DE102004029235A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffreformers zur Regenerierung einer DPNR-Vorrichtung - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffreformers zur Regenerierung einer DPNR-Vorrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE102004029235A1
DE102004029235A1 DE102004029235A DE102004029235A DE102004029235A1 DE 102004029235 A1 DE102004029235 A1 DE 102004029235A1 DE 102004029235 A DE102004029235 A DE 102004029235A DE 102004029235 A DE102004029235 A DE 102004029235A DE 102004029235 A1 DE102004029235 A1 DE 102004029235A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
dpnr
fuel reformer
gas
regeneration
reformate gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102004029235A
Other languages
English (en)
Inventor
William Columbus Taylor III
Samuel N. Columbus Crane jun.
Yougen Columbus Kong
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Arvin Technologies Inc
Original Assignee
Arvin Technologies Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Arvin Technologies Inc filed Critical Arvin Technologies Inc
Publication of DE102004029235A1 publication Critical patent/DE102004029235A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409—Nitrogen oxides
    • B01D53/9431—Processes characterised by a specific device
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9495—Controlling the catalytic process
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/96—Regeneration, reactivation or recycling of reactants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/087—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy
    • B01J19/088—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/342—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents with the aid of electrical means, electromagnetic or mechanical vibrations, or particle radiations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F01N13/0097—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series the purifying devices are arranged in a single housing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/011—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more purifying devices arranged in parallel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/025—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust
    • F01N3/0253—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust adding fuel to exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/031—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters having means for by-passing filters, e.g. when clogged or during cold engine start
    • F01N3/032—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters having means for by-passing filters, e.g. when clogged or during cold engine start during filter regeneration only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/033—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices
    • F01N3/035—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices with catalytic reactors, e.g. catalysed diesel particulate filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0821—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with particulate filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0842—Nitrogen oxides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0871—Regulation of absorbents or adsorbents, e.g. purging
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0871—Regulation of absorbents or adsorbents, e.g. purging
    • F01N3/0878—Bypassing absorbents or adsorbents
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0892—Electric or magnetic treatment, e.g. dissociation of noxious components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B43/00—Engines characterised by operating on gaseous fuels; Plants including such engines
    • F02B43/10—Engines or plants characterised by use of other specific gases, e.g. acetylene, oxyhydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/06—Apparatus for de-liquefying, e.g. by heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/10—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding acetylene, non-waterborne hydrogen, non-airborne oxygen, or ozone
    • F02M25/12—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding acetylene, non-waterborne hydrogen, non-airborne oxygen, or ozone the apparatus having means for generating such gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M27/00—Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like
    • F02M27/02—Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like by catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M27/00—Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like
    • F02M27/04—Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like by electric means, ionisation, polarisation or magnetism
    • F02M27/042—Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like by electric means, ionisation, polarisation or magnetism by plasma
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00054—Controlling or regulating the heat exchange system
    • B01J2219/00056—Controlling or regulating the heat exchange system involving measured parameters
    • B01J2219/00058—Temperature measurement
    • B01J2219/00063—Temperature measurement of the reactants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/0873—Materials to be treated
    • B01J2219/0881—Two or more materials
    • B01J2219/0883—Gas-gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/0873—Materials to be treated
    • B01J2219/0881—Two or more materials
    • B01J2219/0884—Gas-liquid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/0873—Materials to be treated
    • B01J2219/0892—Materials to be treated involving catalytically active material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/0894—Processes carried out in the presence of a plasma
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0861—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by plasma
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/28—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a plasma reactor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/30—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a fuel reformer
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/02—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
    • F01N2560/026—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting NOx
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/14—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics having more than one sensor of one kind
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/03—Adding substances to exhaust gases the substance being hydrocarbons, e.g. engine fuel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H01M8/0618—Reforming processes, e.g. autothermal, partial oxidation or steam reforming
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • H01M8/0668—Removal of carbon monoxide or carbon dioxide
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)

Abstract

Eine Emissionsbegrenzungsbaugruppe umfasst eine oder mehrere DPNR-Vorrichtungen, um sowohl NOx als auch Rußpartikel aus dem Abgas eines Verbrennungsmotors zu entfernen. Reformatgas aus einem Kraftstoffreformer wird zum wahlweisen Regenerieren der DPNR-Vorrichtung bzw. -Vorrichtungen verwendet. Außerdem wird ein Verfahren zum Betreiben einer Emissionsbegrenzungsbaugruppe offenbart.

Description

  • Diese Anmeldung ist eine Teilfortführung der gemeinsam übertragenen anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 10/246,118, eingereicht am 18. September 2002, die die Priorität der am 25. Januar 2002 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 60/351,580 beansprucht, die beide in ihrer Gesamtheit hierin mit einbezogen werden.
  • RÜCKVERWEIS
  • Wir verweisen zurück auf die gleichzeitig anhängige US-Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 10/345,654 mit dem Titel "Method and Apparatus for Removing NOx and Soot from Engine Exhaust Gas" (Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von NOx und Ruß aus Motorabgas), eingereicht am 16. Januar 2003, die auf denselben Rechtsnachfolger übertragen ist wie die vorliegende Annmeldung und die hierin mit einbezogen wird.
  • GEBIET DER OFFENBARUNG
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein einen Kraftstoffreformer und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffreformers, um einer DPNR-Vorrichtung (Diesel Partikel NOx Reduktion) Reformatgas zuzuführen.
    •
  • HINTERGRUND DER OFFENBARUNG
  • Ein Kraftstoffreformer wird betrieben, um einen Kohlenwasserstoffkraftstoff zu einem Reformatgas zu reformieren. Im Falle eines On-Board-Kraftstoffreformers wie zum Beispiel eines zu einem Fahrzeug oder einem feststehenden Energieerzeuger gehörigen Kraftstoffreformers kann das von dem Kraftstoffreformer produzierte Reformatgas beim Betrieb eines Verbrennungsmotors als Kraftstoff oder Kraftstoffzusatz verwendet werden. Das Reformatgas kann außerdem dazu verwendet werden, eine zu einem Verbrennungsmotor gehörige Emissionsbegrenzungsvorrichtung zu regenerieren oder anderweitig zu konditionieren, oder kann als Brennstoff für eine Brennstoffzelle verwendet werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
  • Gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform wird ein Energiesystem mit einem Kraftstoffreformer, einer Emissionsbegrenzungsvorrichtung und einer Brennstoffzelle bereitgestellt. Der Kraftstoffreformer reformiert Kohlenwasserstoffkraftstoffe, um ein Reformatgas zu erzeugen, das sowohl der Emissionsbegrenzungsvorrichtung als auch der Brennstoffzelle zugeführt wird.
  • Gemäß einer spezielleren veranschaulichenden Ausführungsform wird ein Fahrzeugsystem eines Fernlasters bereitgestellt, das Folgendes umfasst: einen Kraftstoffreformer, der so konfiguriert ist, dass Kohlenwasserstoffkraftstoff zu einem Reformatgas reformiert wird, eine Emissionsbegrenzungsvorrichtung zum Behandeln der Emissionen von einem Verbrennungsmotor, und eine Brennstoffzelle zum Erzeugen elektrischer Energie. Das Reformatgas von dem Kraftstoffreformer wird sowohl der Emissionsbegrenzungsvorrichtung als auch der Brennstoffzelle zugeführt. Auf diese Weise kann das Reformatgas verwendet werden, um die Emissionsbegrenzungsvorrichtung während des Betriebs des Motors zu regenerieren oder anderweitig zu konditionieren, während es gleichzeitig dazu verwendet wird, die Brennstoffzelle während des Stillstands des Motors zu betreiben. Elektrische Energie von der Brennstoffzelle kann zum Antrieb einer elektrisch betriebenen Kabinenheiz- und Kühlbaugruppe verwendet werden, wobei sich der Motor im Leerlauf befinden muss.
  • Gemäß einer weiteren veranschaulichenden Ausführungsform wird ein einziger Kraftstoffreformer dazu verwendet, eine kombinierte Emissionsbegrenzungsbaugruppe mit einer Anzahl verschiedener Vorrichtungen zum Behandeln einer Anzahl verschiedener Abgasemissionen aus dem Abgas eines Verbrennungsmotors zu regenerieren oder anderweitig zu konditionieren.
  • Gemäß einer spezielleren veranschaulichenden Ausführungsform hat die kombinierte Emissionsbegrenzungsbaugruppe einen NOx-Abscheider und einen Rußpartikelfilter. In einem solchen Fall wird das Reformatgas aus dem Kraftstoffreformer dazu verwendet, sowohl den NOx-Abscheider als auch den Rußpartikelfilter wahlweise zu regenerieren.
  • Gemäß einer weiteren veranschaulichenden Ausführungsform wird ein Kraftstoffreformer in verschiedenen Betriebsarten betrieben, um verschiedene Mengen und/oder Zusammensetzungen von Reformatgas zu erzeugen und verschiedenen Komponenten zuzuführen.
  • Gemäß einer spezielleren beispielhaften Ausführungsform wird der Kraftstoffreformer in einer Betriebsart betrieben, um eine bestimmte Menge und/oder Zusammensetzung von Reformatgas zu erzeugen und einem NOx-Abscheider zuzuführen, und wird dann in einer anderen Betriebsart betrieben, um eine andere Menge und/oder Zusammensetzung von Reformatgas zu erzeugen und einem Rußpartikelfilter zuzuführen. Analog dazu wird der Kraftstoffreformer in einer Betriebsart betrieben, um eine bestimmte Menge und/oder Zusammensetzung von Reformatgas zu erzeugen und einer Brennstoffzelle zuzuführen, und wird dann in einer anderen Betriebsart betrieben, um eine andere Menge und/oder Zusammensetzung von Reformatgas zu erzeugen und einer Emissionsbegrenzungsvorrichtung zuzuführen.
  • Gemäß einer weiteren veranschaulichenden Ausführungsform wird ein Kraftstoffreformer betrieben, um Reformatgas zu erzeugen und einer oder mehreren DPNR-Vorrichtungen zuzuführen, die zu einer Emissionsbegrenzungsbaugruppe gehören.
  • Gemäß einer spezielleren beispielhaften Ausführungsform umfasst eine Emissionsbegrenzungsbaugruppe zwei DPNR-Vorrichtungen, die in getrennten parallelen Strömungswegen angeordnet sind. Der Kraftstoffreformer kann betrieben werden, um die erste DPNR-Vorrichtung zu regenerieren, während die zweite DPNR-Vorrichtung Motorabgas behandelt (d.h. NOx und Rußpartikel in dem Abgas absorbiert). Sobald die erste DPNR-Vorrichtung regeneriert wurde, kann der Kraftstoffreformer betrieben werden, um die zweite DPNR-Vorrichtung zu regenerieren, während die erste Vorrichtung Motorabgas behandelt.
  • Die obigen und weiteren Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
    •
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Kraftstoffreformierungsbaugruppe mit einem Plasmakraftstoffreformer unter der Steuerung eines elektronischen Steuergeräts;
  • 2 ist eine schematische Querschnittsansicht des Plasmakraftstoffreformers von 1;
  • 3 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Antriebssystems;
  • 4 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm des Antriebssystems von 3, wie es beim Bau eines Fahrzeugs verwendet wird;
  • 5 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines Antriebssystems;
  • 6 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm des Antriebssystems von 5, wie es beim Bau eines Fahrzeugs verwendet wird;
  • 7 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Rußpartikelfilters, der beim Bau der Antriebssysteme von 3-6 verwendet werden kann;
  • 8 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm einer kombinierten Emissionsbegrenzungsbaugruppe;
  • 9 ist eine schematische Querschnittsansicht der kombinierten Emissionsbegrenzungsbaugruppe von 8;
  • 10 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Systems mit zwei der kombinierten Emissionsbegrenzungsbaugruppen von 9, die in einer parallelen Anordnung positioniert sind;
  • 11 ist eine Ansicht ähnlich 10, in der aber ein System dargestellt ist, das zwei Plasmakraftstoffreformer hat;
  • 12 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Emissionsbegrenzungsbaugruppe;
  • 13 ist ein Flussdiagramm einer Steuerroutine, die von dem Steuergerät ausgeführt wird, um die NOx-Regenerierung der DPNR-Vorrichtungen von 12 zu überwachen und zu steuern;
  • 14 ist ein Flussdiagramm einer Steuerroutine, die von dem Steuergerät ausgeführt wird, um die Rußregenerierung der DPNR-Vorrichtungen von 12 zu überwachen und zu steuern; und
  • 15 ist eine Ansicht ähnlich 12, in der aber eine weitere Ausführungsform einer Emissionsbegrenzungsvorrichtung dargestellt ist, die mit DPNR-Vorrichtungen arbeitet.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Wie hierin näher beschrieben wird, kann ein Kraftstoffreformer gemäß den Konzepten der vorliegenden Offenbarung dazu verwendet werden, ein Reformatgas zu erzeugen und sowohl einer Brennstoffzelle als auch einer Emissionsbegrenzungsvorrichtung zuzuführen. Auf diese Weise kann der Kraftstoffreformer dazu verwendet werden, den Betrieb der Brennstoffzelle aufrechtzuerhalten, während gleichzeitig die Emissionsbegrenzungsvorrichtung regeneriert oder anderweitig konditioniert wird. Wenn der Kraftstoffreformer eine Komponente eines Fahrzeugsystems (z.B. eines Fernlasters) oder eines feststehenden Energieerzeugers ist, erlaubt der Kraftstoffreformer die Behandlung von Abgasen aus dem Verbrennungsmotor des Fahrzeugs oder Energieerzeugers während des Betriebs des Motors, während gleichzeitig während des Stillstands des Motors (d.h. wenn der Motor nicht läuft) elektrische Energie durch die Brennstoffzelle erzeugt werden kann.
  • Ein Kraftstoffreformer kann gemäß weiteren Konzepten der vorliegenden Offenbarung auch dazu verwendet werden, eine kombinierte Emissionsbegrenzungsbaugruppe mit einer Anzahl verschiedener Vorrichtungen zum Behandeln einer Anzahl verschiedener Abgasemissionen aus dem Abgas eines Verbrennungsmotors zu regenerieren oder anderweitig zu konditionieren. Zum Beispiel wird der Kraftstoffreformer betrieben, um ein Reformatgas zu erzeugen und einer Emissionsbegrenzungsbaugruppe mit einem NOx-Abscheider und einem Rußpartikelfilter zuzuführen. In einem solchen Fall wird das Reformatgas aus dem Kraftstoffreformer dazu verwendet, sowohl den NOx-Abscheider als auch den Rußpartikelfilter wahlweise zu regenerieren.
  • Ein Kraftstoffreformer kann gemäß zusätzlichen Konzepten der vorliegenden Offenbarung in verschiedenen Betriebsarten betrieben werden, um verschiedene Mengen und/oder Zusammensetzungen von Reformatgas zu erzeugen und verschiedenen Komponenten zuzuführen. Wenn zum Beispiel der Kraftstoffreformer betrieben wird, um Reformatgas zu erzeugen und sowohl einem NOx-Abscheider als auch einem Partikelfilter zuzuführen, kann der Kraftstoffreformer in einer Betriebsart betrieben werden, um eine bestimmte Menge und/oder Zusammensetzung von Reformatgas zu erzeugen und dem NOx-Abscheider zuzuführen, und kann dann in einer anderen Betriebsart betrieben werden, um eine andere Menge und/oder Zusammensetzung von Reformatgas zu erzeugen und dem Partikelfilter zuzuführen. Ein ähnliches Steuerschema kann auch in dem Fall verwendet werden, wo der Kraftstoffreformer dazu verwendet wird, Reformatgas zu erzeugen und sowohl einer Brennstoffzelle als auch einer Emissionsbegrenzungsvorrichtung zuzuführen. Insbesondere kann der Kraftstoffreformer in einer Betriebsart betrieben werden, um eine bestimmte Menge und/oder Zusammensetzung von Reformatgas zu erzeugen und der Brennstoffzelle zuzuführen, und kann dann in einer anderen Betriebsart betrieben werden, um eine andere Menge und/oder Zusammensetzung von Reformatgas zu erzeugen und der Emissionsbegrenzungsvorrichtung zuzuführen.
