Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
METHOD OF EMISSION REDUCTION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/156603
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a method for reducing emissions from an engine. This may be, for example, a stationary engine such as that of a current generator or a combined heat and power plant, or an engine in a vehicle such as a passenger car, railway vehicle, ship etc.

Inventors:
NOLTE, Günter (Altenceller Feld 2-D, Celle, 29227, DE)
SCHENK, Florian (Steinfurt 8, Celle, 29227, DE)
Application Number:
EP2013/058191
Publication Date:
October 24, 2013
Filing Date:
April 19, 2013
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
FAKTORPLUS GREEN TECHNOLOGY GMBH (Nienburger Straße 50, Celle, 29225, DE)
International Classes:
F02B77/04; F01M9/02; F01N3/02; F01N3/36; F02B69/04; F02D19/02; F02D19/08; F02D41/14; F02M25/00
Domestic Patent References:
WO2011120935A12011-10-06
Foreign References:
DE19746855A11999-04-29
DE102010003382A12011-09-29
EP2088306A12009-08-12
JP2010281239A2010-12-16
Attorney, Agent or Firm:
VOCKE, Henrik et al. (Hoffmann · Eitle, Arabellastrasse 4, München, 81925, DE)
Download PDF:
Claims:
Ansprüche

1. Verfahren zur Überwachung und zur Reduktion von

Emissionen eines Verbrennungskraftmotors , mit den

Schritten:

Kont nuierliches Erfassen leistungsabhängiger Emissionen während des Betriebs des Verbrennungskraftmotors , und

Ausgeben der erfassten Emissionsdaten an eine

Datenschnittstelle , und

Zwischenspeiehern der ausgegebenen Emissionsdaten und/oder Einwirken auf den Betrieb des

Verbrennungskraftmotors während des Betriebs .

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das Einwirken ein

Zugeben eines KraftStoffkonditionierers und/oder eines Zusatzstoffs , insbesondere Wasserstoff , LPG, Methangas , betrifft .

3. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche , bei dem die erfassten Daten über ein Mobilfunksignal , insbesondere GSM- Signal , an einen Server übertragen werden .

4. Verfahren gemäß Anspruch 3, bei dem ein Steuersignal zum Einwirken auf den Verbrennungskraftmotor vom Server über ein Mobi1funksigna1 übertragen werden .

5. Verfahren gemäß Anspruch 4, bei dem der Server die

Einwirkung auf den Verbrennungskraftmotor insbesondere unter Ve wendung definierter Arbeitsroutinen regelt .

6. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche , bei dem sich der Verbrennungskraftmotor in einem Fahrzeug befindet , oder ein stationärer Verbrennungskraftmotor ist .

7. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche , bei dem ein Neustart des Verbrennungskraftmotors verhindert wird, wenn erfasst wird, dass das Einwirken auf den Betrieb des Verbrennungskraftmotors nicht möglich ist .

8. Fahrzeug mit einem Verbrennungskraftmotor, einem Sensor zum kontinuierlichen Erfassen leistungsabhängiger

Emissionen während des Betriebs des

Verbrennungskraftmotors und einer Steuereinrichtung, wobei die Steuereinrichtung die erfassten Daten

zwischenspeichert und/oder zum Einwirken auf den Betrieb des Verbrennungskraftmotors aufarbeitet .

9. Fahrzeug gemäß Anspruch 8 , bei dem der Sensor ein C02- Sensor , ein Partikelsensor, insbesondere

Rußpartikelsensor, oder ein NOx- Sensor ist .

Description:
Verfahren zur Emissionsreduktion

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur

Reduktion von Emissionen eines Motors . Hierbei kann es sich beispielsweise um einen stationären Motor, wie von einem Stromgenerator oder einem Blockheizkraftwerk, oder einen Motor in einem Fahrzeug , beispielsweise PKW, Eisenbahn, Schiff , usw. , handeln .

Stand der Technik

Im Stand der Technik sind Systeme bekannt , bei denen

Parameterdaten des Verbrennungskraftmotors erfasst und aufgezeichnet werden . Diese Parameterdaten werden entweder dazu genutzt , den Betriebsverlauf des Verbrennungskraftmotors zu dokumentieren, oder die Laufparameter des

Verbrennungskraftmotors zu regeln .

Gegenstand der Erfindung

Die vorliegende Erfindung wurde mit dem Ziel durchgeführt , die Emissionen eines Verbrennungskraftmotors zu reduzieren . Dieses Ziel wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 erreicht . Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt . Darüber hinaus wird ein Fahrzeug gemäß Anspruch 8 bereitgestellt , das durch die beanspruchten Merkmale zur Reduktion der ausgestoßenen

Emissionen beiträgt .

