DE112020005692T5 - Verfahren zur reinigung von abgasen und elektronische vorrichtung dafür - Google Patents

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Abstract

Die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen ein Verfahren zum Reinigen von Abgasen und eine elektronische Vorrichtung dafür. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung gibt es eine elektronische Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen, die Folgendes umfasst: ein Sensormodul; eine Heizvorrichtung; einen Speicher; und einen Prozessor, der betriebsfähig mit dem Sensormodul, der Heizvorrichtung und dem Speicher gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass: der Prozessor dazu betriebsfähig ist: die Heizvorrichtung so zu steuern, dass ein Katalysator eines Fahrzeugs erwärmt wird, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis der durch den Katalysator strömenden Abgase unter Verwendung des Sensormoduls während des Erwärmens des Katalysators zu messen, und die Heizvorrichtung so zu steuern, dass das Erwärmen des Katalysators basierend auf dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Abgase beendet wird.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen ein Verfahren zum Reinigen von Abgasen und eine elektronische Vorrichtung dafür.
  • Hintergrund der Erfindung
  • In jüngster Zeit wird das Problem der Luftverschmutzung durch Abgase zu einem ernsten gesellschaftlichen Problem, da die Nutzung von Fahrzeugen zunimmt und das Verkehrsaufkommen steigt. Infolgedessen werden die Abgasvorschriften in Bezug auf die Emission von Schadstoffen wie Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoffen (HC) und Stickoxiden (NOx) in Abgasen schrittweise verschärft.
  • Damit Fahrzeuge die Abgasnormen erfüllen, werden in der Regel Drei-Wege-Katalysatoren in die Auspuffanlagen eingebaut, um die Zersetzung von Kohlenwasserstoffen, die Oxidation von Kohlenmonoxid und die Reduzierung von Stickoxiden zu fördern.
  • Der Hintergrund der vorliegenden Erfindung ist in dem koreanischen offengelegten Patent 2019-0125086 (offengelegt am 06. November 2019; METHOD FOR MANUFACTURING EXHAUST GAS PURIFYING CATALYST AND THE EXHAUST GAS PURIFYING CATALYST THEREFROM (etwa: VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES ABGASREINIGUNGSKATALYSATORS UND DARAUS HERGESTELLTER ABGASREINIGUNGSKATALYSATOR)) beschrieben.
  • Einzelheiten der Erfindung
  • Zu lösendes Problem
  • Drei-Wege-Katalysatoren werden durch Erwärmen aktiviert, bis die Temperatur des Drei-Wege-Katalysators eine Temperatur erreicht, die gleich oder höher als eine Temperatur ist, die mit einem Aktivierungstemperaturmodell übereinstimmt, und können nach der Aktivierung verschmutzende Bestandteile in Abgasen entfernen. Da das Aktivierungstemperaturmodell basierend auf Testergebnissen von Standard-Entwicklungstestfahrzeugen erstellt wird, kann es aufgrund von Schwankungen zwischen den Fahrzeugen und Systemstörungen, wie z. B. Ausfällen, zu Abweichungen zwischen der tatsächlichen Temperatur für die Aktivierung des Drei-Wege-Katalysators und dem Aktivierungstemperaturmodell kommen. Infolgedessen kann sich die Leistung der Abgasreinigungsanlage verschlechtern, entweder weil der Aufwärmbetrieb beendet wird, bevor der Drei-Wege-Katalysator die Aktivierungstemperatur erreicht, oder weil der Aufwärmbetrieb kontinuierlich aufrechterhalten wird, wenn der Drei-Wege-Katalysator die Aktivierungstemperatur erreicht hat. Daher kann eine Lösung erforderlich sein, die den Reinigungswirkungsgrad von Drei-Wege-Katalysatoren unabhängig vom Fahrzeugzustand gewährleistet.
  • Die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbaren und betreffen ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Sicherstellung des Reinigungswirkungsgrads von Drei-Wege-Katalysatoren unabhängig vom Fahrzeugzustand.