  • Ein Kraftstoffreformer kann gemäß weiteren Konzepten der vorliegenden Offenbarung außerdem dazu verwendet werden, Reformatgas zu erzeugen und einer oder mehreren DPNR-Vorrichtungen zuzuführen, die zu einer Emissionsbegrenzungsbaugruppe gehören. Zum Beispiel kann eine Emissionsbegrenzungsbaugruppe so konfiguriert sein, dass sie zwei DPNR-Vorrichtungen aufweist, die in getrennten parallelen Strömungswegen angeordnet sind. Der Kraftstoffreformer kann betrieben werden, um die erste DPNR-Vorrichtung der beiden zu regenerieren, während die zweite DPNR-Vorrichtung der beiden Motorabgas behandelt (d.h. NOx und Rußpartikel in dem Abgas absorbiert). Sobald die erste DPNR-Vorrichtung regeneriert wurde, kann der Kraftstoffreformer betrieben werden, um die zweite DPNR-Vorrichtung zu regenerieren, während die erste Vorrichtung Motorabgas behandelt.
  • Der hierin beschriebene Kraftstoffreformer kann als jede Art von Kraftstoffreformer ausgeführt sein, wie zum Beispiel als katalytischer Kraftstoffreformer, als thermischer Kraftstoffreformer, als Dampfkraftstoffreformer oder jede andere Art von Kraftstoffreformer mit partieller Oxidation. Der Kraftstoffreformer der vorliegenden Offenbarung kann auch als Plasmakraftstoffreformer ausgeführt sein. Ein Plasmakraftstoffreformer verwendet Plasma, um eine Mischung von Luft und Kohlenwasserstoffkraftstoff in ein Reformatgas umzuwandeln, das unter anderem reich ist an Wasserstoffgas und Kohlenmonoxid. Systeme mit Plasmakraftstoffreformern werden offenbart in dem US-Patent Nr. 5,425,332 von Rabinovich et al.; dem US-Patent Nr. 5,437,250 von Rabinovich et al.; dem US-Patent Nr. 5,409,784 von Bromberg et al.; und dem US-Patent Nr. 5,887,554 von Cohn et al., deren Offenbarungen jeweils hierin mit einbezogen werden. Weitere Beispiele für Systeme mit Plasmakraftstoffreformern werden offenbart in der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 10/158,615 mit dem Titel "Low Current Plasmatron Fuel Converter Having Enlarged Volume Discharges" (Schwachstrom-Plasmatron- Kraftstoffumwandler mit Entladungen von größerem Volumen), die am 30. Mai 2002 von A. Rabinovich, N. Alexeev, L. Bromberg, D. Cohn und A. Samokhin eingereicht wurde, zusammen mit der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 10/411,917 mit dem Titel "Plasmatron Fuel Converter Having Decoupled Air Flow Control" (Plasmatron-Kraftstoffumwandler mit getrennter Regelung des Luftstroms), die am 11. April 2003 von A. Rabinovich, N. Alexeev, L. Bromberg, D. Cohn und A. Samokhin eingereicht wurde, wobei die Offenbarungen beider Anmeldungen hierin mit einbezogen werden.
  • Für die Zwecke der folgenden Beschreibung werden die Konzepte der vorliegenden Offenbarung hierin anhand eines Plasmakraftstoffreformers beschrieben. Wie oben beschrieben, kann der Kraftstoffreformer der vorliegenden Offenbarung jedoch als jede Art von Kraftstoffreformer ausgeführt sein, und die beigefügten Ansprüche sollten nicht als auf eine bestimmte Art von Kraftstoffreformer beschränkt interpretiert werden, sofern dies nicht ausdrücklich angegeben ist.
  • Anhand von 1 und 2 wird nun eine beispielhafte Ausführungsform einer Plasmakraftstoffreformierungsbaugruppe 10 mit einem Plasmakraftstoffreformer 12 und einem Steuergerät 16 dargestellt. Der Plasmakraftstoffreformer 12 reformiert (d.h. wandelt um) Kohlenwasserstoffkraftstoffe zu einem Reformatgas, das unter anderem Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthält. Der Plasmakraftstoffreformer 12 an sich kann, wie hierin weiter beschrieben wird, beim Bau eines On-Board-Kraftstoffreformierungssystems eines Fahrzeugs oder feststehenden Energieerzeugers verwendet werden. Auf diese Weise kann das von dem On-Board-Plasmakraftstoffreformer 12 produzierte Reformatgas beim Betrieb eines Verbrennungsmotors als Kraftstoff oder Kraftstoffzusatz verwendet werden, wodurch der Wirkungsgrad des Motors erhöht wird, während gleichzeitig die von dem Motor produzierten Emissionen verringert werden. Das von dem On-Board-Plasmakraftstoffreformer 12 erzeugte Reformatgas kann außerdem dazu verwendet werden, eine zu dem Verbrennungsmotor gehörige Emissionsbegrenzungsvorrichtung zu regenerieren oder anderweitig zu konditionieren. Wenn darüber hinaus das Fahrzeug oder der feststehende Energieerzeuger mit einer Brennstoffzelle wie zum Beispiel einer Hilfsantriebseinheit (APU) ausgerüstet ist, kann das Reformatgas von dem On-Board-Kraftstoffreformer 12 auch als Brennstoff für die Brennstoffzelle verwendet werden.
  • Gemäß 2 umfasst der Plasmakraftstoffreformer 12 eine Plasmaerzeugungsbaugruppe 42 und einen Reaktor 44. Der Reaktor 44 umfasst ein Reaktorgehäuse 48 mit einer darin gebildeten Reaktionskammer 50. Die Plasmaerzeugungsbaugruppe 42 ist an einem oberen Abschnitt des Reaktorgehäuses 48 befestigt. Die Plasmaerzeugungsbaugruppe 42 umfasst eine obere Elektrode 54 und eine untere Elektrode 56. Die Elektroden 54, 56 sind im Abstand voneinander angeordnet, um dazwischen einen Elektrodenabstand 58 zu bilden. Durch einen Isolator 60 werden die Elektroden elektrisch voneinander isoliert.
  • Die Elektroden 54, 56 sind mit einer elektrischen Stromquelle 36 (siehe 1) elektrisch verbunden, so dass dann, wenn sie unter Strom stehen, einer der Elektroden ein elektrischer Strom zugeführt wird, wodurch ein Plasmalichtbogen 62 über den Elektrodenabstand 58 (d.h. zwischen den Elektroden 54, 56) erzeugt wird. Ein Kraftstoffeinleitungsmechanismus wie zum Beispiel ein Kraftstoffinjektor 38 spritzt einen Kohlenwasserstoffkraftstoff 64 in den Plasmalichtbogen 62. Der Kraftstoffinjektor 38 kann jede Art von Kraftstoffeinspritzmechanismus sein, der eine gewünschte Menge Kraftstoff in die Plasmaerzeugungsbaugruppe 42 einspritzt. Bei bestimmten Konfigurationen kann es wünschenswert sein, den Kraftstoff vor oder während der Einspritzung des Kraftstoffs in die Plasmaerzeugungsbaugruppe 42 zu zerstäuben. Solche Kraftstoffinjektorbaugruppen (d.h. Injektoren, die den Kraftstoff zerstäuben) sind im Handel erhältlich.
  • Gemäß 2 hat die Plasmaerzeugungsbaugruppe 42 eine ringförmige Luftkammer 72. Druckluft wird durch einen Lufteinlass 74 in die Luftkammer 72 eingeleitet und wird danach durch den Elektrodenabstand 58 radial nach innen gelenkt, um den Plasmalichtbogen 62 nach innen zu "biegen". Durch dieses Biegen des Plasmalichtbogens 62 wird sichergestellt, dass der eingespritzte Kraftstoff 64 durch den Plasmalichtbogen 62 gelenkt wird. Durch dieses Biegen des Plasmalichtbogens 62 wird auch die Erosion der Elektroden 56, 58 verringert. Außerdem wird durch das Einleiten von Luft in den Elektrodenabstand 58 ein gewünschtes Gemisch von Luft und Kraftstoff ("Luft/Kraftstoff-Gemisch") erzeugt. Insbesondere wird der Kraftstoff durch den Plasmareformer 12 reformiert oder auf andere Weise in Form eines Gemisches von Luft und Kraftstoff verarbeitet. Das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des durch den Kraftstoffreformer reformierten Luft/Kraftstoff-Gemisches wird über die Steuerung des Kraftstoffinjektors 38 und eines Lufteinlassventils 40 gesteuert. Das Lufteinlassventil 40 kann als jede Art von elektronisch gesteuertem Luftventil ausgeführt sein. Das Lufteinlassventil 40 kann als diskretes Bauelement ausgeführt sein, wie in 2 gezeigt, oder kann in die Konstruktion des Plasmakraftstoffreformers 12 integriert sein. In jedem Fall steuert das Lufteinlassventil 40 die Menge an Luft, die in die Plasmaerzeugungsbaugruppe 42 eingeleitet wird, wodurch das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des durch den Plasmakraftstoffreformer 12 verarbeiteten Luft/Kraftstoff-Gemisches gesteuert wird.
  • Die untere Elektrode 56 erstreckt sich nach unten in das Reaktorgehäuse 48. An sich wird aus dem Plasmalichtbogen 62 austretendes Gas (entweder reformiert oder teilweise reformiert) in die Reaktionskammer 50 eingeleitet. Ein Katalysator 78 kann in der Reaktionskammer 50 angeordnet sein. Der Katalysator 78 vervollständigt den Prozess der Kraftstoffreformierung oder behandelt das Gas in anderer Weise, bevor das Reformatgas durch einen Gasauslass 76 austritt. Insbesondere kann das gesamte oder ein Teil des aus der Plasmaerzeugungsbaugruppe 42 austretenden Gases nur teilweise reformiert sein, und der Katalysator 78 ist so konfiguriert, dass der Reformierungsprozess vervollständigt wird (d.h. eine Reaktion katalysiert wird, die den Reformierungsprozess des aus der Plasmaerzeugungsbaugruppe 42 austretenden teilweise reformierten Gases vervollständigt). Der Katalysator 78 kann als jede Art von Katalysator ausgeführt sein, der so konfiguriert ist, dass er solche Reaktionen katalysiert. In einer beispielhaften Ausführungsform ist der Katalysator 78 als Substrat ausgeführt, auf dem ein Edelmetall oder eine sonstige Art von katalytischem Material angeordnet ist. Ein solches Substrat kann aus Keramik, Metall oder einem anderen geeigneten Material hergestellt sein. Das katalytische Material kann zum Beispiel als Platin, Rhodium, Palladium einschließlich Kombinationen derselben zusammen mit allen anderen ähnlichen katalytischen Materialien ausgeführt sein. Wie nachfolgend näher erläutert wird, kann der Plasmakraftstoffreformer 12 ohne den Katalysator 78 ausgeführt sein.
  • Gemäß 2 hat der Plasmakraftstoffreformer 12 einen zugehörigen Temperatursensor 34. Der Temperatursensor 34 dient als Rückkopplungsmechanismus, um die Temperatur einer gewünschten Struktur des Plasmakraftstoffreformers 12 oder des hindurchströmenden Gases zu ermitteln. Zum Beispiel kann der Temperatursensor 34 verwendet werden, um die Temperatur des von dem Plasmakraftstoffreformer 12 produzierten Reformatgases, die Umgebungstemperatur in der Reaktionskammer 50, die Temperatur des Katalysators 78, etc. zu messen. Der Temperatursensor 34 kann an jedem beliebigen Ort angeordnet sein. Der Temperatursensor 34 kann insbesondere, wie in durchgehenden Linien dargestellt, in der Reaktionskammer 50 in operativem Kontakt mit einer Struktur (z.B. dem Katalysator 78 oder den Wänden der Reaktionskammer 50) oder einer Substanz (z.B. dem Gas in der Reaktionskammer 50) angeordnet sein. Dazu kann der Temperatursensor 34 in physischem Kontakt mit der Struktur oder Substanz angeordnet sein oder kann in einem vorbestimmten Abstand weg von der Struktur bzw. außerhalb des Stroms der Substanz angeordnet sein, je nach Art und Konfiguration des Temperatursensors.
  • Alternativ kann die Temperatur der gewünschten Struktur oder Substanz indirekt ermittelt werden. Der Temperatursensor 34 kann insbesondere, wie gestrichelt dargestellt, so angeordnet sein, dass die Temperatur des durch die Reaktionskammer 50 oder eine Gasleitung 80 strömenden Reformatgases erfasst wird, nachdem es durch den Auslass 76 ausgeleitet wurde. Eine solche Temperaturmessung kann verwendet werden, um die Temperatur einer weiteren Struktur wie zum Beispiel des Katalysators 78 oder des Reaktorgehäuses 48 zu berechnen. Der Temperatursensor 34 kann dagegen so angeordnet sein, dass die Temperatur des Reaktorgehäuses 48 mit einer solchen Temperaturmessung erfasst wird, die dann mit der Temperatur des Reformatgases korreliert wird. In jedem Fall kann eine durch den Temperatursensor 34 erfasste indirekte Temperatur mit einer gewünschten Temperatur korreliert werden.
  • Gemäß 1 unterliegen der Plasmakraftstoffreformer 12 und seine zugehörigen Komponenten der Steuerung des Steuergeräts 16. Insbesondere ist der Temperatursensor 34 mit dem elektronischen Steuergerät 16 über eine Signalleitung 18 elektrisch verbunden, ist der Kraftstoffinjektor 38 mit dem elektronischen Steuergerät 16 über eine Signalleitung 20 elektrisch verbunden, ist das Lufteinlassventil 40 mit dem elektronischen Steuergerät 16 über eine Signalleitung 22 elektrisch verbunden und ist die Stromquelle 36 mit dem elektronischen Steuergerät 16 über eine Signalleitung 24 elektrisch verbunden. Wie hierin näher beschrieben wird, kann darüber hinaus eine Anzahl weiterer zu dem Plasmakraftstoffreformer 12 gehöriger Komponenten ebenfalls der Steuerung des Steuergeräts 16 unterliegen und infolgedessen elektrisch damit verbunden sein. Zum Beispiel kann ein Stromumleitungsventil zum wahlweisen Umleiten eines Stroms von Reformatgas von dem Plasmakraftstoffreformer 12 zwischen einer beliebigen Zahl von Komponenten der Steuerung des Steuergeräts 16 unterliegen. Analog dazu kann ein Stromumleitungsventil zum wahlweisen Umleiten eines Stroms von Abgas von einem Verbrennungsmotor zwischen einer beliebigen Zahl von Komponenten ebenfalls der Steuerung des Steuergeräts 16 unterliegen.
