烴類。特別是該β沸石具有十二環(huán)結(jié)構(gòu)，且氧化硅SiO2與氧化鋁Al2O3的比為24-38。另外，該β沸石是第一部分74中的整個(gè)載體涂層的30-50%。通常情況下，在廢氣的溫度低于或者等于250°C時(shí)，β沸石吸收HC，而在廢氣溫度高于250°C時(shí)釋放所吸收的HC。因此，第一部分74在廢氣溫度低于或等于預(yù)定溫度時(shí)吸收HC，而在廢氣溫度高于預(yù)定溫度時(shí)釋放HC。
[0021]第二部分76包括貴金屬催化劑、比如鉬和/或鈀，并被涂在第一部分74上。第二部分76氧化廢氣 中所含的HC和CO。另外，第二部分76還氧化從第一部分74釋放的HC。在這種情況下，D0C70的溫度快速上升。因此，直接降低了 HC和CO排放。
[0022]在下列反應(yīng)中，柴油氧化催化器(DOC)氧化烴類和一氧化碳，形成二氧化碳和水:
[0023]2C0+02 — 2C02
[0024][HC] +02 — C02+H20
[0025]上述的轉(zhuǎn)化是放熱反應(yīng)，所以在催化器中釋放熱量。
[0026]D0C70的另外一個(gè)作用是對(duì)硫化合物的吸收。在發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒過(guò)程中，燃料中的硫被氧化為SO2和S03。如圖2所示，這些化合物于低溫(大概低于300°C )下在催化器表面上吸收在貴金屬位(第二部分76)上，并與氧化鋁反應(yīng)生成硫酸鋁，從而減少了載體涂層的活性表面并且使催化器失活。這降低了催化器70對(duì)HC和CO排放物的還原能力，因此催化器轉(zhuǎn)化效率降低了。該過(guò)程被稱作催化器中毒。由硫化合物引起的催化器中毒是可逆的。催化器可以通過(guò)升高催化器的溫度至大概500°C來(lái)脫硫再生。
[0027]通過(guò)用噴射元件12將燃料噴射到廢氣中來(lái)增加D0C70的溫度。噴射的燃料被D0C70氧化并放出熱量，且催化器的溫度快速上升，并且如果溫度高于約500攝氏度，那么所吸收的硫化合物將被釋放，如圖2所示。如果燃料含硫量較高，催化器失活將加快，因此
再生頻率需要調(diào)節(jié)。
[0028]氧化催化器的轉(zhuǎn)化效率被定義為:
[0029]轉(zhuǎn)化效率=測(cè)得的熱量值/預(yù)測(cè)的熱量值
【權(quán)利要求】
1.一種用于調(diào)節(jié)車輛的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣管路中的廢氣催化器(70)再生頻率的方法，所述方法包括以下步驟: -檢測(cè)(10)燃料箱(32)的燃料添加； -在檢測(cè)到所述燃料添加后，估計(jì)(20)對(duì)所述燃料而言的所述催化器(70)的轉(zhuǎn)化效率，其中，所述廢氣催化器(70)的所述轉(zhuǎn)化效率基于在廢氣中噴入所述燃料所產(chǎn)生的溫升來(lái)確定； -將所述轉(zhuǎn)化效率與預(yù)定的轉(zhuǎn)化效率比較(20);和 -基于所噴入燃料的所比較的轉(zhuǎn)化效率來(lái)調(diào)節(jié)(25)所述車輛中的所述廢氣催化器的再生頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述溫升在廢氣中通過(guò)燃料的后噴射產(chǎn)生。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述溫升在廢氣中通過(guò)將燃料直接噴入廢氣管(62)中產(chǎn)生。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)化效率是對(duì)吸附在所述催化器上的硫含量估算的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，對(duì)于多種硫含量以及多種距離和/或由所述發(fā)動(dòng)機(jī)消耗的多種燃料量中的至少一個(gè)，多種所述預(yù)定的轉(zhuǎn)化效率值儲(chǔ)存在查找表里。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述轉(zhuǎn)化效率與預(yù)測(cè)的轉(zhuǎn)化效率閾值不同時(shí)，所述廢氣催化器(70)的再生頻率被調(diào)節(jié)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過(guò)在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)監(jiān)測(cè)(T2)離開所述廢氣催化器(70)的廢氣的溫度來(lái)確定所測(cè)得的溫升。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述燃料在預(yù)定距離后或由所述發(fā)動(dòng)機(jī)消耗了預(yù)定的燃油量后被噴入廢氣管中。
9.一種用于再生車輛中的廢氣催化器的裝置(100)，包括: 檢測(cè)元件(10)，其用來(lái)檢測(cè)所述車輛的燃料添加； 噴射元件(12)，其用來(lái)在所述車輛添加燃料后將燃料噴入廢氣管； 監(jiān)測(cè)元件(T2)，其用來(lái)監(jiān)測(cè)所噴入的燃料的溫升作用； 估計(jì)元件(20)，其針對(duì)所述溫升作用估計(jì)所述廢氣催化器的再生頻率；和調(diào)節(jié)元件(25)，其根據(jù)所估計(jì)的轉(zhuǎn)化效率來(lái)調(diào)節(jié)所述車輛中的所述廢氣催化器(70)的再生頻率。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置(100)，其特征在于，所述裝置(100)包括查找表(50)，其中，所述查找表包括與所述燃料的硫含量和由所述車輛行駛的距離或消耗的燃料量相關(guān)的預(yù)定效率。
【文檔編號(hào)】F01N3/20GK103939186SQ201310753481
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月23日
【發(fā)明者】S·戈?duì)柤涌死锵＜{穆爾蒂, M·赫奇 申請(qǐng)人:羅伯特·博世技術(shù)與業(yè)務(wù)解決方案公司, 羅伯特·博世有限公司