  • Mittel zum Lösen des Problems
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung gibt es eine elektronische Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen, die Folgendes umfasst: ein Sensormodul; eine Heizvorrichtung; einen Speicher; und einen Prozessor, der betriebsfähig mit dem Sensormodul, der Heizvorrichtung und dem Speicher gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass: der Prozessor dazu betriebsfähig ist: die Heizvorrichtung so zu steuern, dass ein Katalysator eines Fahrzeugs erwärmt wird, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis der durch den Katalysator strömenden Abgase unter Verwendung des Sensormoduls während des Erwärmens des Katalysators zu messen, und die Heizvorrichtung so zu steuern, dass das Erwärmen des Katalysators basierend auf dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Abgase beendet wird.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die elektronische Vorrichtung außerdem eine Kommunikationseinheit. Der Prozessor ist dazu betriebsfähig: eine Eingabe zum Aktivieren des Katalysators über die Kommunikationsschaltung zu empfangen und die Heizvorrichtung so zu steuern, dass der Katalysator als Reaktion auf den Empfang der Eingabe erwärmt wird.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Sensormodul ein erstes Sensormodul und ein zweites Sensormodul, und der Prozessor ist dazu betriebsfähig: ein erstes Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den Katalysator eintretenden Abgases unter Verwendung des ersten Sensormoduls zu messen; und ein zweites Luft-Kraftstoff-Verhältnis des aus dem Katalysator austretenden Abgases unter Verwendung des zweiten Sensormoduls zu messen.
  • In einigen Ausführungsformen ist der Prozessor dazu betriebsfähig: einen Reinigungswirkungsgrad des Katalysators durch Vergleichen des ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und des zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu ermitteln; zu bestimmen, ob der Reinigungswirkungsgrad einen Referenzwirkungsgrad überschreitet; und wenn der Reinigungswirkungsgrad den Referenzwirkungsgrad überschreitet, die Heizvorrichtung so zu steuern, dass das Erwärmen des Katalysators beendet wird.
  • In einigen Ausführungsformen kann der Prozessor, wenn der Reinigungswirkungsgrad den Referenzwirkungsgrad nicht überschreitet, die Heizvorrichtung so steuern, dass das Erwärmen des Katalysators aufrechterhalten wird.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung gibt es ein Verfahren zum Reinigen von Abgas, das Schritte umfasst, in denen: ein Prozessor eine Heizvorrichtung so steuert, dass ein Katalysator eines Fahrzeugs erwärmt wird; der Prozessor ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des durch den Katalysator strömenden Abgases unter Verwendung eines Sensormoduls während des Erwärmens des Katalysators misst; und der Prozessor die Heizvorrichtung so steuert, dass das Erwärmen des Katalysators basierend auf dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases beendet wird.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst der Schritt zum Steuern der Heizvorrichtung, sodass der Katalysator erwärmt wird, Schritte, in denen: der Prozessor eine Eingabe zum Aktivieren des Katalysators über eine Kommunikationsschaltung empfängt, und der Prozessor die Heizvorrichtung so steuert, dass der Katalysator als Reaktion auf den Empfang der Eingabe erwärmt wird.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Sensormodul ein erstes Sensormodul und ein zweites Sensormodul, wobei der Schritt des Messens des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases Schritte umfasst, in denen: der Prozessor ein erstes Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den Katalysator eintretenden Abgases unter Verwendung des ersten Sensormoduls misst; und der Prozessor ein zweites Luft-Kraftstoff-Verhältnis des aus dem Katalysator austretenden Abgases unter Verwendung des zweiten Sensormoduls misst.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst der Schritt zum Steuern der Heizvorrichtung, sodass das Erwärmen des Katalysators beendet wird, Schritte, in denen: der Prozessor einen Reinigungswirkungsgrad des Katalysators durch Vergleichen des ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und des zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ermittelt; der Prozessor bestimmt, ob der Reinigungswirkungsgrad einen Referenzwirkungsgrad überschreitet; und wenn der Reinigungswirkungsgrad den Referenzwirkungsgrad überschreitet, der Prozessor die Heizvorrichtung so steuert, dass das Erwärmen des Katalysators beendet wird.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner einen Schritt, bei dem: wenn der Reinigungswirkungsgrad den Referenzwirkungsgrad nicht überschreitet, der Prozessor die Heizvorrichtung so steuert, dass das Erwärmen des Katalysators aufrechterhalten wird.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können den Reinigungswirkungsgrad von Drei-Wege-Katalysatoren unabhängig vom Fahrzeugzustand sicherstellen, indem der Reinigungswirkungsgrad des Fahrzeugkatalysators gemessen und das Erwärmen des Fahrzeugkatalysators basierend auf dem gemessenen Reinigungswirkungsgrad gesteuert wird.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Blockdiagramm der elektronischen Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
    • 2 ist eine Darstellung zur Beschreibung der Funktionsweise eines Sensormoduls, das an einem Katalysator gemäß verschiedenen Ausführungsformen angebracht ist.
    • 3a und 3b sind Zeichnungen, die Beispiele für Luft-Kraftstoff-Verhältnisse zeigen, die mithilfe des Sensormoduls in der elektronischen Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen gemessen werden.