  • Wenngleich die Signalleitungen 18, 20, 22, 24 (und jede der Signalleitungen, mit denen weitere Vorrichtungen mit dem Steuergerät verbunden werden) schematisch als eine einzige Leitung dargestellt sind, versteht es sich, dass die Signalleitungen als jede Art von signalführender Baugruppe konfiguriert sein können, die die Übertragung elektrischer Signale in eine oder in beide Richtungen zwischen dem elektronischen Steuergerät 16 und der entsprechenden Komponente erlaubt. Zum Beispiel können eine oder mehrere der Signalleitungen 18, 20, 22, 24 (oder jede andere hierin offenbarte Signalleitung) als Kabelbaum mit einer Anzahl von Signalleitungen ausgeführt sein, die elektrische Signale zwischen dem elektronischen Steuergerät 16 und der entsprechenden Komponente übertragen. Es versteht sich, dass auch jede beliebige Zahl weiterer Verdrahtungskonfigurationen verwendet werden kann. Zum Beispiel können einzelne Signaldrähte verwendet werden, oder es kann ein mit einem Signalmultiplexer arbeitendes System für die Konstruktion einer oder mehrerer Signalleitungen 18, 20, 22, 24 (oder jeder anderen Signalleitung) verwendet werden. Darüber hinaus können die Signalleitungen 18, 20, 22, 24 so integriert werden, dass ein einziger Kabelbaum oder ein einziges System verwendet wird, um einige oder alle der zu dem Plasmakraftstoffreformer 12 gehörigen Komponenten mit dem elektronischen Steuergerät 16 elektrisch zu verbinden.
  • Das elektronische Steuergerät 16 ist im Wesentlichen der Hauptrechner, der dafür verantwortlich ist, von zu dem Plasmakraftstoffreformer 12 gehörigen Sensoren gesendete elektrische Signale zu interpretieren und zu dem Plasmakraftstoffreformer 12 gehörige elektronisch gesteuerte Komponenten zu aktivieren, um den Plasmakraftstoffreformer 12, den daraus austretenden Strom von Reformatgas und, in einigen Fällen, einen Abgasstrom von einem Verbrennungsmotor zu steuern. Zum Beispiel kann das elektronische Steuergerät 16 der vorliegenden Offenbarung betätigt werden, um unter anderem Beginn und Ende jedes Zyklus des Einspritzens von Kraftstoff in die Plasmaerzeugungsbaugruppe 42 zu bestimmen, Menge und Verhältnis von Luft und Kraftstoff, die in die Plasmaerzeugungsbaugruppe 42 einzuleiten sind, zu berechnen und zu steuern, die Temperatur des Reformers 12 oder des Reformatgases zu bestimmen, das dem Plasmakraftstoffreformer 12 zuzuführende Energieniveau zu bestimmen, zu bestimmen, welcher Komponente (z.B. einem NOx-Abscheider, einem Partikelfilter oder einer Brennstoffzelle) das Reformatgas zuzuführen ist, und die Zusammensetzung oder Menge des zu erzeugenden und einer bestimmten Komponente zuzuführenden Reformatgases zu bestimmen.
  • Dazu umfasst das elektronische Steuergerät 16 eine Anzahl von normalerweise zu Elektronikeinheiten gehörigen elektronischen Komponenten, die bei der Steuerung der elektromechanischen Systeme verwendet werden. Zum Beispiel kann das elektronische Steuergerät 16 neben anderen üblicherweise in solchen Vorrichtungen enthaltenenen Komponenten einen Prozessor wie zum Beispiel einen Mikroprozessor 28 und ein Speicherbauelement 30 wie zum Beispiel ein programmierbares Nur-Lese-Speicherbauelement ("PROM") einschließlich löschbarer PROMs (EPROMs oder EEPROMs) umfassen. Das Speicherbauelement 30 ist so konfiguriert, dass es unter anderem Befehle in Form von beispielsweise einer Softwareroutine (oder -routinen) speichert, die es bei Ausführung durch den Prozessor 28 erlaubt (erlauben), dass das elektronische Steuergerät 16 den Betrieb des Plasmakraftstoffreformers 12 steuert.
  • Das elektronische Steuergerät 16 umfasst außerdem eine analoge Schnittstellenschaltung 32. Die analoge Schnittstellenschaltung 32 wandelt die Ausgangssignale von den verschiedenen Sensoren des Kraftstoffreformers (z.B. dem Temperatursensor 34) oder sonstigen zu den zu dem Plasmakraftstoffreformer 12 gehörigen Komponenten gehörigen Sensoren in ein Signal um, das sich zur Präsentation an einem Eingang des Mikroprozessors 28 eignet. Insbesondere wandelt die analoge Schnittstellenschaltung 32 unter Verwendung eines Analog/Digital-Wandlers (A/D-Wandlers) (nicht dargestellt) oder dergleichen die von den Sensoren erzeugten analogen Signale in ein digitales Signal zur Verwendung durch den Mikroprozessor 28 um. Es versteht sich, dass der A/D-Wandler als diskretes Bauelement oder Anzahl von Bauelementen ausgeführt sein kann oder in den Mikroprozessor 28 integriert sein kann. Außerdem versteht es sich, dass die analoge Schnittstellenschaltung 32 umgangen werden kann, wenn einer oder mehrere der zu dem Plasmakraftstoffreformer 12 gehörigen Sensoren ein digitales Ausgangssignal erzeugen.
  • Analog dazu wandelt die analoge Schnittstellenschaltung 32 Signale von dem Mikroprozessor 28 in ein Ausgangssignal um, das den zu dem Plasmakraftstoffreformer 12 gehörigen elektronisch gesteuerten Komponenten (z.B. dem Kraftstoffinjektor 38, dem Lufteinlassventil 40, der Stromquelle 36 oder sonstigen Systemkomponenten wie zum Beispiel einem Gasstromumleitungsventil oder dergleichen) präsentiert werden kann. Insbesondere wandelt die analoge Schnittstellenschaltung 32 unter Verwendung eines Digital/Analog-Wandlers (D/A-Wandlers) (nicht dargestellt) oder dergleichen die von dem Mikroprozessor 28 erzeugten digitalen Signale in analoge Signale um, die von den zu dem Kraftstoffreformer 12 gehörigen elektronisch gesteuerten Komponenten wie zum Beispiel dem Kraftstoffinjektor 38, dem Lufteinlassventil 40 oder der Stromquelle 36 verwendet werden. Es versteht sich, dass analog zu dem oben beschriebenen A/D-Wandler der D/A-Wandler als diskretes Bauelement oder Anzahl von Bauelementen ausgeführt sein kann oder in den Mikroprozessor 28 integriert sein kann. Außerdem versteht es sich, dass die analoge Schnittstellenschaltung 32 umgangen werden kann, wenn eine oder mehrere der zu dem Plasmakraftstoffreformer 12 gehörigen elektronisch gesteuerten Komponenten mit einem digitalen Eingangssignal arbeiten.
  • Das elektronische Steuergerät 16 kann daher betrieben werden, um den Betrieb des Plasmakraftstoffreformers 12 und der zugehörigen Komponenten zu steuern. Insbesondere führt das elektronische Steuergerät 16 eine Routine aus, die unter anderem ein Regelschema umfasst, bei dem das elektronische Steuergerät 16 die Ausgänge einer Anzahl von Sensoren überwacht, um die Eingänge in die zugehörigen elektronisch gesteuerten Komponenten zu steuern. Dazu kommuniziert das elektronische Steuergerät 16 mit den zu dem Kraftstoffreformer und dem System, in dem er verwendet wird, gehörigen Sensoren, um unter zahlreichen anderen Dingen Menge, Temperatur und/oder Druck der dem Plasmakraftstoffreformer 12 zugeführten Luft und/oder des zugeführten Kraftstoffs, die Menge von Wasserstoff und/oder Sauerstoff in dem Reformatgas, die Temperatur des Reformers oder des Reformatgases, die Zusammensetzung des Reformatgases, das Sättigungsniveau einer Emissionsbegrenzungsvorrichtung (z.B. eines NOx-Abscheiders oder Partikelfilters), etc. zu ermitteln. Ausgerüstet mit diesen Daten führt das elektronische Steuergerät 16 jede Sekunde zahlreiche Berechnungen durch und schlägt in vorprogrammierten Tabellen Werte nach, um Algorithmen auszuführen, um Funktionen durchzuführen wie zum Beispiel die Ermittlung, wann oder wie lange der Kraftstoffinjektor oder eine sonstige Kraftstoffeinleitungsvorrichtung des Kraftstoffreformers geöffnet ist, die Steuerung des in den Kraftstoffreformer eingespeisten Energieniveaus, die Steuerung der durch das Lufteinlassventil eingeleiteten Menge an Luft, die Steuerung der Stellung eines Stromumleitungsventils, das dafür verantwortlich ist, den Strom von Reformatgas oder Abgas von einer Komponente zur anderen zu lenken, die Ermittlung der Menge und/oder Zusammensetzung des zu erzeugenden und einer bestimmten Komponente zuzuführenden Reformatgases, etc.
  • Anhand von 3 ist nun ein Antriebssystem 110 mit einem Verbrennungsmotor 112 wie zum Beispiel einem Dieselmotor, dem Kraftstoffreformersystem 10, einer Brennstoffzelle 116 und einer Emissionsbegrenzungsvorrichtung 118 dargestellt. Kohlenwasserstoffkraftstoff aus einem Kraftstofftank 120 wird dem Plasmakraftstoffreformer 12 zugeführt. Der Kohlenwasserstoffkraftstoff in dem Kraftstofftank 120 kann derselbe von dem Motor 112 verbrannte Kohlenwasserstoffkraftstoff (z.B. Benzin oder Dieselkraftstoff) sein oder kann alternativ eine Art von Kohlenwasserstoffkraftstoff sein, die sich von dem Kraftstoff des Motors unterscheidet.
  • Wie oben beschrieben, reformiert der Plasmakraftstoffreformer 12 der Kraftstoffreformerbaugruppe 10 Kohlenwasserstoffkraftstoff zu einem Reformatgas wie zum Beispiel einem Gas, das reich ist an Wasserstoff und Kohlenmonoxid. Das Reformatgas wird dann einer Anzahl weiterer zu dem Antriebssystem 110 gehöriger Komponenten zugeführt. Zum Beispiel kann der Plasmakraftstoffreformer 12 verwendet werden, um der Brennstoffzelle 116 Reformatgas zuzuführen. Insbesondere kann Kohlenwasserstoffkraftstoff aus dem Kraftstofftank 120 durch den Plasmakraftstoffreformer 12 zu einem Reformatgas reformiert werden, das in die Brennstoffzelle 116 eingeleitet wird. Die Brennstoffzelle 116 des Antriebssystems 110 kann als jede Art von Brennstoffzelle bereitgestellt sein. Zum Beispiel kann die Brennstoffzelle 116 als alkalische Brennstoffzelle (AFC), phosphorsaure Brennstoffzelle (PAFC), Protonenaustauschmembran-Brennstoffzelle (PEMFC), Feststoffoxid-Brennstoffzelle (SOFC), Karbonatschmelze-Brennstoffzelle (MCFC) oder jede andere Art von Brennstoffzelle ausgeführt sein.
  • Die Brennstoffzelle 116 verarbeitet das Reformatgas aus dem Plasmakraftstoffreformer 12, um elektrische Energie zu erzeugen, die beim Betrieb des Antriebssystems 110 oder anderer Komponenten verwendet wird. Zum Beispiel kann von der Brennstoffzelle 116 erzeugte elektrische Energie von zu dem Antriebssystem gehörigen Komponenten verbraucht werden. Zum Beispiel kann von der Brennstoffzelle 116 erzeugte elektrische Energie zum Betrieb einer Anzahl elektrischer Zusatzaggregate wie zum Beispiel der Systemelektronik oder dergleichen verwendet werden. Es versteht sich, dass die Brennstoffzelle 116 in Verbindung mit einer oder mehreren Batterien (nicht dargestellt) betrieben werden kann, um elektrische Energie vor dem Verbrauch durch zu dem System gehörige elektrische Komponenten zu speichern.
  • Das Reformatgas kann außerdem der Emissionsbegrenzungsvorrichtung 118 zugeführt werden. In diesem Fall kann das wasserstoffreiche Gas verwendet werden, um einen chemischen Katalysator oder Absorber zu regenerieren, die bestimmte Emissionen (z.B. HC, CO, NOx, SOx und, im Falle eines Dieselmotors, kohlenstoffhaltige Partikel oder "Ruß") aus den von dem Verbrennungsmotor 112 ausgestoßenen Abgasen entfernen. Insbesondere kann die Emissionsbegrenzungsvorrichtung 118 einen oder mehrere Katalysatoren oder ähnliche Vorrichtungen umfassen, um unverbrannte Gase in den Abgasen noch zu verbrennen oder anderweitig zu behandeln. Die Emissionsbegrenzungsvorrichtung 118 an sich kann Platin, Rhodium, Palladium oder andere ähnliche Materialien umfassen, die für die zum Verbrennen oder sonstigen Behandeln jeglicher unverbrannter Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid benötigte chemische Reaktion Katalysatoren sind, indem diese Stoffe in Wasserdampf, Kohlendioxid und andere weniger toxische Gase umgewandelt werden. Reformatgas aus dem Plasmakraftstoffreformer 12 kann verwendet werden, um den Katalysator zu konditionieren oder ein solches Emissionsbegrenzungsverfahren anderweitig zu erleichtern.
  • Die Emissionsbegrenzungsvorrichtung 118 kann außerdem einen oder mehrere Absorber, Abscheider, Filter oder ähnliche Vorrichtungen zum Absorbieren und Entfernen von Verbindungen wie zum Beispiel Oxiden von Stickstoff (NOx), Oxiden von Schwefel (SOx) und/oder Ruß umfassen. Wie hierin anhand von 5 und 6 ausführlicher beschrieben wird, können zusätzliche Oxidationskatalysatoren in Verbindung mit den Abscheidern der Emissionsbegrenzungsvorrichtung 118 verwendet werden, um bestimmte Verbindungen zu oxidieren, die aus den Abscheidern ausgestoßen werden (z.B. H2S). Reformatgas aus dem Plasmakraftstoffreformer 12 kann zum Regenerieren solcher Absorber, Abscheider und Filter verwendet werden. Insbesondere werden Absorber, Abscheider und Filter während ihres Betriebs einem Regenerationsprozess unterzogen, bei dem die in dem Absorber, Abscheider oder Filter zurückgehaltene Verbindung herausgespült wird. Reformatgas aus dem Plasmakraftstoffreformer 12 kann dem Absorber, Abscheider oder Filter zugeführt werden, um einen solchen Regenerationsprozess zu erleichtern.
  • Ein beim Bau der Emissionsbegrenzungsvorrichtung 118 verwendeter NOx-Abscheider kann jede Art von handelsüblichem NOx-Abscheider sein. Wenn der Motor 112 als Dieselmotor ausgeführt ist, ist der NOx-Abscheider als magerer NOx-Abscheider ausgeführt, um das Zurückhalten und Entfernen von NOx unter den zu Dieselabgasen gehörigen mageren Bedingungen zu erleichtern. Spezielle Beispiele für NOx-Abscheider, die beim Bau der Emissionsbegrenzungsvorrichtung 118 verwendet werden können, umfassen unter anderem NOx-Abscheider, die bei EmeraChem, LLC aus Knoxville, Tennessee (ehemals bekannt als Goal Line Environmental Technologies, LLC aus Knoxville, Tennessee) erhältlich sind, bzw. NOx-Abscheider aus Materialien, die dort erhältlich sind.
  • Ein beim Bau der Emissionsbegrenzungsvorrichtung 118 verwendeter Rußpartikelfilter kann jede Art von handelsüblichem Partikelfilter sein. Zum Beispiel kann der Rußpartikelfilter als jeder bekannte Abgaspartikelfilter ausgeführt sein, zum Beispiel als "Tiefenfilter" oder "Wandströmungsfilter". Tiefenfilter können ausgeführt sein als Metallsiebfilter, Metall- oder Keramikschaumfilter, Keramikfasersiebfilter und dergleichen. Wandströmungsfilter dagegen können als Cordierit- oder Siliciumcarbid-Keramikfilter mit einander abwechselnden, auf der Vorder- und Rückseite des Filters verschlossenen Kanälen ausgeführt sein, wodurch das hindurchströmende Gas in einen Kanal hinein, durch die Wände hindurch und durch einen anderen Kanal hinaus gedrückt wird. Darüber hinaus kann der Rußpartikelfilter auch mit einem katalytischen Material wie zum Beispiel einem katalytischen Material aus Edelmetall imprägniert sein.