Insbesondere stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Überwachung und zur Reduktion von Emissionen eines

Verbrennungskraftmotors berei . Dieses Verfahren umfasst die nachfolgend genannten Schritte : Kontinuierliches Erfassen leistungsabhängiger Emissionen während des Betriebs des Verbrennungskraftmotors , Ausgeben der erfassten

Emissionsdaten an eine Datenschnittstelle , und

Zwischenspeichern der ausgegebenen Emissionsdaten und/oder Einwirken auf den Betrieb des Verbrennungskraftmotors während des Betriebs . Dabei können die zwischengespeicherten Daten zur Überwachung der motorspezifischen Emissionen genutzt werden . Durch diese Möglichkeit können beispielsweise C02- Emissionen eines Fahrzeuges dokumentiert und zur weiteren Verwendung bereitgestellt werden. Der Betreiber einer

Fahrzeugflotte kann somit gegenüber Behörden die

tatsächlichen Emissionsdaten ermi teln, die nicht unbedingt mit den Verbrauchsdaten korrelieren und darüber hinaus fahrzeugspezifisch sind . Ein weiterer Gedanke betrifft im nächsten Schritt das Einwirken auf das Emissionsverhalten des spezifischen Verbrennungskraftmotors . Auf diese Weise können die Emissionen des Verbrennungskraftmotors aktiv verändert werden .

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft das genannte Einwirken ein Zugeben eines

Kraftstoffkonditionierers und/oder eines Zusatzstoffs , insbesondere Wasserstoff, LPG, Methangas. Dieser wird dem primär bereitgestellten Kraftstoff für den

Verbrennungskraftmotor zugegeben. „Primär" deutet in diesem Zusammenhang j edoch nicht auf ein bestimmtes Mengenverhältnis hin . Vielmehr zielt das Zugeben eines

Kraftstoffkonditionierers und/oder eines Zusatzsto fs auf eine Gesamtreduktion der Emissionen ab . Diese kann aus bestimmten Charakteristiken des Verbrennungskraftmotors und/oder der konkret vorliegenden Situation durch ein bestimmtes Mischungsverhältnis ergeben .

Ferner können die erfassten Daten über ein Mobilfunksignal , insbesondere GSM- Signal , an einen Server übertragen werden . Bevorzugt wird ein Steuersignal zum Einwirken auf den

Verbrennungskraftmotor vom Server über ein Mobilfunksignal übertragen, und insbesondere regelt der Server die

Einwirkung auf den Verbrennungskraftmotor insbesondere unter Verwendung definierter Arbeitsroutinen . Das Mobilfunksignal ist üblicherweise flächendeckend verfügbar .

In bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung befindet sich der Verbrennungskraftmotor in einem Fahrzeug, oder es handelt sich in einer anderen Zielrichtung um einen stationären Verbrennungskraftmotor- . In beiden Varianten kann das erfindungsgemäße Verfahren zur Überwachung und zur

Reduktion von Emissionen eines Verbrennungskraftmotors vorteilhaft eingesetzt werden .

Bevorzugt wird ein Neustart des Verbrennungskraftmotors verhindert , wenn erfasst wird, dass das Einwirken auf den Betrieb des Verbrennungskraftmotors nicht möglich ist . Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass ein Einwirken auf den Betrieb des Verbrennungskraftmotors in j edem Fall stattfindet . Der Bediener des Verbrennungskraftmotors , im Falle eines Fahrzeugs somit der Fahrer, wird damit dazu angehalten , das Einwirken im funktionsf higen Zustand zu halten . Betri fft das Einwirken ein Zugeben eines

Kraftstoffkonditionierers und/oder eines Zusatzstoffs , insbesondere Wasserstoff , LPG, Methangas , bedeutet dies beispielsweise , dass der Tank mit diesem Mittel bzw. diesen Mitteln befüllt werden muss , bevor ein Neustart des

Verbrennungskraftmotors möglich ist .

Neben dem genannten Verfahren betrifft die vorliegende

Erfindung ferner ein Fahrzeug mit einem Verbrennungskraftmotor, einem Sensor zum kontinuierlichen Erfassen leistungsabhängiger Emissionen während des Betriebs des Verbrennungskraftmotors und einer Steuereinrichtung, wobei die Steuereinrichtung die erfassten Daten

zwischenspeichert und/oder zum Einwirken auf den Betrieb des Verbrennungskraftmotors aufarbeitet . Zu den vorteilhaften Effekten wird auf die obigen Ausführungen verwiesen .