    • 4 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung des Verfahrens zum Steuern der Erwärmung des Katalysators in der elektronischen Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
    • 5 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung des Verfahrens zum Beenden der Erwärmung des Katalysators in der elektronischen Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
  • Spezifische Details zur Implementierung der Erfindung
  • Verschiedene Ausführungsformen des vorliegenden Dokuments werden nachfolgend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Die Ausführungsformen und die damit verwendeten Begriffe sollen die im vorliegenden Dokument beschriebene Technologie nicht auf die spezifischen Formen in den Ausführungsformen beschränken und sollten so verstanden werden, dass sie verschiedene Modifikationen, Äquivalente und/oder Substitutionen der betreffenden Ausführungsform umfassen. Im Zusammenhang mit der Beschreibung der Zeichnungen können ähnliche Referenznummern für ähnliche Bestandteile verwendet werden. Ausdrücke im Singular können Ausdrücke im Plural einschließen, sofern sich aus dem Kontext nichts Gegenteiliges ergibt. Im vorliegenden Dokument können Ausdrücke wie „A oder B“ oder „mindestens eines von A und/oder B“ alle möglichen Kombinationen der aufgeführten Elemente umfassen. Formulierungen wie „1.“, „2.“, „erste“ oder „zweite“ können die entsprechenden Bestandteile unabhängig von ihrer Reihenfolge oder Bedeutung ändern und werden lediglich zur Unterscheidung eines Bestandteils von einem anderen Bestandteil verwendet, ohne die Bestandteile einzuschränken. Wenn angegeben wird, dass ein bestimmtes (z. B. erstes) Bestandteil mit einem anderen (z. B. zweiten) Bestandteil „(funktional oder kommunikativ) gekoppelt“ oder „verbunden“ ist, kann dieses bestimmte Bestandteil direkt mit dem anderen Bestandteil verbunden sein oder mittels eines anderen Bestandteils (z. B. eines dritten Bestandteils) verbunden sein.
  • Im vorliegenden Dokument kann der Begriff „konfiguriert (oder eingerichtet) für/zum“ in Bezug auf die Hardware oder Software je nach den Umständen austauschbar mit z. B. „geeignet für/zum“, „in der Lage, zu“, „so geändert, dass“, „so gemacht, dass“, „fähig zu“ und „so konzipiert, dass“ verwendet werden. Unter bestimmten Umständen kann der Ausdruck „eine Vorrichtung, die dazu konfiguriert ist“ bedeuten, dass die Vorrichtung zusammen mit einer anderen Vorrichtung oder anderen Komponenten „in der Lage ist, etwas zu tun“. Die Formulierung „Prozessor, der dazu konfiguriert (oder eingerichtet) ist, A, B und C auszuführen“ kann beispielsweise einen speziellen Prozessor (z. B. einen eingebetteten Prozessor) zum Ausführen der betreffenden Vorgänge oder einen allgemeinen Prozessor (z. B. eine CPU oder einen Anwendungsprozessor) bedeuten, der in der Lage ist, die betreffenden Vorgänge auszuführen, indem er mindestens ein in einer Speichervorrichtung gespeichertes Softwareprogramm ausführt.
  • 1 ist ein Blockdiagramm der elektronischen Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
  • Unter Bezugnahme auf 1, kann die elektronische Vorrichtung (100) umfassen: einen Prozessor (120); einen Speicher (130); ein Sensormodul (140); und eine Heizvorrichtung (150). Die elektronische Vorrichtung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die elektronische Vorrichtung (100) ferner umfassen: eine Eingabevorrichtung zur Eingabe von Informationen; eine Ausgabevorrichtung zur Ausgabe von Informationen; und/oder eine Kommunikationsschaltung für die Kommunikation.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen steuert der Prozessor (120) ein Verwaltungssystem oder eine Anwendung, um eine Vielzahl von Hardware- oder Softwarekomponenten, die mit dem Prozessor (120) verbunden sind, zu steuern und verschiedene Formen der Datenverarbeitung und Berechnungen durchführen zu können. Gemäß einer Ausführungsform kann der Prozessor (120) als System auf einem Chip (SoC) implementiert sein. Der Prozessor (120) lädt Anweisungen oder Daten, die aus mindestens einer der anderen Komponenten empfangen wurden, in den Speicher (130) und verarbeitet diese, wobei verschiedene Formen von Daten im Speicher (130) gespeichert werden können.