  • Der Rußpartikelfilter zur Verwendung als Emissionsbegrenzungsvorrichtung 118 kann außerdem als jede der Vorrichtungen ausgeführt sein, die beschrieben werden in der gleichzeitig anhängigen, gemeinsam übertragenen vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 60/375,134 mit dem Titel "Apparatus and Method for Regenerating a Particulate Filter of an Exhaust System of an Internal Combustion Engine" (Vorrichtung und Verfahren zum Regenerieren eines Partikelfilters eines Abgassystems eines Verbrennungsmotors), eingereicht am 24. April 2002 von Rudolf M. Smaling, die in ihrer Gesamtheit hierin mit einbezogen wird. Gemäß 7 kann eine gemäß der Lehre der oben genannten vorläufigen Patentanmeldung konstruierte beispielhafte Emissionsbegrenzungsvorrichtung 300 als Partikelfilterbaugruppe 302 mit einem Katalysator 304 und einem dem Katalysator 304 nachgeschalteten Rußpartikelfilter 306 konfiguriert sein. Der Katalysator 304 kann in einem vorbestimmten Abstand von dem Rußfilter 306 angeordnet sein (wie in 7 gezeigt), kann in Kontakt mit dem Rußpartikelfilter 306 angeordnet sein, oder kann sogar als mit dem Rußpartikelfilter 306 gemeinsame Struktur (z.B. eine gemeinsame Struktur mit einem einem Filterabschnitt vorgeschalteten Katalysatorabschnitt) gefertigt sein.
  • Der Katalysator 304 kann als jede Art von Katalysator ausgeführt sein, der so konfiguriert ist, dass er die hierin beschriebenen Reaktionen katalysiert. In einer beispielhaften Ausführungsform ist der Katalysator 304 als Substrat ausgeführt, auf dem ein katalytisches Material aus Edelmetall oder einer sonstigen Art angeordnet ist. Ein solches Substrat kann aus Keramik, Metall oder einem anderen geeigneten Material hergestellt sein. Das katalytische Material kann zum Beispiel als Platin, Rhodium, Palladium einschließlich Kombinationen davon neben anderen ähnlichen katalytischen Materialien ausgeführt sein.
  • Der Rußpartikelfilter 306 hält dagegen Ruß oder andere Partikel zurück, die in den unbehandelten Abgasen von dem Motor 112 vorhanden sein. Der Rußpartikelfilter 306 kann als jeder bekannte Abgaspartikelfilter ausgeführt sein, wie zum Beispiel die oben beschriebenen "Tiefenfilter" oder "Wandströmungsfilter". Ähnlich wie oben beschrieben, kann der Rußpartikelfilter 306 auch mit einem katalytischen Material wie zum Beispiel einem katalytischen Material aus Edelmetall imprägniert sein.
  • Während eines Regenerationszyklus wird Reformatgas aus dem Plasmakraftstoffreformer 12 in Kontakt mit dem Katalysator 304 gebracht, um eine Oxidationsreaktion zwischen dem Sauerstoff im Abgas des Motors 112 und dem Reformatgas zu katalysieren. Insbesondere wenn das Reformatgas in Gegenwart von Abgas in Kontakt mit dem Katalysator 304 gebracht wird, katalysiert der Katalysator 304 eine Oxidationsreaktion, die das in dem Reformatgas vorhandene Wasserstoffgas und den in den Abgasen vorhandenen Sauerstoff unter anderem zu Wasser umwandelt. Darüber hinaus katalysiert der Katalysator eine Oxidationsreaktion, die das in dem Reformatgas vorhandene Kohlenmonoxid und den in den Abgasen vorhandenen Sauerstoff in Kohlendioxid umwandelt. Diese beiden Oxidationsreaktionen sind stark exotherm und produzieren folglich Wärme, die zu dem nachgeschalteten Rußpartikelfilter 306 übertragen wird. Die Wärme, die zur Veranschaulichung im Bereich von 600– 650°C liegen kann, entzündet und verbrennt in dem Partikelfilter 306 zurückgehaltene Rußpartikel, wodurch der Filter 306 regeneriert wird.
  • Gemäß 8 und 9 kann die Emissionsbegrenzungsvorrichtung 118 auch als eine kombinierte Emissionsbegrenzungsbaugruppe 400 ausgeführt sein, die Vorrichtungen zum Behandeln vieler verschiedener in dem Abgasstrom vorhandener Verbindungen aufweist. Wie hierin anhand von 8 und 9 näher beschrieben wird, kann die kombinierte Emissionsbegrenzungsbaugruppe 400 insbesondere so ausgeführt sein, dass sie sowohl einen NOx-Abscheider als auch eine Rußpartikelfilterbaugruppe zum Zurückhalten und Entfernen von NOx und Ruß aus den Motorabgasen enthält. In diesem Fall wird die Regeneration beider Vorrichtung durch die Verwendung des Plasmakraftstoffreformers 12 erleichtert.
  • Anhand von 4 wird nun eine spezielle beispielhafte Implementierung des Antriebssystems 110 dargestellt. Das Antriebssystem 110 in seiner Ausführung gemäß 4 wird insbesondere beim Bau eines Fahrzeugs wie zum Beispiel eines Fernlasters 150 verwendet. An sich wird ein zu dem Lastkraftwagen 150 gehöriges Getriebe 122 durch den Ausgang des Motors 112 angetrieben oder anderweitig mechanisch betätigt.
  • Bei der in 4 dargestellten beispielhaften Ausführungsform kann die Brennstoffzelle 116 betrieben werden, um eine Anzahl von zu dem Lastkraftwagen 150 gehörigen Komponenten mit elektrischer Energie zu versorgen. Die Brennstoffzelle 116 kann zum Beispiel betrieben werden, um ein Heiz- und Kühlsystem 124 mit elektrischer Energie zu versorgen. Insbesondere kann der Lastkraftwagen 150 mit einer elektrisch betriebenen Heizung 126 und/oder Klimatisierungseinheit 128 ausgestattet sein, die mit der von der Brennstoffzelle 116 erzeugten elektrischen Energie betrieben werden, um einen zu dem Lastkraftwagen 150 gehörigen Fahrgastraum 130 (z.B. eine Kabine) zu heizen und zu kühlen.
  • Weitere zu dem Lastkraftwagen 150 gehörige Fahrzeugkomponenten 132 können ebenfalls mit der von der Brennstoffzelle 116 erzeugten elektrischen Energie betrieben werden. Diese Komponenten 132 können die Außen- und Innenbeleuchtung des Lastkraftwagens, Zusatzaggregate (z.B. Radio), elektronische Steuersysteme (z.B. Motorsteuermodul, Bremsensteuermodul, etc.), Motorbauelemente (z.B. Kraftstoffpumpe, Kraftstoffeinspritzsystem, etc.) oder dergleichen umfassen. Außerdem versteht es sich, dass elektrische Energie von der Brennstoffzelle 116 ggf. auch zum Betreiben des Plasmakraftstoffreformers 12 verwendet werden kann.
  • Wie hierin beschrieben, kann die Brennstoffzelle 116 so konfiguriert sein, dass sie im Wesentlichen genauso, wie bei einem in herkömmlicher Weise konstruierten Lastkraftwagen durch eine Lichtmaschine (und zugehörige Batterien) Energie bereitgestellt wird, dem gesamten Lastkraftwagen 150 elektrische Energie zuführen kann. Bei Verwendung der Brennstoffzelle 116 zum Bereitstellen von elektrischer Energie für den Lastkraftwagen 150 muss jedoch der Verbrennungsmotor 112 nicht betrieben werden (d.h. der Motor 112 muss nicht laufen), um nachhaltige Mengen an elektrischer Energie genauso bereitzustellen, als müsste Energie durch eine herkömmliche Lichtmaschinenanordnung bereitgestellt werden.
  • Reformatgas aus dem Plasmakraftstoffreformer 12 kann während des Betriebs des Motors 112 erzeugt und der Emissionsbegrenzungsvorrichtung 118 zugeführt werden. Insbesondere steuert das elektronische Steuergerät 16 während des Betriebs des Verbrennungsmotors 112 den Betrieb des Plasmakraftstoffreformers 12 so, dass Reformatgas erzeugt und der Emissionsbegrenzungsvorrichtung 118 zugeführt wird, um die Emissionsbegrenzungsvorrichtung 118 während des Betriebs des Motors 112 wahlweise zu regenerieren oder anderweitig zu behandeln. Während des Stillstands des Motors (d.h. während Zeiten, in denen der Motor nicht läuft) steuert das elektronische Steuergerät 16 jedoch den Betrieb des Plasmakraftstoffreformers 12 so, dass Reformatgas erzeugt und der Brennstoffzelle 116 zugeführt wird, um die Erzeugung von elektrischer Energie durch die Brennstoffzelle 116 zu erlauben. In diesem Fall ist die mechanische Leistung des Motors 112 nicht notwendig, um nachhaltige Mengen an Energie bereitzustellen, wodurch der Betrieb elektrischer Zusatzaggregate (z.B. das Heiz- und Kühlsystem 124) erleichtert wird, ohne dass der Motor 112 sich im Leerlauf befinden oder anderweitig betrieben werden muss.
  • Ein elektronisch gesteuertes Stromumleitungsventil 136 wird verwendet, um den Strom von Reformatgas aus dem Plasmakraftstoffreformer 12 wahlweise zwischen der Brennstoffzelle 116 und der Emissionsbegrenzungsvorrichtung 118 zu lenken. Das Umleitungsventil 136 ist mit dem elektronischen Steuergerät 16 über eine Signalleitung 138 elektrisch verbunden. An sich unterliegt die Stellung des Umleitungsventils 136 der Steuerung des elektronischen Steuergeräts 16. Infolgedessen kann das elektronische Steuergerät 16 neben seinen sonstigen Funktionen den Strom von Reformatgas aus dem Plasmakraftstoffreformer 12 wahlweise entweder zu der Brennstoffzelle 116 oder zu der Emissionsbegrenzungsvorrichtung 118 lenken.
  • Es versteht sich, dass der Strom von Reformatgas aus dem Plasmakraftstoffreformer 12 bei bestimmten Systemkonfigurationen mit Hilfe des Stromumleitungsventils 136 geteilt werden kann, wobei ein Teil des Reformatgases der Brennstoffzelle 116 zugeführt wird und ein anderer Teil des Reformatgases der Emissionsbegrenzungsvorrichtung 118 zugeführt wird. Insbesondere könnte auch, falls gewünscht, ein Teil des von dem Plasmakraftstoffreformer 12 produzierten Reformatgases während des Betriebs des Motors 112 der Brennstoffzelle 116 zugeführt werden. Insbesondere kann die Brennstoffzelle 116 betrieben werden, um elektrische Energie bereitzustellen, wenn der Motor 112 läuft, und nicht nur, wenn der Motor 112 nicht läuft.
  • Anhand von 5 wird nun eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines Antriebssystems (nachfolgend mit dem Bezugszeichen 210 bezeichnet) dargestellt. Das Antriebssystem 210 ist dem Antriebssystem 110 von 3 und 4 etwas ähnlich. An sich werden in 5 und 6 dieselben Bezugszeichen verwendet, um gemeinsame Komponenten zu bezeichnen, die bereits anhand von 3 und 4 erläutert wurden, wobei auf eine zusätzliche Erläuterung derselben verzichtet wird.
  • Gemäß 5 ist die Emissionsbegrenzungsvorrichtung 118 des Antriebssystems 210 als zwei Abscheider 232, 234 ausgeführt. Durch die Abscheider 232, 234 werden bestimmte Verbindungen aus den Motorabgasen wie zum Beispiel NOx und SOx absorbiert, gespeichert oder auf sonstige Weise entfernt. Sobald sie absorbiert sind, werden die Verbindungen dann einer katalytischen Regenerationsreaktion unterzogen, die die Verbindungen in weniger schädliche Verbindungen zerlegt, bevor sie ausgestoßen werden.
  • Durch ein Umleitungsventil 236 wird der Strom von Abgasen aus dem Motor 112 wahlweise zwischen den Abscheidern 232, 234 umgeleitet. Zum Beispiel können die Abgase aus dem Motor 112 durch den Abscheider 232 geleitet werden, während der Abscheider 234 "offline" gehalten wird. Solange er offline ist, kann der Abscheider 234 regeneriert werden. Sobald der Abscheider 234 regeneriert wurde, kann die Stellung des Umleitungsventils 236 so umgeschaltet werden, dass Abgase aus dem Motor 112 durch den Abscheider 234 geleitet werden, während der Abscheider 232 zu Regenerationszwecken offline ist.
  • Es versteht sich, dass das Abgasumleitungsventil 236 entweder als Zweistellungsventil oder, in einigen Konfigurationen, als Ventil mit veränderlicher Strömung ausgeführt sein kann. Bei Verwendung eines Zweistellungsventils wird der Strom der Abgase zu dem offline geschalteten Abscheider 232, 234 vollständig unterbrochen. Mit anderen Worten, der offline geschaltete Abscheider 232, 234 ist gegen den Strom von Abgasen isoliert. Bei Verwendung eines Ventils mit veränderlicher Strömung jedoch kann eine gewünschte Menge des Abgasstroms durch den offline geschalteten Abscheider 232, 234 gelenkt werden. Mit Hilfe dieses verminderten Stroms kann der Regenerationsprozess des Abscheiders 232, 234 je nach Art und Konstruktion des Abscheiders 232, 234 erleichtert werden. Während der Regeneration eines NOx-Abscheiders kann es zum Beispiel wünschenswert sein, wenig bis gar keinen Strom von Abgasen durch den Abscheider zu haben. Im Falle der Regeneration eines Rußpartikelfilters wie zum Beispiel des in der oben genannten und hierin mit einbezogenen vorläufigen US-Patentanmeldung beschriebenen Filters kann es wünschenswert sein, während der Regeneration des Filters ein gewisses Maß an Strom von Abgasen durch den Filter zu haben. Zum Beispiel kann es wünschenswert sein, einen kontrollierten Strom von Abgas durch den Filter zu leiten, um ausreichende Mengen an Sauerstoff zuzuführen, um die Oxidationsreaktionen auf der Vorderseite des vorgeschalteten Katalysators (d.h. des Katalysators, der die Wärme zum Verbrennen des Rußes in dem nachgeschalteten Filter erzeugt) aufrechtzuerhalten und ausreichende Mengen an Sauerstoff bereitzustellen, um den Ruß in dem Rußfilter mit der durch den Katalysator erzeugten Wärme zu verbrennen.
  • Um auf diese Weise arbeiten zu können, ist das Umleitungsventil 236 mit dem elektronischen Steuergerät 16 über eine Signalleitung 238 elektrisch verbunden. An sich unterliegt die Stellung des Umleitungsventils 236 der Steuerung des elektronischen Steuergeräts 16. Das elektronische Steuergerät 16 lenkt daher, neben seinen anderen Funktionen, den Strom von Abgas aus dem Motor 112 wahlweise entweder zu dem Abscheider 232 oder zu dem Abscheider 234 oder im Falle eines Umleitungsventils 236 mit veränderlicher Strömung zu einer Kombination der beiden Abscheider 232, 234.