Bevorzugt ist der Sensor ein C02 -Sensor, ein Partikelsensor, insbesondere Rußpartikelsensor , oder ein NOx-Sensor . Auf diese Weise können am Fahrzeug die aktuell ausgestoßenen Emissionen kontinuierlich erfasst werden .

Die vorliegende Erfindung kann bei verschiedenen

Brennungskraftmaschinen zur Anwendung kommen . Dies betrifft zum einen die Ausführung als sogenannte stationäre

Verbrennungskraftmaschine , wie bei einem Stromgenerator oder einem Kraftwerk, oder einem in einem Fahrzeug eingesetzter Verbrennungskraftmotor . Ferner kann ein solcher

Verbrennungskraftmotor mit flüssigem oder gasförmigem

Kraftstoff , oder einer Kombination hiervon, betrieben werden .

In einer ersten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung wird der Verbrennungskraftmotor mit einem oder mehreren Sensoren versehen, mit dem oder denen die Emissionen des

Verbrennungskraftmotors erfasst werden können . Diese Daten können mit weiteren Randparametern kombiniert werden .

Als einer der infrage kommenden Sensoren wird ein Co 2 - Sensor verwendet , dessen Messung auf einem speziellen

Differenzsignalverfahren beruht . Solche Sensoren weisen eine relativ geringe Störempfindlichkeit auf . Ferner kann mit einem solchen Sensor eine feinpartikuläre Verschmutzung

( sogenannter Feinstaub) erfasst werden, die insbesondere im Bereich von Verbrennungskraftmaschinen, die mit Diesel - oder Schwerkraftstoffen betrieben werden, auftreten . Auch kann der genannte Sensortyp wartungsfrei betrieben werden, und eine kontinuierliche Messdatenerfassung sicherstellen .

In einer anderen Ausführungsform kann der genannte Sensor einen Rußpartikel-Sensor umfassen, dessen Messprinzip auf der direkten Detektion von im Abgas enthaltenen

Kohlenstoff artikeln beruht . Der Sensor weist gegen andere , nicht leitende Stoffe keine Querempfind1ichkeit auf . Mit einem solchen Rußpartikel-Sensor können insbesondere

flüssige , kohlenstoffhaltige Kraftstoffe hinsichtlich kohlenstoffhaltigen Feinstaubs überwacht werden.

Ein weiterer möglicher Sensortyp betrifft einen NOx-Sensor, der auf dem Messprinzip der Leitfähigkeitsänderung von leicht oxidierbaren und reduzierbaren Gasen basiert . Ein solcher Sensortyp kann auch bei sehr hohen Temperaturbereichen eine gleichbleibende Messtoleranz sicherstellen .

Alle genannten Sensoren besitzen eine Datenschnittstelle , über die ein Sensorsignal einerseits direkt für ein

Steuersignal , und andererseits als ein Messwertsignal genutzt werden kann .

Falls die Nutzung des Sensorsignals als Steuersignal

vorgesehen ist , kann mit diesem eine sogenannte On-Board- Dosierung durchgeführt werden . Dabei wird zu einem

Basiskraft.stoff (beispielsweise flüssiger Kraftstoff ) ein emissionsmindernder Kraftstoffkonditionierer hinzugefügt . Zum eingesetzten Verfahren wird insbesondere auf die WO

2011/120935 AI verwiesen, in der unter anderem eine

gesteuerte Beimischung eines emissionsmindernden

Krafstoffkondi ionierers erläutert wird .

Neben einem emissionsmindernden Krafstoffkonditionierer kann auch ein emissionsmindernder Zusatzstoff , insbesondere

Wasserstoff , dem Kraftstoff beigefügt werden . Auch diese Beimischung kann über die durch den Sensor erhobenen

Messdaten gesteuert werden .

Neben der sogenannten On-Board-Dosierung ist die im

Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwende e

Steuereinrichtung dazu eingerichtet , die durch den Sensor erfassten Messdaten an einen externen Server über GSM oder ein anderes Mobilfunksignal zu übermitteln, sodass vom externen Server die übermittelten Messergebnisse ausgewertet werden. Ausgehend hiervon kann ggf . unter Einwirkung eines Nutzers ein Steuersignal an die im Zusammenhang mit dem

Verbrennungskraftmotor vorgesehene Steuereinrichtung

übermittelt werden, wodurch wiederum auf die Versorgung mit einem emissionsmindernden KraftStoffkonditionierer oder die Versorgung mit einem emissionsmindernden Zusatzstoff

eingewirkt wird .