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Prozessor (120) auf das Empfangen von Eingaben zum Aktivieren des Fahrzeugkatalysators (oder Drei-Wege-Katalysators) reagieren, um den Katalysator mittels der Heizvorrichtung (150) aufzuwärmen. Wenn der Prozessor (120) beispielsweise über eine Kommunikationsschaltung (nicht gezeigt) Informationen empfängt, die angeben, dass der Motor in Betrieb ist, kann der Prozessor (120) die Heizvorrichtung (150) so steuern, dass sie den Fahrzeugkatalysator aufwärmt.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Prozessor (120) den Reinigungswirkungsgrad des Fahrzeugkatalysators ermitteln, während der Fahrzeugkatalysator mittels der Heizvorrichtung (150) aufwärmt wird. Beispielsweise ermittelt der Prozessor (120) mithilfe des am Fahrzeugkatalysator angebrachten Sensormoduls (140) ein erstes Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den Katalysator eintretenden Abgases und ein zweites Luft-Kraftstoff-Verhältnis des aus dem Katalysator austretenden Abgases und kann anhand des ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und des zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses den Reinigungswirkungsgrad des Katalysators berechnen. Gemäß einer Ausführungsform kann der Prozessor (120) den Reinigungswirkungsgrad des Fahrzeugkatalysators periodisch, aperiodisch oder in Echtzeit ermitteln, während der Fahrzeugkatalysator mittels der Heizvorrichtung (150) erwärmt wird.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Prozessor (120) die Heizvorrichtung (150) so steuern, dass das Aufwärmen des Fahrzeugkatalysators basierend auf dem Reinigungswirkungsgrad des Fahrzeugkatalysators beendet wird. Beispielsweise bestimmt der Prozessor (120), ob der Reinigungswirkungsgrad des Fahrzeugkatalysators einen im Speicher (130) vorgespeicherten Referenzwirkungsgrad überschreitet, und kann, wenn der Reinigungswirkungsgrad des Fahrzeugkatalysators den Referenzwirkungsgrad nicht überschreitet, die Heizvorrichtung (150) so steuern, dass der Fahrzeugkatalysator kontinuierlich erwärmt wird, und kann, wenn der Reinigungswirkungsgrad des Fahrzeugkatalysators den Referenzwirkungsgrad überschreitet, die Heizvorrichtung (150) so steuern, dass das Erwärmen des Fahrzeugkatalysators beendet wird.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist das Sensormodul (140) am Fahrzeugkatalysator oder an der mit dem Fahrzeugkatalysator verbundenen Abgasleitung angebracht und kann das erste Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den Fahrzeugkatalysator eintretenden Abgases und das zweite Luft-Kraftstoff-Verhältnis des aus dem Fahrzeugkatalysator austretenden Abgases messen. Das Sensormodul (140) kann dem Prozessor (120) Informationen über das gemessene erste Luft-Kraftstoff-Verhältnis und zweite Luft-Kraftstoff-Verhältnis liefern. Gemäß einer Ausführungsform kann das Sensormodul (140) eine Vielzahl von Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren zum Messen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses aus dem Abgas umfassen. Das Sensormodul (140) kann beispielsweise umfassen: einen ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor zum Messen des ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des in den Fahrzeugkatalysator eintretenden Abgases; und einen zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor zum Messen des zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des aus dem Fahrzeugkatalysator austretenden Abgases.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Heizvorrichtung (150) Wärmeenergie basierend auf der durch die Fahrzeugbatterie bereitgestellten Energie erzeugen und den Fahrzeugkatalysator unter Verwendung der erzeugten Wärmeenergie erwärmen.
  • 2 ist eine Darstellung zur Beschreibung der Funktionsweise eines Sensormoduls, das an einem Katalysator gemäß verschiedenen Ausführungsformen angebracht ist. 3a und 3b sind Zeichnungen, die Beispiele für Luft-Kraftstoff-Verhältnisse zeigen, die mithilfe des Sensormoduls in der elektronischen Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen gemessen werden.