  • Das Steuerschema zum Steuern der Stellung des Umleitungsventils 236 kann auf eine Anzahl verschiedener Arten konstruiert sein. Zum Beispiel kann ein zeitbasiertes Steuerschema benutzt werden, bei dem die Stellung des Umleitungsventils 236 in Abhängigkeit von der Zeit geändert wird. Die Regeneration der Abscheider 232, 234 kann zum Beispiel in vorbestimmten Zeitintervallen durchgeführt werden.
  • Alternativ kann ein sensorbasiertes Steuerschema benutzt werden. In einem solchen Fall wird die Stellung des Umleitungsventils 236 in Abhängigkeit vom Ausgang eines oder mehrerer zu den Abscheidern 232, 234 gehöriger Sensoren geändert. Die Regeneration eines der Abscheider 232, 234 kann zum Beispiel beginnen, wenn der Ausgang aus dem(den) zu dem speziellen Abscheider 232, 234 gehörigen NOx-Sensor(en) (nicht dargestellt) auf ein vorbestimmtes Sättigungsniveau hinweist.
  • Ein Stromumleitungsventil 246 wird verwendet, um Reformatgas aus dem Plasmakraftstoffreformer 12 zu dem entsprechenden Abscheider 232, 234 zu lenken. Insbesondere leitet das Umleitungsventil 246 den Strom von Reformatgas wahlweise zwischen den Abscheidern 232, 234 um. Reformatgas aus dem Plasmakraftstoffreformer 12 wird zum Beispiel durch das Umleitungsventil 246 zu dem Abscheider 232 geleitet, wenn der Abscheider 232 offline ist und einen Regenerationszyklus durchläuft. Wenn es Zeit ist, den Abscheider 234 zu regenerieren, kann die Stellung des Umleitungsventils 246 so umgeschaltet werden, dass Reformatgas aus dem Plasmakraftstoffreformer 12 durch das Umleitungsventil 246 zu dem Abscheider 234 geleitet wird, wenn der Abscheider 234 zu Regenerationszwecken offline ist.
  • Um auf diese Weise zu arbeiten, ist das Umleitungsventil 246 mit dem elektronischen Steuergerät 16 über eine Signalleitung 248 elektrisch verbunden. An sich unterliegt die Stellung des Umleitungsventils 246 der Steuerung des elektronischen Steuergeräts 16. Daher lenkt das elektronische Steuergerät 16 neben seinen sonstigen Funktionen den Strom von Reformatgas aus dem Plasmakraftstoffreformer 12 wahlweise entweder zu dem Abscheider 232 oder zu dem Abscheider 234.
  • Das von dem Steuergerät 16 ausgeführte Steuerschema steuert die Stellung der verschiedenen Umleitungsventile, um Reformatgas und Abgase wahlweise zu dem entsprechenden Abscheider 232, 234 zu lenken. Insbesondere koordiniert das Steuergerät 16 die Stellung der Reformatgasumleitungsventile 136 und 246 mit dem Abgasumleitungsventil 236, um den Strom von Reformatgas und Abgas zu dem entsprechenden Abscheider 232, 234 zu lenken. Vor allem wenn das Abgasumleitungsventil 236 so positioniert ist, dass Abgas durch den Abscheider 232 geleitet wird (d.h. der Abscheider 234 ist offline), sind die Reformatgasumleitungsventile 136, 246 jeweils so positioniert, dass der Strom von Reformatgas von dem Plasmakraftstoffreformer 12 zu dem Abscheider 234 gelenkt wird, wodurch dessen Regeneration erleichtert wird. Wenn dagegen das Abgasumleitungsventil 236 so positioniert ist, dass Abgas durch den Abscheider 234 geleitet wird (d.h. der Abscheider 232 ist offline), sind die Reformatgasumleitungsventile 136, 246 jeweils so positioniert, dass der Strom von Reformatgas von dem Plasmakraftstoffreformer 12 zu dem Abscheider 232 gelenkt wird, wodurch dessen Regeneration erleichtert wird.
  • Es versteht sich, dass die Emissionsbegrenzungsvorrichtung 118 so konfiguriert sein kann, dass sie einen oder mehrere zusätzliche Katalysatoren enthält, die in Verbindung mit den Abscheidern 232, 234 wirken. Zum Beispiel kann der Oxidationskatalysator (nicht dargestellt) den Abscheidern 232, 234 nachgeschaltet sein, um jegliches H2S zu oxidieren, das in den aus den Abscheidern 232, 234 ausgestoßenen Gasen vorhanden sein kann.
  • Die Emissionsbegrenzungsvorrichtung 118 des Antriebssystems 210 kann ebenfalls so konfiguriert sein, dass sie einen oder mehrere Rußpartikelfilter wie zum Beispiel die oben beschriebenen Rußpartikelfilter enthält. In einem solchen Fall können die Rußpartikelfilter in einer ähnlichen parallelen Konfiguration wie die Abscheider 232, 234 angeordnet sein, wobei ein Rußpartikelfilter betrieben wird, um Ruß aus dem Strom von Abgasen zurückzuhalten, während der andere Rußpartikelfilter zu Regenerationszwecken offline ist. Falls gewünscht, kann der Rußpartikelfilter alternativ in derselben Struktur untergebracht sein wie die Abscheider 232, 234. Die Verwendung eines Rußpartikelfilters ist von besonderem Nutzen, wenn der Verbrennungsmotor 112 als Dieselmotor ausgeführt ist.
  • Anhand von 6 ist nun eine spezielle beispielhafte Implementierung des Antriebssystems 210 dargestellt. Ähnlich wie hierin anhand von 4 beschrieben, kann das Antriebssystem 210 insbesondere beim Bau eines Fahrzeugs wie zum Beispiel des Fernlasters 150 verwendet werden. In einem solchen Fall kann der Plasmakraftstoffreformer 12 betrieben werden, um der Brennstoffzelle 116 des Lastkraftwagens und den Abscheidern 232, 234 der Emissionsbegrenzungsvorrichtung 118 Reformatgas zuzuführen.
  • Analog dazu kann die Brennstoffzelle 116 des Energiesystems 210, wie hierin anhand von 4 beschrieben, betrieben werden, um einer Anzahl von zu dem Lastkraftwagen 150 gehörigen Komponenten elektrische Energie zuzuführen. Zum Beispiel kann die Brennstoffzelle 116 betrieben werden, um der elektrisch betriebenen Heizung 126 und/oder Klimatisierungseinheit 128 des Heiz- und Kühlsystems 124 des Lastkraftwagens elektrische Energie zuzuführen, wodurch der Kabine 30 des Lastkraftwagens 150 erwärmte und gekühlte Luft zugeführt wird. Darüber hinaus können sonstige Fahrzeugkomponenten 132 wie zum Beispiel die Außen- und Innenbeleuchtung des Lastkraftwagens, Zusatzaggregate (z.B. Radio), elektronische Steuersysteme (z.B. Motorsteuermodul, Bremsensteuermodul, etc.), Motorbauelemente (z.B. Kraftstoffpumpe, Kraftstoffeinspritzsystem, etc.) oder dergleichen durch die von der Brennstoffzelle 116 des Antriebssystems 210 erzeugte elektrische Energie angetrieben werden. Elektrische Energie von der Brennstoffzelle 116 kann auch zum Betreiben des Plasmakraftstoffreformers 12 verwendet werden. Wie hierin beschrieben, braucht der Plasmakraftstoffreformer 12 insbesondere elektrische Energie zum Erzeugen eines Plasmafeldes. Diese elektrische Energie kann durch die Brennstoffzelle 116 bereitgestellt werden.
  • Es versteht sich, dass ein Energieerzeugungsschema implementiert sein kann, um die mechanische Leistung des Motors während des Betriebs desselben zu verstärken. Elektrische Energie kann zum Beispiel den elektrischen Komponenten des Lastkraftwagens (z.B. dem Heiz- und Kühlsystem 124, dem Plasmakraftstoffreformer 12, etc.) während des Betriebs des Motors 112 mit Hilfe eines herkömmlichen Energieerzeugungssystems (z.B. einer Lichtmaschine) zugeführt werden, wobei elektrische Energie von der Brennstoffzelle 116 dazu benutzt wird, die elektrischen Komponenten des Lastkraftwagens während des Stillstands des Motors (d.h. wenn der Motor 112 nicht läuft) anzutreiben.
  • Die Konfigurationen der hierin beschriebenen Antriebssysteme können entsprechend den Bedürfnissen einer gegebenen Anwendung verändert werden. Zum Beispiel muss der Plasmakraftstoffreformer 12 nicht nur in Verbindung mit der Emissionsbegrenzungsvorrichtung 118 von 5 und 6 (d.h. einer Vorrichtung, die die Abscheider 232, 234 enthält) verwendet werden, sondern kann vielmehr in Verbindung mit jeder Art von Emissionsbegrenzungsvorrichtung verwendet werden. Analog dazu muss die Emissionsbegrenzungsvorrichtung 118 von 5 und 6 nicht nur in Verbindung mit dem Plasmakraftstoffreformer 12 verwendet werden, sondern kann vielmehr in Verbindung mit jeder Art von Kraftstoffreformer verwendet werden.
  • Darüber hinaus haben die hierin beschriebenen Antriebssysteme zahlreiche weitere Anwendungen. Zum Beispiel können die hierin beschriebenen Antriebssysteme beim Bau eines Hybridfahrzeugs verwendet werden. In diesem Fall kann die mechanische Leistung des Verbrennungsmotors 112 mechanisch mit einem Energieerzeuger verbunden werden, der mechanische Rotationsenergie in elektrische Energie umwandelt, die in den Batterien des Hybridfahrzeugs zur Verwendung durch den Elektromotor des Fahrzeugs gespeichert wird.
  • Die hierin beschriebenen Antriebssysteme haben auch zahlreiche andere Anwendungen als Fahrzeugantriebssysteme. Zum Beispiel können die hierin beschriebenen Antriebssysteme beim Bau eines feststehenden Energieerzeugungssystems verwendet werden. In einem solchen Fall kann die mechanische Leistung des Verbrennungsmotors 112 mechanisch mit einem Energieerzeuger verbunden werden, der mechanische Rotationsenergie in elektrische Energie umwandelt. Darüber hinaus kann die mechanische Leistung des Verbrennungsmotors 112 zum Antrieb eines zu einer Pumpenbaugruppe gehörigen Pumpenmechanismus oder dergleichen verwendet werden.
  • Die Konfiguration der hierin beschriebenen Antriebssysteme kann auch modifiziert werden, um Reformatgas anderen zu dem System gehörigen Komponenten zusätzlich zu der Brennstoffzelle und der Emissionsbegrenzungsvorrichtung zuzuführen. Zum Beispiel kann Reformatgas aus dem Plasmakraftstoffreformer dem Einlass des Verbrennungsmotors zugeführt werden. Durch die Verbrennung von Reformatgas als einzige Kraftstoffquelle oder als Kraftstoffzusatz werden Emissionen während des Betriebs des Motors tatsächlich signifikant verringert. Dies ist besonders nützlich, wenn der Verbrennungsmotor 112 als Motor mit Fremdzündung ausgeführt ist, der einen Kohlenwasserstoffkraftstoff wie zum Beispiel Benzin, Erdgas, Methanol oder Propan verbrennt. Bei einer solchen Konfiguration (d.h. Reformatgas wird vor der Verbrennung dem Einlass des Motors zugeführt) kann es möglich sein, infolge der Verringerung der von dem Motor produzierten Emissionen einen oder mehrere Emissionsbegrenzungsmechanismen aus dem Energiesystem zu eliminieren.
  • Um dem Verbrennungsmotor Reformatgas zuzuführen, kann der Motor so konfiguriert sein, dass er einen Vergaser enthält, um das Reformatgas in die Brennräume des Motors einzuleiten, eine Kraftstoffeinspritzbaugruppe zum Einspritzen des Reformatgases in die Brennräume des Motors oder jede andere ähnliche Vorrichtung, je nach der speziellen Konstruktion des Motors. Alternativ kann das bestehende Kraftstoffzuführungssystem des Motors dahingehend modifiziert sein, dass Kohlenwasserstoffkraftstoff und Reformatgas gleichzeitig in die Brennräume des Motors eingespritzt oder anderweitig eingeleitet werden. Der Kraftstoffreformer kann so konfiguriert sein, dass Reformatgas über eine Fluidverbindung jedem solchen zu dem Motor gehörigen Mechanismus zugeführt wird.
  • Anhand von 8 und 9 wird nun eine kombinierte Emissionsbegrenzungsbaugruppe 400 dargestellt. Die Emissionsbegrenzungsbaugruppe 400 kann als Emissionsbegrenzungsvorrichtung 118 der hierin beschriebenen Antriebssysteme 110, 210 verwendet werden. Die Emissionsbegrenzungsbaugruppe kann jedoch auch beim Bau vieler anderer Systeme verwendet werden, einschließlich Systemen, die eine Brennstoffzelle enthalten können oder nicht. Die kombinierte Emissionsbegrenzungsbaugruppe 400 hat eine Anzahl verschiedener Vorrichtungen zum Behandeln einer Anzahl verschiedener Abgasemissionen aus dem Abgas eines Verbrennungsmotors. Wie nun ausführlicher beschrieben wird, kann zum Beispiel der Plasmakraftstoffreformer 12 betrieben werden, um ein Reformatgas zu erzeugen und einer Emissionsbegrenzungsbaugruppe zuzuführen, die sowohl einen NOx-Abscheider 402 als auch einen Rußpartikelfilter 404 hat. In einem solchen Fall wird das Reformatgas aus dem Plasmakraftstoffreformer 12 dazu verwendet, sowohl den NOx-Abscheider 402 als auch den Rußpartikelfilter 404 wahlweise zu regenerieren.
  • Gemäß 9 können der NOx-Abscheider 402 und der Rußpartikelfilter 404 in getrennten Gehäusen untergebracht sein, die zum Beispiel mit Hilfe von Abschnitten des Abgasrohres miteinander verbunden sind. Alternativ können der NOx-Abscheider 402 und der Rußpartikelfilter 404 in einem gemeinsamen Gehäuse gefertigt sein.
  • Es versteht sich, dass die Komponenten (d.h. der NOx-Abscheider 402 und der Rußpartikelfilter 404) in jeder beliebigen Reihenfolge oder Anordnung entsprechend den Bedürfnissen eines gegebenen Systems positioniert sein können. Aufgrund einer Anzahl von Überlegungen bezüglich der Konstruktion des Systems kann es insbesondere wünschenswert sein, eine Vorrichtung der anderen vorzuschalten, während bei anderen Systemkonstruktionen die entgegengesetzte Positionierung wünschenswerter sein kann. Bei der hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsform ist der Rußpartikelfilter 404 der Emissionsbegrenzungsbaugruppe 400 dem NOx-Abscheider 402 nachgeschaltet. Wie hierin beschrieben wird, erleichtert eine solche Anordnung die Steuerung sowohl des Regenerationsprozesses des NOx-Abscheiders als auch des Regenerationsprozesses des Rußpartikelfilters.
  • Wie bei den oben anhand von 3-6 beschriebenen NOx-Abscheidern kann der NOx-Abscheider 402 der kombinierten Emissionsbegrenzungsbaugruppe 400 jede Art von handelsüblichem NOx-Abscheider sein. Wenn die Emissionsbegrenzungsbaugruppe 400 zur Behandlung von Abgasen eines Dieselmotors verwendet wird, ist der NOx-Abscheider 402 als magerer NOx-Abscheider ausgeführt, um das Absorbieren und Entfernen von NOx unter den bei Dieselabgasen auftretenden mageren Bedingungen zu erleichtern. Spezielle Beispiele für NOx-Abscheider, die beim Bau der kombinierten Emissionsbegrenzungsbaugruppe verwendet werden können, umfassen unter anderem die oben genannten NOx-Abscheider, die bei EmeraChem erhältlich sind, bzw. NOx-Abscheider die mit Materialien hergestellt sind, die bei EmeraChem erhältlich sind.