Die über GSM übertragenen Messdaten können für ein Emissions - und Parametermonitoring genutzt werden, das gleichzeitig die Überwachung des tatsächlichen Verbrauchs beeinhaltet . Rein beispielhaft sei darauf verwiesen, dass auf diesem Wege die Entwendung von Kraftstoff und/oder die Beimischung von leistungsreduzierenden Komponenten zum Ausgleich von

entwendetem Kraftstoff (beispielsweise Wasser) überwacht werden kann . Denn Ziel der Messung ist im Gegensatz zur

Verbrauchsmessung die Bewertung der Emission .

Im Zusammenhang mit der On-Board-Dosierung bilden der

Kraftstoffverbrauch, die Speicherkapazität des

Kraftstofftanks , die Einsatzschwere und der Einsatzzweck die Grundlage für die Ausführung . In diesem Zusammenhang gelten als weitere Parameter der Kraftstoffverbrauch pro

Arbeitsleistung sowie die Betriebsparameter der

Verbrennungskraftmotors (Drehzahl , Drehmoment , Turbodruck, Geschwindigkeit) , die erfassten Emissionsparameter und weitere Rahmen- und Randparameter . Erfindungsgemäß werden die genannten Parameter, insbesondere die Emissionparameter, kontinu erlich erfasst . Diese werden in die Steuereinrichtung übertragen, und können

beispielsweise über GSM an den externen Server übermittelt werden .

Falls ein Betreiber eines Verbrennungskraftmotors nicht die sogenannte On-Board-Dosierung nutzt , besteht zumindest die Möglichkeit, das Emissionsverhalten des spezifischen

Verbrennungskraftmotors (und somit auch einer größeren Anzahl von Verbrennungskraftmotoren) online zu verfolgen und

zumindest nachhaltig zu dokumentieren . Der Betreiber kann dann den Bediener des Verbrennungskraftmotors , also

beispielsweise den Fahrer , zu emissionsminderndem Verhalten schulen, und er kann die Einsätze und Arbeitsaufgaben des Verbrennungskraftmotors emissionsmindernd planen und steuern .

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine sogenannte Abschaltroutine . Sollte aus einem bestimmten Grund die Versorgung mit einem Kraftstoff und/oder einem

Kraftstoffkonditionierer/einem Zusatzstoff nicht mehr

gewährleistet sein, so kann die genannte Abschaltroutine zu einem Stillstand des Verbrennungskraftmotors und somit zur Vermeidung unkontrollierter Abgasemissionen führen . Im

Bereich der Fahrzeuge ist hierbei j edoch eine Abschaltroutine vorgesehen, die ggf . einen Wiederstart des

Verbrennungskraftmotors verhindert , um somit den Bediener zum Nachfüllen des Kraftstoffkonditionierers/ des Zusatzstoffs zu bewegen .

Die auf dem externen Server verfügbaren Daten können über einen Internetbrowser eingesehen werden . Zwar ist es in einer Zielrichtung der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass die auf dem externen Server abgelegten Daten nicht durch Dritte manipuliert werden können und somit die überwachten Vorgänge dokumentieren . Allerdings ist es in einer weiteren Zielrichtung denkbar, eine Manipulation der abgelegten Daten ggf . unter bestimmten Voraussetzungen zu gestatten .

Ferner werden die Daten im Bedarfsfall mit GSM-Daten

kombiniert , um somit einen kartenbasierten Emissionsverlauf zu dokumentieren. Die Übersicht der Daten kann in einer bestimmten Ausfuhrungsform folgende Parameter umfassen :

momentane Geschwindigke t des Fahrzeugs , Kraftstoffverbrauch, C0 2 - Emission, Außentemperatur , Tankfüllstand, usw. Zur

Dokumentation werden die Tagesdaten zusammengefasst und übersichtlich dargestellt . Auf Grundlage dieser Dokumentation ist es möglich, verschiedene Fahrzeuge , Strecken,

Geschwindigkeit und Datum/Uhrzeit zu vergleichen . Ferner können Statusberichte über bestimmte Zeitintervalle ,

beispielsweise Monatsbericht , Wochenbericht und Tagesbericht , angezeigt , und ein Fahrzeugfuhrpark überwacht werden . Auch kann über die erfassten Emissionsdaten spezifisch auf ein bestimmtes Fahrzeug eingegangen werden . Denn es hat sich gezeigt , dass gerade bei älteren Fahrzeugen die Beeinflussung der Emission des Verbrennungskraftmotors von den ursprünglich angegebenen Herstellerangaben deutlich abweichen kann .