  • Unter Bezugnahme auf die 2 bis 3b kann das Sensormodul (z. B. das Sensormodul (140) in 1) umfassen: ein erstes Sensormodul (203), das an der Abgasleitung angebracht ist, durch die das Abgas in den Fahrzeugkatalysator (201) eintritt; und ein zweites Sensormodul (205), das an der Abgasleitung angebracht ist, durch die das Abgas aus dem Fahrzeugkatalysator (201) austritt.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können das erste Sensormodul (203) und das zweite Sensormodul (205) das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des durch die Abgasleitung strömenden Abgases messen. Beispielsweise kann das erste Sensormodul (203) das erste Luft-Kraftstoff-Verhältnis des über die Abgasleitung in den Fahrzeugkatalysator (201) eintretenden Abgases im vorderen Teil messen und das zweite Sensormodul (205) das zweite Luft-Kraftstoff-Verhältnis des über die Abgasleitung aus dem Fahrzeugkatalysator (201) austretenden Abgases messen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können, wenn der Fahrzeugkatalysator (201) nicht erwärmt wird, wie in 3a gezeigt, das durch das erste Sensormodul (203) gemessene erste Luft-Kraftstoff-Verhältnis (z. B. das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Abgas des vorderen Fahrzeugteils) und das durch das zweite Sensormodul (205) gemessene zweite Luft-Kraftstoff-Verhältnis (z. B. das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Abgas des hinteren Fahrzeugteils) denselben Wert aufweisen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können, wenn der Fahrzeugkatalysator (201) erwärmt wird, wie in 3b gezeigt, das durch das erste Sensormodul (203) gemessene erste Luft-Kraftstoff-Verhältnis (z. B. das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Abgas des vorderen Fahrzeugteils) und das durch das zweite Sensormodul (205) gemessene zweite Luft-Kraftstoff-Verhältnis (z. B. das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Abgas des hinteren Fahrzeugteils) unterschiedliche Werte aufweisen. Wenn beispielsweise der Fahrzeugkatalysator (201) erwärmt wird, kann der durch das zweite Sensormodul (205) gemessene Spitze-Spitze-Wert des zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (z. B. das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Abgas des vorderen Fahrzeugteils) allmählich kleiner werden, wenn der Reinigungswirkungsgrad des Fahrzeugkatalysators (201) zunimmt.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können das erste Sensormodul (203) und das zweite Sensormodul (205) dem Prozessor (z. B. dem Prozessor (120) in 1) Informationen über das gemessene erste Luft-Kraftstoff-Verhältnis und zweite Luft-Kraftstoff-Verhältnis liefern. Zum Beispiel können das erste Sensormodul (203) und das zweite Sensormodul (205) dem Prozessor (120) die Informationen über das gemessene erste Luft-Kraftstoff-Verhältnis und zweite Luft-Kraftstoff-Verhältnis periodisch, aperiodisch oder in Echtzeit zur Verfügung stellen. Der Prozessor (120) kann auf das Empfangen der Informationen über das erste Luft-Kraftstoff-Verhältnis und das zweite Luft-Kraftstoff-Verhältnis aus dem ersten Sensormodul (203) und dem zweiten Sensormodul (205) reagieren und den Reinigungswirkungsgrad des Fahrzeugkatalysators (201) ermitteln, indem er den Spitze-Spitze-Wert des ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und den Spitze-Spitze-Wert des zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses vergleicht und den Wert des Reinigungswirkungsgrads ermittelt, der der Differenz zwischen den beiden Werten basierend auf im Speicher (130) vorgespeicherten Tabelleninformationen entspricht. Gemäß einer Ausführungsform kann der Reinigungswirkungsgrad umso höher sein, je größer die Differenz zwischen dem Spitze-Spitze-Wert des ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und dem Spitze-Spitze-Wert des zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ist.
  • 4 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zum Steuern der Erwärmung des Katalysators in der elektronischen Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
  • Unter Bezugnahme auf 4 kann der Prozessor (z. B. der Prozessor (120) in 1) der elektronischen Vorrichtung (z. B. der elektronischen Vorrichtung (100) in 1) in Vorgang 401 eine Eingabe zum Aktivieren des Fahrzeugkatalysators (z. B. des Katalysators (201) in 2) empfangen. Wenn der Prozessor (120) beispielsweise über eine Kommunikationsschaltung der elektronischen Vorrichtung (100) Informationen empfängt, die angeben, dass der Fahrzeugmotor in Betrieb ist, kann der Prozessor bestimmen, dass eine Eingabe zum Aktivieren des Fahrzeugkatalysators empfangen wurde.
  • In Vorgang 403 kann der Prozessor (120) auf das Empfangen der Eingabe zum Aktivieren des Fahrzeugkatalysators reagieren und so die Heizvorrichtung (150) steuern, um den Fahrzeugkatalysator zu erwärmen.
  • In Vorgang 405 kann der Prozessor (120) über das Sensormodul (140) das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des durch den Fahrzeugkatalysator strömenden Abgases während des Erwärmens des Katalysators messen. Beispielsweise kann der Prozessor (120) mittels des Sensormoduls (140) das erste Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den Fahrzeugkatalysator eintretenden Abgases und das zweite Luft-Kraftstoff-Verhältnis des aus dem Fahrzeugkatalysator austretenden Abgases messen. Gemäß einer Ausführungsform kann der Prozessor (120) das erste Luft-Kraftstoff-Verhältnis und das zweite Luft-Kraftstoff-Verhältnis als Reaktion auf den Beginn des Erwärmvorgangs des Fahrzeugkatalysators periodisch, aperiodisch oder in Echtzeit messen.