  • Der beim Bau der kombinierten Emissionsbegrenzungsbaugruppe 400 verwendete Rußpartikelfilter kann jede Art von handelsüblichem Partikelfilter sein. Ähnlich wie oben anhand der Rußfilter von 3-6 beschrieben, kann der Rußpartikelfilter 404 zum Beispiel als jeder bekannte Abgaspartikelfilter wie zum Beispiel ein "Tiefenfilter" oder ein "Wandströmungsfilter" ausgeführt sein. Tiefenfilter können als Metallsiebfilter, Metall- oder Keramikschaumfilter, Keramikfasersiebfilter und dergleichen ausgeführt sein. Wandströmungsfilter können dagegen als Cordierit- oder Siliciumcarbid-Keramikfilter mit einander abwechselnden, auf der Vorder- und Rückseite des Filters verschlossenen Kanälen ausgeführt sein, wodurch das hindurchströmende Gas in einen Kanal hinein, durch die Wände hindurch und aus einem anderen Kanal hinaus gedrückt wird. Darüber hinaus kann der Rußpartikelfilter 404 auch mit einem katalytischen Material wie zum Beispiel einem katalytischen Material aus Edelmetall imprägniert sein. Bei der hierin beschriebenen und in 8 und 9 dargestellten beispielhaften Ausführungsform ist der Rußpartikelfilter 404 der kombinierten Emissionsbegrenzungsbaugruppe 400 als eine der in der oben genannten und hierin mit einbezogenen vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 60/375,134 beschriebenen Vorrichtungen ausgeführt.
  • Anhand von 9 wird nun die kombinierte Emissionsbegrenzungsbaugruppe 400 näher dargestellt. Der NOx-absorbierende Katalysator 406 des NOx-Abscheiders 402 ist in einer inneren Kammer 408 eines Gehäuses 410 untergebracht. Das Gehäuse 410 hat ein stromaufwärtiges Ende 412, das mit einem Abgasrohr 414 verbunden ist, und ein stromabwärtiges Ende 416, das mit einem Abgasrohr 418 verbunden ist. Das stromaufwärtige Ende 412 des Gehäuses 410 bildet einen Abgaseinlass 420, während das stromabwärtige Ende 416 des Gehäuses 410 einen Abgasauslass 422 bildet. Daher treten Abgase aus dem Dieselmotor durch den Abgaseinlass 420 in das Gehäuse 410 ein, werden durch den NOx-absorbierenden Katalysator 406 geleitet und werden dann über den Abgasauslass 422 aus dem Gehäuse 410 ausgestoßen.
  • Der NOx-Abscheider 402 hat einen Einlass 424 zur Aufnahme von Reformatgas aus dem Plasmakraftstoffreformer 12. Der Einlass 424 kann als Öffnung konfiguriert sein, die in den Wänden des Gehäuses 410 gebildet ist, oder kann alternativ ein Rohr, eine Verbindungsbaugruppe oder sonstige Struktur umfassen, die sich durch die Wand des Gehäuses 410 erstreckt. Wenn das Reformatgas stromaufwärts von dem stromaufwärtigen Ende 412 des Gehäuses 410 eingeleitet wird, wirkt der Abgaseinlass 420 des Gehäuses 410 außerdem als Reformatgaseinlass des NOx-Abscheiders 402.
  • Der Plasmakraftstoffreformer 12 steht in Fluidverbindung mit dem zu dem NOx-Abscheider 402 gehörigen Reformatgaseinlass. Insbesondere ist ein erstes Ende einer Fluidleitung 426 mit dem Auslass des Plasmakraftstoffreformers 12 (über ein nachfolgend beschriebenes Stromumleitungsventil 466) verbunden, während sich ein zweites Ende der Fluidleitung 426 durch so den Gaseinlass 424 erstreckt bzw. damit verbunden ist, dass Reformatgas in die Kammer 408 des Gehäuses 410 eingeleitet werden kann. Auf diese Weise kann Reformatgas aus dem Plasmakraftstoffreformer 12 mit dem NOx-absorbierenden Katalysator 406 in Kontakt gebracht werden.
  • Gemäß 8 und 9 ist das elektronische Steuergerät 16 außerdem mit zwei NOx-Sensoren 428, 430 über zwei Signalleitungen 432 bzw. 434 elektrisch verbunden. Die NOx-Sensoren 428, 430 dienen zum Erfassen des Unterschieds in der NOx-Konzentration auf dem NOx-absorbierenden Katalysator 406, um festzustellen, wann der NOx-Abscheider 402 regeneriert werden muss. Insbesondere wirken die NOx-Sensoren 428, 430 zusammen, um die durch den NOx-absorbierenden Katalysator 406 aus den Abgasen entfernte (d.h. absorbierte) NOx-Menge zu ermitteln. Wenn die durch den NOx-absorbierenden Katalysator 406 absorbierte NOx-Menge auf ein vorbestimmtes Niveau abnimmt, beginnt das elektronische Steuergerät 16 den Regenerationsprozess. Wenngleich gemäß 8 und 9 dabei zwei NOx-Sensoren verwendet werden, kann selbstverständlich gewünschtenfalls ein einziger NOx-Sensor auf der stromabwärtigen Seite des NOx-absorbierenden Katalysators 406 verwendet werden. Bei einer solchen Konfiguration würde das elektronische Steuergerät 16 überwachen, wann die von dem einzigen NOx-Sensor erfasste NOx-Konzentration einen vorbestimmten oberen Schwellenwert überschreitet, im Unterschied zur Überwachung des NOx-Entfernungswirkungsgrads auf dem NOx-absorbierenden Katalysator 406.
  • Alternativ können auch andere Steuerschemata verwendet werden, um einen Regenerationszyklus zu beginnen. Zum Beispiel kann ein zeitbasiertes Steuerschema verwendet werden, bei dem der NOx-Abscheider 402 in Abhängigkeit von der Zeit regeneriert wird. In einem solchen Fall wird die Regeneration des NOx-Abscheiders 402 in vorbestimmten Zeitintervallen durchgeführt.
  • Anhand von 9 nun wiederum wird der Rußpartikelfilter 404 auch näher dargestellt. Ein Katalysator 436 und ein Filter 438 des Rußpartikelfilters 404 sind in einer inneren Kammer 440 eines Gehäuses 442 untergebracht. Das Gehäuse 442 hat ein stromaufwärtiges Ende 444, das mit dem sich von dem stromabwärtigen Ende 416 des NOx-Abscheidergehäuses 410 erstreckenden Abgasrohr 418 verbunden ist. Das Gehäuse 442 hat außerdem ein mit einem Abgasrohr 448 verbundenes stromabwärtiges Ende 446, das entweder zur Atmosphäre offen ist oder mit einer zusätzlichen Komponente des Abgassystems (nicht dargestellt) verbunden ist, die der kombinierten Emissionsbegrenzungsbaugruppe 400 nachgeschaltet ist. Das stromaufwärtige Ende 444 des Gehäuses 442 bildet einen Abgaseinlass 450, während das stromabwärtige Ende 446 des Gehäuses 442 einen Abgasauslass 452 bildet. Daher treten Abgase aus dem Motor durch den Abgaseinlass 450 in das Gehäuse 442 ein, werden durch den Katalysator 436 und den Rußfilter 438 geleitet und werden dann über den Abgasauslass 452 aus dem Gehäuse 442 ausgestoßen.
  • Der Rußpartikelfilter 404 hat einen Einlass 454 zur Aufnahme von Reformatgas von dem Plasmakraftstoffreformer 12. Analog zu dem Einlass des NOx-Abscheiders 402 kann der Einlass des Rußpartikelfilters 404 als Öffnung konfiguriert sein, die in den Wänden des Gehäuses 442 gebildet ist, oder kann alternativ ein Rohr, eine Verbindungsbaugruppe oder sonstige Struktur umfassen, die sich durch die Wand des Gehäuses 442 erstreckt. Wenn das Reformatgas stromaufwärts von dem stromaufwärtigen Ende 444 des Gehäuses 442 eingeleitet wird, wirkt darüber hinaus der Abgaseinlass 450 des Gehäuses 442 als Reformatgaseinlass des Rußpartikelfilters 404.
  • Der Plasmakraftstoffreformer 12 steht in Fluidverbindung mit dem zu dem Rußpartikelfilter 404 gehörigen Reformatgaseinlass. Insbesondere ist ein erstes Ende einer Fluidleitung 456 mit dem Auslass des Plasmakraftstoffreformers 12 (über das nachfolgend beschriebene Stromumleitungsventil 466) verbunden, während sich ein zweites Ende der Fluidleitung 456 so durch den Gaseinlass 454 erstreckt bzw. damit verbunden ist, dass Reformatgas in die Kammer 440 des Gehäuses 442 eingeleitet werden kann. Auf diese Weise kann das Reformatgas aus dem Plasmakraftstoffreformer 12 in einen Strom von Abgas aus dem Motor und in Kontakt mit dem Katalysator 436 eingeleitet werden. Während eines Regenerationszyklus wird insbesondere, wie oben anhand von 7 beschrieben, Reformatgas aus dem Plasmakraftstoffreformer 12 in Kontakt mit dem Katalysator 436 gebracht, um eine Oxidationsreaktion zwischen dem Sauerstoff im Abgas des Motors und dem Reformatgas zu katalysieren. Vor allem wenn das Reformatgas in Gegenwart von Abgas (oder einer anderen Sauerstoffquelle) in Kontakt mit dem Katalysator 436 gebracht wird, katalysiert der Katalysator 436 eine Oxidationsreaktion, die das in dem Reformatgas vorhandene Wasserstoffgas und den in den Abgasen vorhandenen Sauerstoff unter anderem in Wasser umwandelt. Darüber hinaus katalysiert der Katalysator 436 eine Oxidationsreaktion, die das in dem Reformatgas vorhandene Kohlenmonoxid und den in den Abgasen vorhandenen Sauerstoff in Kohlendioxid umwandelt. Diese beiden Oxidationsreaktionen sind stark exotherm und produzieren infolgedessen Wärme, die zu dem nachgeschalteten Rußfilter 438 übertragen wird. Die Wärme, die zur Veranschaulichung im Bereich von 600–650°C liegen kann, entzündet und verbrennt in dem Rußfilter 438 zurückgehaltene Rußpartikel, wodurch der Rußpartikelfilter 404 regeneriert wird.
  • Gemäß 8 und 9 ist das elektronische Steuergerät 16 außerdem mit zwei Drucksensoren 458, 460 über zwei Signalleitungen 462 bzw. 464 elektrisch verbunden. Mit Hilfe der Drucksensoren 458, 460 kann der Druckunterschied auf dem Rußpartikelfilter 404 erfasst werden, um festzustellen, wann der Rußfilter 438 regeneriert werden muss. Insbesondere wenn der Druckabfall auf dem Rußpartikelfilter 404 auf einen vorbestimmten Wert ansteigt, beginnt das elektronische Steuergerät 16 den Filterregenerationsprozess. Wenngleich gemäß 8 und 9 dabei zwei Drucksensoren verwendet werden, kann selbstverständlich gewünschtenfalls ein einziger Drucksensor auf beiden Seiten des Rußpartikelfilters 404 verwendet werden. Bei einer solchen Konfiguration würde das elektronische Steuergerät 16 überwachen, wann der von dem einzigen Drucksensor erfasste Druck einen vorbestimmten oberen Schwellenwert überschreitet bzw. unter einem vorbestimmten unteren Schwellenwert liegt, im Unterschied zur Überwachung des Druckabfalls auf dem Rußpartikelfilter 404.
  • Wie oben angedeutet, wird ein elektronisch gesteuertes Stromumleitungsventil 466 verwendet, um den Strom von Reformatgas aus dem Plasmakraftstoffreformer 12 wahlweise zwischen dem NOx-Abscheider 402 und dem Rußpartikelfilter 404 zu lenken. Insbesondere ist ein Ende einer Fluidleitung 480 mit dem Auslass 76 des Plasmakraftstoffreformers verbunden, während das andere Ende der Fluidleitung 480 mit dem Einlass des Umleitungsventils 466 verbunden ist. Ein erster Auslass des Umleitungsventils 466 steht über die Fluidleitung 426 in Fluidverbindung mit dem Einlass 424 des NOx-Abscheiders 402, während ein zweiter Auslass des Umleitungsventils 466 über die Fluidleitung 456 mit dem Einlass 454 des Rußpartikelfilters 404 in Fluidverbindung steht.
  • Das Umleitungsventil 466 ist mit dem elektronischen Steuergerät 16 über eine Signalleitung 468 elektrisch verbunden. An sich unterliegt die Stellung des Umleitungsventils 466 der Steuerung des elektronischen Steuergeräts 16. Infolgedessen lenkt das elektronische Steuergerät 16 neben seinen sonstigen Funktionen den Strom von Reformatgas aus dem Plasmakraftstoffreformer 12 wahlweise entweder zu dem NOx-Abscheider 402 oder zu dem Rußpartikelfilter 404. Während des Betriebs des Motors führt das elektronische Steuergerät 16 daher eine Steuerroutine aus, die unter anderem feststellt, wann die jeweiligen Komponenten der kombinierten Emissionsbegrenzungsbaugruppe 400 zu regenerieren sind. Aufgrund der Art des jeweils verwendeten Steuerschemas (z.B. ein sensorbasiertes Steuerschema oder ein zeitbasiertes Steuerschema) stellt das elektronische Steuergerät 16 insbesondere fest, wann der NOx-Abscheider 402 und der Rußpartikelfilter 404 zu regenerieren sind und bringt danach das Umleitungsventil 466 in eine gewünschte Stellung, um den Strom von Reformatgas aus dem Plasmakraftstoffreformer 12 zu der entsprechenden Vorrichtung (d.h. entweder zu dem NOx-Abscheider 402 oder zu dem Rußpartikelfilter 404) zu lenken. Es versteht sich, dass bei bestimmten Systemkonfigurationen der Strom von Reformatgas aus dem Plasmakraftstoffreformer 12 mit Hilfe des Stromumleitungsventils 466 geteilt werden kann, wobei ein Teil des Reformatgases dem NOx-Abscheider 402 zugeführt wird und ein anderer Teil des Reformatgases dem Rußpartikelfilter 404 zugeführt wird.
  • Anhand von 10 wird nun ein Abgasbehandlungssystem dargestellt, bei dem zwei Emissionsbegrenzungsbaugruppen 400 verwendet werden, die in einer parallelen Anordnung ähnlich wie die Abscheider 232, 234 von 5 und 6 positioniert sind. In 10 werden dieselben Bezugszeichen verwendet, um gemeinsame Komponenten zu bezeichnen, die bereits anhand von 8 und 9 erläutert wurden, wobei auf eine zusätzliche Erläuterung derselben verzichtet wird. Darüber hinaus wurde eine Anzahl von Komponenten von 8 und 9 (z.B. die zu den Sensoren gehörigen Signalleitungen) im Interesse einer klaren Beschreibung weggelassen.
  • Gemäß 10 wird der Strom von Abgasen durch ein Abgasumleitungsventil 470 wahlweise zwischen den zwei kombinierten Emissionsbegrenzungsbaugruppen 400 umgeleitet. Zum Beispiel können Abgase aus dem Motor 112 durch eine der Baugruppen 400 geleitet werden, während die andere Baugruppe 400 offline gehalten wird. Solange sie offline ist, können der NOx-Abscheider 402 oder der Rußpartikelfilter 404 der Baugruppe 400 oder beide einer Regeneration unterzogen werden. Sobald der NOx-Abscheider 402 und/oder der Rußpartikelfilter 404 regeneriert wurden, kann die Stellung des Umleitungsventils 470 so umgeschaltet werden, dass Abgase aus dem Motor durch die gerade regenerierte Emissionsbegrenzungsbaugruppe 400 geleitet werden, während die andere Baugruppe 400 zu Regenerationszwecken offline ist.
  • Es versteht sich, dass das Abgasumleitungsventil 470 entweder als Zweistellungsventil oder, in einigen Konfigurationen, als Ventil mit veränderlicher Strömung ausgeführt sein kann. Bei Verwendung eines Zweistellungsventils wird der Strom von Abgasen zu dem offline gehaltenen kombinierten Emissionsbegrenzungssystem 400 vollständig unterbrochen. Mit anderen Worten, die offline gehaltene kombinierte Emissionsbegrenzungsbaugruppe 400 ist gegen den Strom von Abgasen isoliert. Bei Verwendung eines Ventils mit veränderlicher Strömung kann jedoch eine gewünschte Menge des Abgasstroms durch die offline gehaltene kombinierte Emissionsbegrenzungsbaugruppe 400 gelenkt werden. Dieser verminderte Strom kann dazu dienen, den Regenerationsprozess des NOx-Abscheiders 402 oder des Rußpartikelfilters 404 oder beider zu erleichtern. Während der Regeneration des NOx-Abscheiders 402 kann es zum Beispiel wünschenswert sein, wenig bis gar keinen Strom von Abgasen durch den Abscheider zu haben. Im Falle der Regeneration des Rußpartikelfilters 404 kann es jedoch wünschenswert sein, ein gewisses Maß an Strom von Abgasen durch den Filter 404 zu haben. Es kann zum Beispiel wünschenswert sein, einen kontrollierten Strom von Abgas durch den Filter 404 zu leiten, um ausreichende Mengen an Sauerstoff zuzuführen, um die Oxidationsreaktionen auf der Vorderseite des stromaufwärtigen Katalysators 436 aufzurechtzuerhalten und ausreichende Mengen an Sauerstoff bereitzustellen, um den Ruß in dem Rußfilter 438 mit der von dem Katalysator 436 erzeugten Wärme zu verbrennen.
  • Um auf diese Weise zu arbeiten, ist das Umleitungsventil 470 mit dem elektronischen Steuergerät 16 über eine Signalleitung 472 elektrisch verbunden. An sich unterliegt die Stellung des Umleitungsventils 470 der Steuerung des elektronischen Steuergeräts 16. Daher lenkt das elektronische Steuergerät 16 neben seinen sonstigen Funktionen den Strom von Abgas aus dem Motor oder einen Teil des Stroms von Abgas aus dem Motor wahlweise zu den entsprechenden kombinierten Emissionsbegrenzungsbaugruppen 400.
  • Das Steuerschema zum Steuern der Stellung des Umleitungsventils 470 kann auf eine Anzahl verschiedener Arten ausgelegt sein. Zum Beispiel kann ein zeitbasiertes Steuerschema verwendet werden, bei dem die Stellung des Umleitungsventils 470 in Abhängigkeit von der Zeit geändert wird. Zum Beispiel kann die Regeneration der einzelnen Vorrichtungen der kombinierten Emissionsbegrenzungsbaugruppen 400 in vorbestimmten Zeitintervallen durchgeführt werden.
  • Wie oben beschrieben, kann alternativ ein sensorbasiertes Steuerschema verwendet werden, um festzustellen, wann ein spezieller NOx-Abscheider 402 oder ein spezieller Rußpartikelfilter 404 der Baugruppen 400 regeneriert werden muss. In einem solchen Fall wird die Stellung des Umleitungsventils 470 in Abhängigkeit vom Ausgang eines oder mehrerer zu den Baugruppen 400 gehöriger Sensoren geändert. Zum Beispiel kann die Regeneration eines der NOx-Abscheider 402 beginnen, wenn der Ausgang der zu dem speziellen Abscheider 402 gehörigen NOx-Sensoren 428, 430 auf ein vorbestimmtes Sättigungsniveau hinweist. Analog dazu kann die Regeneration eines der Rußpartikelfilter 404 beginnen, wenn der Ausgang der zu dem speziellen Rußpartikelfilter 404 gehörigen Drucksensoren 458, 460 auf ein vorbestimmtes Sättigungsniveau hinweist.
  • Ein Stromumleitungsventil 474 wird verwendet, um Reformatgas aus dem Plasmakraftstoffreformer 12 zu der entsprechenden Emissionsbegrenzungsbaugruppe 400 zu lenken. Mit anderen Worten, das Umleitungsventil 474 leitet den Strom von Reformatgas wahlweise zwischen den zwei Emissionsbegrenzungsbaugruppen 400 um. Reformatgas aus dem Plasmakraftstoffreformer 12 wird zum Beispiel durch das Umleitungsventil 474 und zu einer bestimmten Emissionsbegrenzungsbaugruppe 400 geleitet, wenn die Baugruppe offline ist und einen Regenerationszyklus durchläuft.
  • Um auf diese Weise zu arbeiten, ist das Umleitungsventil 474 mit dem elektronischen Steuergerät 16 über eine Signalleitung 476 elektrisch verbunden. An sich unterliegt die Stellung des Umleitungsventils 474 der Steuerung des elektronischen Steuergeräts 16. Daher lenkt das elektronische Steuergerät 16 neben seinen sonstigen Funktionen den Strom von Reformatgas aus dem Plasmakraftstoffreformer 12 wahlweise zu einer der beiden Emissionsbegrenzungsbaugruppen 400. Von da wird der Strom von Reformatgas durch das Umleitungsventil 466 weitergeleitet, so dass der Strom von Reformatgas von dem Plasmakraftstoffreformer 12 zu der entsprechenden zu der speziellen Emissionsbegrenzungsbaugruppe 400 gehörigen Vorrichtung (d.h. entweder zu dem NOx-Abscheider 402 oder zu dem Rußpartikelfilter 404) gelenkt wird.
  • Das von dem Steuergerät 16 ausgeführte Steuerschema steuert die Stellung der verschiedenen Umleitungsventile, um Reformatgas und Abgas wahlweise zu der entsprechenden Vorrichtung der kombinierten Emissionsbegrenzungsbaugruppen 400 zu lenken. Insbesondere koordiniert das Steuergerät 16 die Stellung der Reformatgasumleitungsventile 466 und 474 mit der Stellung des Abgasumleitungsventils 470, um den Strom von Reformatgas und den Strom von Abgas zu der entsprechenden Vorrichtung (d.h. entweder zu dem NOx-Abscheider 402 oder zu dem Rußpartikelfilter 404) der entsprechenden kombinierten Emissionsbegrenzungsbaugruppe 400 zu lenken. Insbesondere wenn das Abgasumleitungsventil 470 so positioniert ist, dass Abgas durch eine spezielle Emissionsbegrenzungsbaugruppe 400 (d.h. durch die online geschaltete Baugruppe 400) gelenkt wird, sind die Reformatgasumleitungsventile 466 und 474 jeweils so positioniert, dass der Strom von Reformatgas aus dem Plasmakraftstoffreformer 12 zu der entsprechenden Vorrichtung der offline geschalteten Baugruppe 400 gelenkt wird, wodurch deren Regeneration erleichtert wird. Wie oben beschrieben, kann in einem solchen Fall das Abgasumleitungsventil 470 wahlweise so positioniert werden, dass ein kontrollierter Strom von Abgasen durch die offline geschaltete Baugruppe 400 möglich ist, wenn ein solcher kontrollierter Strom während des Regenerationsprozesses von Nutzen ist.
  • Anhand von 11 wird nun ein Abgasbehandlungssystem dargestellt, das dem in 10 dargestellten System ähnlich ist. In 11 werden dieselben Bezugszeichen verwendet, um gemeinsame Komponenten zu bezeichnen, die bereits anhand von 10 erläutert wurden, wobei auf eine zusätzliche Erläuterung derselben verzichtet wird.
  • Das System von 11 ist im Wesentlichen dasselbe wie das System von 10, außer dass zwei Plasmakraftstoffreformer 12 verwendet werden. Die Verwendung einer Vielzahl von Kraftstoffreformern ist besonders nützlich, wenn die Reformatgasanforderungen des Systems die Produktionskapazität eines einzigen Reformers übersteigen.
  • Bei der in 11 dargestellten beispielhaften Ausführungsform ist jeder Plasmakraftstoffreformer 12 einer der Baugruppen 400 "zugeordnet". Mit anderen Worten, Reformatgas aus einem bestimmten Plasmakraftstoffreformer 12 dient zum Regenerieren eines der NOx-Abscheider 402 und eines der Rußpartikelfilter 404, wird aber nicht beim Regenerieren des anderen Abscheiders 402 oder Filters 404 verwendet. Es versteht sich jedoch, dass entsprechend den Bedürfnissen einer gegebenen Systemkonstruktion die Plasmakraftstoffreformer 12 betrieben werden können, um Reformatgas zu erzeugen und jeder der zu den beiden Emissionsbegrenzungsbaugruppen 400 gehörigen Vorrichtungen zuzuführen. In einem solchen Fall können ein Gasführungs-/Ventileinstellungsschema und ein zugehöriges Steuerschema dazu ausgelegt sein, die Zufuhr von Reformatgas zu jeder der Vorrichtungen der beiden kombinierten Emissionsbegrenzungsbaugruppen 400 zu erlauben.
  • Wie nun näher beschrieben wird, kann der Plasmakraftstoffreformer 12 in verschiedenen Betriebsarten betrieben werden, um verschiedene Mengen und/oder Zusammensetzungen von Reformatgas zu erzeugen und verschiedenen Vorrichtungen zuzuführen. Wie hierin beschrieben, kann insbesondere ein einziger Plasmakraftstoffreformer 12 betrieben werden, um Reformatgas zu erzeugen und einer Anzahl verschiedener Vorrichtungen wie zum Beispiel einer Brennstoffzelle, einem NOx-Abscheider, einem Rußpartikelfilter, einem Einlass eines Verbrennungsmotors, etc. zuzuführen. Wenngleich jeder dieser Vorrichtungen eine gemeinsame Menge und/oder Zusammensetzung von Reformatgas zugeführt werden kann, kann es bei bestimmten Systemkonstruktionen wünschenswert sein, einer oder mehreren solcher Vorrichtungen eine Menge und/oder Zusammensetzung von Reformatgas zuzuführen, die anders ist als die Menge und/oder Zusammensetzung, die einer oder mehreren anderen Vorrichtungen zugeführt wird.
  • Die von dem Plasmakraftstoffreformer 12 während eines gegebenen Zeitraums produzierte Menge an Reformatgas kann auf eine Anzahl verschiedener Arten gesteuert werden. Zum Beispiel kann der Plasmakraftstoffreformer 12 während des gegebenen Zeitraums wahlweise betrieben werden, um die von dem Reformer produzierte Menge an Reformatgas zu steuern. Insbesondere ist ein besonders nützliches Merkmal des Plasmakraftstoffreformers 12 sein relativ rasches Ansprechen auf die Forderung nach einer Änderung in der Produktion von Reformatgas. In der Tat kann die von dem Plasmakraftstoffreformer 12 produzierte Menge an Reformatgas unter anderem aufgrund der Strömungsgeschwindigkeiten von Luft und Kraftstoff, die in den Reformer eingeleitet werden, und aufgrund des dem Kraftstoffreformer zugeführten Energieniveaus rasch erhöht oder herabgesetzt werden. Darüber hinaus kann der Plasmakraftstoffreformer 12 außerdem für eine gewisse Zeit abgeschaltet werden, indem der durch die Stromquelle 36 (siehe 1) den Elektroden 54, 56 (siehe 2) zugeführte Strom unterbrochen wird. Die Verwendung solcher Abschaltzeiten kann dazu benutzt werden, die Menge an Reformatgas zu steuern, die erzeugt und einer bestimmten Vorrichtung während eines gegebenen Zeitraums zugeführt wird.
  • Die einer bestimmten Vorrichtung zugeführte Menge an Reformatgas kann auch dadurch gesteuert werden, dass der Strom von Reformatgas zu der bestimmten Vorrichtung unabhängig von der von dem Plasmakraftstoffreformer 12 erzeugten Menge an Reformatgas gesteuert wird. Insbesondere kann das hierin beschriebene Steuerschema zum Steuern der verschiedenen Reformatgasumleitungsventile so ausgelegt werden, dass ein Strom von Reformatgas für eine Zeitdauer, die von der Zeitdauer verschieden ist, in der das Ventil so positioniert ist, dass der Strom von Reformatgas zu einer anderen Vorrichtung gelenkt wird, zu einer gegebenen Vorrichtung gelenkt wird. Mit anderen Worten, das Ventileinstellungsschema, nach dem der Strom von Reformatgas zu bestimmten Vorrichtungen gelenkt wird, kann so ausgelegt sein, dass verschiedenen Vorrichtungen verschiedene Mengen an Reformatgas zugeführt werden.
  • Ebenso kann die Zusammensetzung des von dem Plasmakraftstoffreformer 12 produzierten Reformatgases auf eine Anzahl verschiedener Arten gesteuert werden. Zum Beispiel können Reformatgase unterschiedlicher Zusammensetzung produziert werden, indem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des von dem Plasmakraftstoffreformer 12 verarbeiteten Luft/Kraftstoff-Gemisches verändert wird. Darüber hinaus kann der Ort (können die Orte), an dem (an denen) Luft in den Plasmakraftstoffreformer 12 eingeleitet wird, die Zusammensetzung des produzierten Reformatgases ebenfalls verändern. Insbesondere kann, wie oben beschrieben, Luft an einer Anzahl verschiedener Orte in den Plasmakraftstoffreformer 12 eingeleitet werden. Luft wird zum Beispiel durch den Lufteinlass 74 in den Plasmakraftstoffreformer 12 eingeleitet. Luft wird außerdem in den Plasmakraftstoffreformer 12 eingeleitet, indem der Kraftstoff vor der Einspritzung mit dem Kraftstoffinjektor 38 mit Luft gemischt wird. Darüber hinaus kann der Plasmakraftstoffreformer 12 auch so ausgeführt sein, dass er zusätzliche Lufteinlässe aufweist. Zum Beispiel kann der Plasmakraftstoffreformer 12 so ausgelegt sein, dass er einen Lufteinlass zum Einleiten von Luft direkt in die Reaktorkammer 50 aufweist (d.h. ohne zuerst durch die Plasmaerzeugungsbaugruppe 42 geleitet zu werden). Durch Verändern des Anteils des durch jeden dieser Einlasse eingeleiteten Luftstroms insgesamt kann die Zusammensetzung des Reformatgases verändert werden.
  • Der Betrieb der Stromquelle 36 kann ebenfalls verändert werden, um veränderliche Reformatgaszusammensetzungen zu produzieren. Durch Verändern der Stromabgabemenge oder der Frequenz der Stromquelle 36 kann die Zusammensetzung des Reformatgases verändert werden.