  • In Vorgang 407 kann der Prozessor (120) die Heizvorrichtung (150) so steuern, dass das Erwärmen des Fahrzeugkatalysators basierend auf dem/den Luft-Kraftstoff-Verhältnis(sen) des Abgases beendet wird. Beispielsweise kann der Prozessor (120) den Reinigungswirkungsgrad des Fahrzeugkatalysators durch Vergleichen des ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und des zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ermitteln und bestimmen, ob der ermittelte Reinigungswirkungsgrad einen im Speicher (130) vorgespeicherten Referenzwirkungsgrad überschreitet, und, wenn der ermittelte Reinigungswirkungsgrad den Referenzwirkungsgrad überschreitet, die Heizvorrichtung (150) so steuern, dass die Beheizung des Fahrzeugkatalysators beendet wird. Gemäß einer Ausführungsform kann der Prozessor (120), wenn der ermittelte Reinigungswirkungsgrad den Referenzwirkungsgrad nicht überschreitet, erneut den Vorgang 403 des Erwärmens des Fahrzeugkatalysators durchführen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Prozessor (120) nach dem Durchführen des Vorgangs 407, in dem das Erwärmen des Fahrzeugkatalysators beendet wird, mittels des Sensormoduls (140) kontinuierlich den Reinigungswirkungsgrad des Fahrzeugkatalysators messen und als Reaktion auf das Ermitteln, dass der gemessene Reinigungswirkungsgrad unterhalb des Referenzwirkungsgrads liegt, erneut den Vorgang 403 des Erwärmens des Fahrzeugkatalysators durchführen.
  • Wie oben beschrieben, kann die elektronische Vorrichtung (100) den Reinigungswirkungsgrad von Drei-Wege-Katalysatoren unabhängig vom Fahrzeugzustand sicherstellen, indem sie den Reinigungswirkungsgrad des Fahrzeugkatalysators misst und das Erwärmen des Fahrzeugkatalysators basierend auf dem gemessenen Reinigungswirkungsgrad steuert.
  • 5 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung des Verfahrens zum Beenden der Erwärmung des Katalysators in der elektronischen Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Die nachstehende Erläuterung kann eine detaillierte Beschreibung des Vorgangs der Beendigung des Erwärmens des Katalysators in Vorgang 407 von 4 beinhalten.
  • Unter Bezugnahme auf 5 kann der Prozessor (z. B. der Prozessor (120) in 1) der elektronischen Vorrichtung (z. B. der elektronischen Vorrichtung (100) in 1) in Vorgang 501 den Reinigungswirkungsgrad des Katalysators (z. B. des Katalysators (201) von 2) basierend auf dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases ermitteln. Beispielsweise ermittelt der Prozessor (120) mithilfe des am Fahrzeugkatalysator angebrachten Sensormoduls (140) das erste Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den Katalysator eintretenden Abgases und das zweite Luft-Kraftstoff-Verhältnis des aus dem Katalysator austretenden Abgases und kann durch Vergleichen des ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und des zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses den Reinigungswirkungsgrad des Katalysators berechnen.
  • In Vorgang 503 kann der Prozessor (120) bestimmen, ob der ermittelte Reinigungswirkungsgrad den Referenzwirkungsgrad überschreitet. Beispielsweise kann der Prozessor (120) bestimmen, ob der identifizierte Reinigungswirkungsgrad den Referenzwirkungsgrad überschreitet, indem er Informationen über einen zuvor gespeicherten Referenzwirkungsgrad aus dem Speicher (130) lädt und den ermittelten Reinigungswirkungsgrad mit dem geladenen Referenzwirkungsgrad vergleicht. Dabei ist der Referenzwirkungsgrad ein durch den Hersteller basierend auf Abgasvorschriften für die Emission von Schadstoffen in Abgasen vorgegebener Wert, der basierend auf Prüfergebnissen auf einen anderen Wert eingestellt (oder aktualisiert) werden kann. Wenn der ermittelte Reinigungswirkungsgrad den Referenzwirkungsgrad überschreitet, führt der Prozessor (120) den Vorgang 505 aus, und wenn der ermittelte Reinigungswirkungsgrad den Referenzwirkungsgrad nicht überschreitet, kann der Prozessor den Vorgang 403 von 4 ausführen, in dem der Fahrzeugkatalysator erwärmt wird.
  • Wenn der ermittelte Reinigungswirkungsgrad den Referenzwirkungsgrad überschreitet, kann der Prozessor (120) in Vorgang 505 die Heizvorrichtung (150) so steuern, dass das Erwärmen des Fahrzeugkatalysators beendet wird.
  • Vorstehend wurde beschrieben, dass die elektronische Vorrichtung (100) basierend auf dem Reinigungswirkungsgrad des Fahrzeugkatalysators, der basierend auf dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den Katalysator eintretenden Abgases und des zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des aus dem Katalysator austretenden Abgases berechnet wird, bestimmt, ob der Erwärmvorgang des Fahrzeugkatalysators beendet werden soll, aber gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die elektronische Vorrichtung (100) auch basierend auf dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis des aus dem Katalysator austretenden Abgases bestimmen, ob der Vorgang des Erwärmens des Fahrzeugkatalysators beendet werden soll. Beispielsweise ist es auch möglich, dass die elektronische Vorrichtung (100) das zweite Luft-Kraftstoff-Verhältnis des aus dem Katalysator austretenden Abgases misst, und wenn der Spitze-Spitze-Wert des gemessenen zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kleiner als ein Referenz-Spitze-Spitze-Wert ist, wird der Vorgang des Erwärmens des Katalysators beendet.
  • Wie oben beschrieben, kann die elektronische Vorrichtung (100) den Reinigungswirkungsgrad von Drei-Wege-Katalysatoren unabhängig vom Fahrzeugzustand sicherstellen, indem sie den Reinigungswirkungsgrad des Fahrzeugkatalysators misst und bestimmt, ob das Erwärmen des Fahrzeugkatalysators basierend auf dem gemessenen Reinigungswirkungsgrad beendet werden soll.
  • Der im vorliegenden Dokument verwendete Begriff „Modul“ kann Einheiten umfassen, die als Hardware, Software oder Firmware implementiert sind, und kann z. B. austauschbar mit Begriffen wie Logik, Logikbaustein, Komponente oder Schaltung verwendet werden. Ein Modul kann eine integrierte Komponente oder die kleinste Einheit der Komponente oder ein Teil davon sein, das eine oder mehrere Funktionen ausführt. Gemäß einer Ausführungsform kann das Modul beispielsweise als anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis (ASIC) implementiert sein.
  • Die verschiedenen Ausführungsformen im vorliegenden Dokument können als Software implementiert werden, die eine oder mehrere Anweisungen umfasst, die auf einem Speichermedium (z. B. dem Speicher (130) in 1) gespeichert sind, das durch eine Maschine (z. B. die elektronische Vorrichtung (100) in 1) gelesen werden kann. Beispielsweise kann der Prozessor (z. B. der Prozessor (120) in 1) der Maschine (z. B. der elektronischen Vorrichtung (100) in 1) mindestens eine Anweisung der einen oder mehreren im Speichermedium gespeicherten Anweisungen aufrufen und diese ausführen. Dies ermöglicht es, mindestens eine Funktion auszuführen, die gemäß der mindestens einen durch die Maschine aufgerufenen Anweisung verwaltet wird. Die eine oder mehreren Anweisungen können einen mittels eines Compilers erzeugten Code oder einen mittels eines Interpreters ausführbaren Code enthalten. Das maschinenlesbare Speichermedium kann als nichtflüchtiges Speichermedium bereitgestellt werden. Hier bedeutet „nichtflüchtig“ lediglich, dass das Speichermedium greifbar ist und dass keine Signale (z. B. elektromagnetische Wellen) enthalten sind; und dieser Begriff unterscheidet nicht, ob Daten semipermanent oder temporär auf einem Speichermedium gespeichert sind.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann jedes Bestandteil (z. B. Modul oder Programm) der oben beschriebenen Bestandteile eine einzelne Einheit oder eine Vielzahl von Einheiten umfassen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können ein oder mehrere der Bestandteile oder Vorgänge eines der oben beschriebenen Bestandteile weggelassen werden, oder es können ein oder mehrere andere Bestandteile oder Vorgänge hinzugefügt werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Vielzahl von Bestandteilen (z. B. Modulen oder Programmen) zu einem einzelnen Bestandteil kombiniert werden. In diesem Fall kann das kombinierte Bestandteil eine oder mehrere der Funktionen jedes der Bestandteile aus der Vielzahl der Bestandteile in einer Weise ausführen, die der Art und Weise entspricht oder ähnelt, in der diese Funktionen durch die Bestandteile aus der Vielzahl der Bestandteile vor dieser Kombination ausgeführt wurden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die mittels Modulen, Programmen oder anderen Bestandteilen durchgeführten Vorgänge sequentiell, parallel, wiederholt oder heuristisch ausgeführt werden, oder eine oder mehrere der Vorgänge können in einer anderen Reihenfolge ausgeführt oder ausgelassen werden, oder eine oder mehrere andere Vorgänge können hinzugefügt werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Elektronische Vorrichtung
    120
    Prozessor
    130
    Speicher
    140
    Sensormodul
    150
    Heizvorrichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • KR 20190125086 [0004]

Claims (10)

  1. Elektronische Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen, umfassend: ein Sensormodul; eine Heizvorrichtung; einen Speicher; und einen Prozessor, der betriebsfähig mit dem Sensormodul, der Heizvorrichtung und dem Speicher gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass: der Prozessor dazu betriebsfähig ist: die Heizvorrichtung so zu steuern, dass ein Katalysator eines Fahrzeugs erwärmt wird, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des durch den Katalysator strömenden Abgases unter Verwendung des Sensormoduls während des Erwärmens des Katalysators zu messen, und die Heizvorrichtung so zu steuern, dass das Erwärmen des Katalysators basierend auf dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases beendet wird.
  2. Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 1, ferner umfassend eine Kommunikationsschaltung, wobei der Prozessor dazu betriebsfähig ist: eine Eingabe zum Aktivieren des Katalysators über die Kommunikationsschaltung zu empfangen und die Heizvorrichtung so zu steuern, dass der Katalysator als Reaktion auf den Empfang der Eingabe erwärmt wird.
  3. Elektronische Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 und 2, wobei das Sensormodul ein erstes Sensormodul und ein zweites Sensormodul umfasst, und wobei der Prozessor dazu betriebsfähig ist: ein erstes Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den Katalysator eintretenden Abgases unter Verwendung des ersten Sensormoduls zu messen; und ein zweites Luft-Kraftstoff-Verhältnis des aus dem Katalysator austretenden Abgases unter Verwendung des zweiten Sensormoduls zu messen.
  4. Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei der Prozessor dazu betriebsfähig ist: einen Reinigungswirkungsgrad des Katalysators durch Vergleichen des ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und des zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu ermitteln; zu bestimmen, ob der Reinigungswirkungsgrad einen Referenzwirkungsgrad überschreitet; und wenn der Reinigungswirkungsgrad den Referenzwirkungsgrad überschreitet, die Heizvorrichtung so zu steuern, dass das Erwärmen des Katalysators beendet wird.
  5. Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei, wenn der Reinigungswirkungsgrad den Referenzwirkungsgrad nicht überschreitet, der Prozessor dazu betriebsfähig ist, die Heizvorrichtung so zu steuern, dass das Erwärmen des Katalysators aufrechterhalten wird.
  6. Verfahren zum Reinigen von Abgasen, das Schritte umfasst, in denen: ein Prozessor eine Heizvorrichtung so steuert, dass ein Katalysator eines Fahrzeugs erwärmt wird; der Prozessor ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des durch den Katalysator strömenden Abgases unter Verwendung eines Sensormoduls während des Erwärmens des Katalysators misst; und der Prozessor die Heizvorrichtung so steuert, dass das Erwärmen des Katalysators basierend auf dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases beendet wird.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei der Schritt des Steuerns der Heizvorrichtung, so dass der Katalysator erwärmt wird, Schritte umfasst, bei denen: der Prozessor über eine Kommunikationsschaltung eine Eingabe zum Aktivieren des Katalysators empfängt, und der Prozessor die Heizvorrichtung so steuert, dass der Katalysator als Reaktion auf den Empfang der Eingabe erwärmt wird.
  8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 und 7, wobei das Sensormodul ein erstes Sensormodul und ein zweites Sensormodul umfasst, und wobei der Schritt des Messens des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases Schritte umfasst, in denen: der Prozessor ein erstes Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den Katalysator eintretenden Abgases unter Verwendung des ersten Sensormoduls misst; und der Prozessor ein zweites Luft-Kraftstoff-Verhältnis des aus dem Katalysator austretenden Abgases unter Verwendung des zweiten Sensormoduls misst.
  9. Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei der Schritt des Steuerns der Heizvorrichtung, so dass das Erwärmen des Katalysators beendet wird, Schritte umfasst, in denen: der Prozessor einen Reinigungswirkungsgrad des Katalysators durch Vergleichen des ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und des zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ermittelt; der Prozessor bestimmt, ob der Reinigungswirkungsgrad einen Referenzwirkungsgrad überschreitet; und wenn der Reinigungswirkungsgrad den Referenzwirkungsgrad überschreitet, der Prozessor die Heizvorrichtung so steuert, dass das Erwärmen des Katalysators beendet wird.
  10. Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei das Verfahren ferner einen Schritt umfasst, in dem: wenn der Reinigungswirkungsgrad den Referenzwirkungsgrad nicht überschreitet, der Prozessor die Heizvorrichtung so steuert, dass das Erwärmen des Katalysators aufrechterhalten wird.
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