  • Die Zusammensetzung des Reformatgases kann auch verändert werden durch Verändern des Vorhandenseins, der Anzahl oder der Art des Katalysators, durch den das Reformatgas nach seinem Austritt aus der Plasmaerzeugungsbaugruppe 42 geleitet wird. Wie oben angedeutet, kann der Plasmakraftstoffreformer 12 zum Beispiel mit oder ohne einen in dem Reaktionsraum 50 positionierten Katalysator (d.h. mit oder ohne den Katalysator 78 von 2) ausgeführt sein. Das von einem Plasmakraftstoffreformer mit einem solchen Katalysator produzierte Reformatgas hat eine andere Zusammensetzung als das von einem Plasmakraftstoffreformer, der keinen solchen Katalysator hat, produzierte Reformatgas. Dazu kann ein Plasmakraftstoffreformer mit einem internen Gasleitungs-/Ventileinstellungsschema ausgelegt sein, das einen Umgehungsströmungsweg aufweist, um das aus der Plasmaerzeugungsbaugruppe 42 austretende Gas wahlweise entweder durch den in dem Reaktionsraum 50 positionierten Katalysator 78 oder alternativ um diesen Katalysator herum zu führen. Alternativ kann der Katalysator aus dem Reaktionsraum entfernt und in einem separaten Gehäuse positioniert werden. In einem solchen Fall kann Reformatgas wahlweise durch ein solches Gehäuse geleitet werden oder kann ein solches Gehäuse umgehen, um Reformatgase mit unterschiedlichen Zusammensetzungen zu produzieren.
  • Außerdem versteht es sich, dass auch zusätzliche Katalysatoren verwendet werden können, um Reformatgase verschiedener Zusammensetzungen zu produzieren. Insbesondere können unabhängig davon, ob ein Katalysator in dem Reaktionsraum 50 angeordnet ist oder nicht, eine Anzahl zusätzlicher Katalysatoren verwendet werden, um das Reformatgas zu behandeln. Ein Leitungs-/Ventileinstellungsschema kann so ausgelegt sein, dass das Reformatgas wahlweise durch einen oder mehrere solcher zusätzlicher Katalysatoren geleitet wird, um Reformatgase verschiedener Zusammensetzungen zu produzieren.
  • Wie oben anhand von 1 und 2 beschrieben, kann der Plasmakraftstoffreformer 12 betrieben werden, um ein Reformatgas zu produzieren, das unter anderem reich ist an Wasserstoff und Kohlenmonoxid. Die Menge einer jeden dieser Verbindungen in dem Reformatgasstrom kann auf die oben beschriebenen Arten verändert werden. Darüber hinaus kann auf die oben beschriebene Weise auch ein Strom von Reformatgas erzeugt werden, das reich ist an anderen Verbindungen. Zum Beispiel kann auch Reformatgas erzeugt werden, das reich ist an Acetylen, Methan, Propanol oder Ethanol.
  • Durch Verändern der Menge und/oder Zusammensetzung des erzeugten und einer bestimmten Vorrichtung zugeführten Reformatgases kann der Betrieb der Vorrichtung mit dem Wirkungsgrad des Kraftstoffreformers ausgeglichen werden. Insbesondere kann der Betrieb des Plasmakraftstoffreformers 12 so konfiguriert sein, dass eine Menge und/oder Zusammensetzung von Reformatgas erzeugt und zugeführt wird, die ausreicht, um den Betrieb der Vorrichtung zu unterstützen, ohne "verschwenderisch" zu sein. Insbesondere korreliert der Wirkungsgrad des Systems sowohl mit der Menge an produziertem Reformatgas als auch mit der "Reinheit" des Gases. Zum Beispiel braucht das System mehr Energie, um eine relativ große Menge an Reformat zu produzieren, als um eine relative kleine Menge an Reformatgas zu produzieren. Analog dazu braucht das System mehr Energie, um ein Reformatgas zu produzieren, das eine relativ große Menge Wasserstoff enthält, als eines, das eine kleinere Menge Wasserstoff enthält.
  • Aufgrund der obigen Beschreibung versteht es sich, dass das elektronische Steuergerät 16 so konfiguriert sein kann, dass eine Steuerroutine ausgeführt wird, die eine individuelle Auslegung der Menge und/oder Zusammensetzung des erzeugten und den verschiedenen Vorrichtungen zugeführten Reformatgases erlaubt. Im Falle der anhand von 3-6 beschriebenen Antriebssysteme kann zum Beispiel der Plasmakraftstoffreformer 12 betrieben werden, um ein Reformatgas zu erzeugen und der Brennstoffzelle 116 zuzuführen, das eine andere Zusammensetzung hat als das Reformatgas, das erzeugt und der Emissionsbegrenzungsvorrichtung 118 zugeführt wird. Tatsächlich arbeiten bestimmte Arten von Brennstoffzellen effizienter, wenn ihnen ein Reformatgas zugeführt wird, das zum Beispiel reich ist an Wasserstoff. Während die Emissionsbegrenzungsvorrichtung 118 mit Reformatgas regeneriert werden kann, das reich ist an Wasserstoff, kann die Regeneration auch mit einem Reformatgas aufrechterhalten werden, das nicht in einem solchen Maß reformiert wurde. Insbesondere kann die Regeneration der Emissionsbegrenzungsvorrichtung 118 mit einem Reformatgas aufrechterhalten werden, das reich ist an Kohlenwasserstoffen, die größer sind als Wasserstoff. Zum Beispiel kann die Regeneration der Emissionsbegrenzungsvorrichtung unter Verwendung eines Reformatgases aufrechterhalten werden, das ausreichende Mengen an Acetylen, Methan, Propanol oder Ethanol enthält. Daher kann der Plasmakraftstoffreformer 12 in einer Betriebsart betrieben werden, in der wasserstoffreiches Reformatgas erzeugt und der Brennstoffzelle 116 zugeführt wird, und auch in einer anderen Betriebsart, in der Reformatgas, das reich ist an größeren Kohlenwasserstoffen, erzeugt und der Emissionsbegrenzungsvorrichtung 118 zugeführt wird.
  • Wie oben im Zusammenhang mit der Erläuterung der 3-6 angedeutet, kann Reformatgas aus dem Plasmakraftstoffreformer 12 auch dem Einlass des Verbrennungsmotors 112 zugeführt werden. In einem solchen Fall kann die Menge und/oder Zusammensetzung des dem Motor 112 zugeführten Reformatgases verschieden sein von der Menge und/oder Zusammensetzung des einer anderen Vorrichtung (z.B. der Brennstoffzelle 116) zugeführten Reformatgases.
  • Ein ähnliches Schema kann während der Regeneration der kombinierten Emissionsbegrenzungsbaugruppe 400 von 8-11 verwendet werden.
  • Insbesondere kann es bei bestimmten Konstruktionen wünschenswert sein, wasserstoffreiches Reformatgas zu erzeugen und einer der Vorrichtungen (z.B. dem NOx-Abscheider 402 oder dem Rußpartikelfilter 404) zuzuführen, während Reformatgas, das reich ist an größeren Kohlenwasserstoffen, erzeugt und der anderen Vorrichtung zugeführt wird. Zum Beispiel kann der Plasmakraftstoffreformer 12 in einer Betriebsart betrieben werden, in der wasserstoffreiches Reformatgas erzeugt und dem NOx-Abscheider 402 zugeführt wird, und auch in einer anderen Betriebsart, in der Reformatgas, das reich ist an größeren Kohlenwasserstoffen, erzeugt und dem Rußpartikelfilter 404 zugeführt wird, oder umgekehrt.
  • Ein Steuerschema, das die jeder Vorrichtung zugeführte Menge an Reformatgas verändert, kann während der Regeneration der kombinierten Emissionsbegrenzungsbaugruppe 400 ebenfalls verwendet werden. Insbesondere kann es wünschenswert sein, eine Menge an Reformatgas zu erzeugen und einer der Vorrichtungen (z.B. dem NOx-Abscheider 402 oder dem Rußpartikelfilter 404) zuzuführen, die von der der anderen Vorrichtung zugeführten Menge an Reformatgas verschieden ist. Zum Beispiel kann der Plasmakraftstoffreformer 12 in einer Betriebsart betrieben werden, in der eine erste Menge an Reformatgas erzeugt und dem NOx-Abscheider 402 zugeführt wird, und auch in einer anderen Betriebsart, in der eine zweite, kleinere Menge an Reformatgas erzeugt und dem Rußpartikelfilter 404 zugeführt wird, oder umgekehrt.
  • Anhand von 12 ist nun eine weitere Ausführungsform einer Emissionsbegrenzungsbaugruppe (hierin mit dem Bezugszeichen 500 bezeichnet) dargestellt. Die Emissionsbegrenzungsbaugruppe 500 umfasst zwei Dieselpartikel-NOx-Reduktionsvorrichtungen (DPNR-Vorrichtungen) 502, 504 zum Entfernen und Behandeln von sowohl NOx als auch Rußpartikeln, die in dem Abgas von dem Verbrennungsmotor 112 (z.B. einem Dieselmotor, einem Benzinmotor, einem Benzinmotor mit Direkteinspritzung oder einem Erdgasmotor) vorhanden sind. Die DPNR-Vorrichtungen 502, 504 sind parallel zueinander angeordnet. An sich wird die DPNR-Vorrichtung 502 zwecks einer klaren Beschreibung hierin als die rechte DPNR-Vorrichtung bezeichnet, während die DPNR-Vorrichtung 504 hierin als die linke DPNR-Vorrichtung bezeichnet wird. Eine solche Verwendung von Richtungsangaben (d.h. rechts und links) soll jedoch nicht auf eine bestimmte Ausrichtung schließen lassen, sondern wird hierin vielmehr nur zur Vereinfachung der Beschreibung verwendet.
  • Die DPNR-Vorrichtungen 502, 504 können jede Art von DPNR-Vorrichtung sein, die das Absorbieren und Entfernen von NOx und Rußpartikeln unter den in Verbindung mit Abgasen aus Dieselmotoren, Benzinmotoren mit Direkteinspritzung oder Erdgasmotoren auftretenden mageren Bedingungen erleichtert. Spezielle Beispiele für DPNR-Vorrichtungen, die als die DPNR-Vorrichtungen 502, 504 der vorliegenden Offenbarung verwendet werden können, umfassen unter anderem die DPNR-Vorrichtungen gemäß den US-Patentanmeldungen Nr. 2002/0165063 A1, 2002/0056273 A1 und 2003/0010022 A1, die jeweils hierin mit einbezogen werden. Die DPNR-Vorrichtungen der vorliegenden Offenbarung können auch als jede der DPNR-Vorrichtungen ausgeführt sein, die in dem SAE Technical Paper Nr. 2002-01-0957 mit dem Titel "Simultaneous PM and NOx Reduction System for Diesel Engines" (System zur gleichzeitigen Reduktion von NOx und Partikeln bei Dieselmotoren) von Nakatani et al offenbart sind, das ebenfalls hierin mit einbezogen wird.
  • Wie in den oben genannten, hierin mit einbezogenen Veröffentlichungen beschrieben wird, ist eine DPNR-Vorrichtung im Wesentlichen eine Struktur, die Rußpartikel absorbiert und mit einem NOx-speichernden Reduktionskatalysatormaterial beschichtet ist, wodurch NOx ebenfalls absorbiert wird. Daher absorbiert eine DPNR-Vorrichtung sowohl Rußpartikel als auch NOx. Eine beispielhafte DPNR-Vorrichtung ist als poröse monolithische Wabenstruktur ausgeführt, die mit einem NOx-speichernden Reduktionskatalysator beschichtet ist. Filterkanäle in der Struktur werden alternativ verschlossen, um den Abgasstrom durch die poröse Wand zu drücken, wo Rußpartikel vorübergehend absorbiert werden. Das NOx-speichernde Reduktionskatalysatormaterial ist auf beiden Substratwänden und auch im Inneren der Substratporen aufgebracht.
  • Die Emissionsbegenzungsbaugruppe 500 umfasst außerdem einen Oxidationskatalysator 506. Der Katalysator 506 kann als jede Art von Katalysator ausgeführt sein, der so konfiguriert ist, dass er Oxidationsreaktionen in einem Abgasstrom katalysiert. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist der Katalysator 506 als Substrat ausgeführt, auf dem ein Edelmetall oder eine andere Art von katalytischem Material angeordnet ist. Ein solches Substrat kann aus Keramik, Metall oder einem anderen geeigneten Material hergestellt sein. Das katalytische Material kann zum Beispiel als Platin, Rhodium, Palladium einschließlich Kombinationen derselben zusammen mit allen anderen ähnlichen katalytischen Materialien ausgeführt sein. Wenn er den DPNR-Vorrichtungen 502, 504 nachgeschaltet ist, kann der Katalysator 506 bewirken, dass jeglicher Wasserstoff- oder Kohlenwasserstoff"rückstand" aus den DPNR-Vorrichtungen 502, 504 beseitigt wird. Zum Beispiel kann der Oxidationskatalysator 506 verwendet werden, um H2, bestimmte Kohlenwasserstoffe oder H2S zu oxidieren, die in den aus den Vorrichtungen 502, 504 austretenden Gasen vorhanden sein können.
  • Gemäß 12 leitet ein Umleitungsventil 508 den Strom von Abgas aus dem Motor 112 wahlweise zwischen den DPNR-Vorrichtungen 502, 504 um. Insbesondere kann das Umleitungsventil 508 betrieben werden, um einen Strom von Abgas aus dem Motor 112 zwischen einem rechten Strömungsweg 510 und einem linken Strömungsweg 512 umzuleiten. Die rechte DPNR-Vorrichtung 502 ist im rechten Strömungsweg 510 so positioniert, dass durch den rechten Strömungsweg 510 strömendes Abgas oder Reformatgas durch die rechte DPNR-Vorrichtung 502 geleitet wird. Die linke DPNR-Vorrichtung 504 ist im linken Strömungsweg 512 so positioniert, dass durch den linken Strömungsweg 512 strömendes Abgas oder Reformatgas durch die linke DPNR-Vorrichtung 504 geleitet wird.
  • Wie außerdem in 12 gezeigt, sind der rechte Strömungsweg 510 und der linke Strömungsweg 512 durch ein Strömungsverbindungselement 514 verbunden. Das Strömungsverbindungselement 514 ist den DPNR-Vorrichtungen 502, 504 nach- und dem Oxidationskatalysator 506 vorgeschaltet. Infolgedessen wird aus den DPNR-Vorrichtungen 502, 504 austretendes Gas durch den Oxidationskatalysator 506 geleitet.
  • Bei der hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsform werden eine Anzahl von Fluidleitungen wie zum Beispiel Rohre, Schläuche oder dergleichen verwendet, um die verschiedenen Strömungswege zu schaffen. Insbesondere steht ein Abgaseinlass 516 des Umleitungsventils 508 über eine Fluidleitung 520 in Fluidverbindung mit einem Abgaskrümmer 518 des Motors 112. Ein rechter Auslass 522 des Umleitungsventils 508 steht über eine Fluidleitung 526 in Fluidverbindung mit einem Einlass 524 der rechten DPNR-Vorrichtung 502, während ein linker Auslass 528 des Umleitungsventils 508 über eine Fluidleitung 532 mit einem Einlass 530 der linken DPNR-Vorrichtung 504 in Fluidverbindung steht. Ein Auslass 534 der rechten DPNR-Vorrichtung 502 steht über eine Fluidleitung 536 mit dem Strömungsverbindungselement 514 in Fluidverbindung, während ein Auslass 538 der linken DPNR-Vorrichtung 504 über die Fluidleitung 540 mit dem Strömungsverbindungselement 514 in Fluidverbindung steht. Über eine Fluidleitung 542 steht das Strömungsverbindungselement 514 mit einem Einlass 544 des Oxidationskatalysators 506 in Fluidverbirdung. Über eine Fluidleitung 546 ist ein Auslass 548 des Oxidationskatalysators 506 entweder offen zur Atmosphäre oder mit einer zusätzlichen Komponente des Abgassystems (nicht dargestellt) verbunden, die dem Oxidationskatalysator 506 nachgeschaltet ist.
  • Bei einer solchen Konfiguration kann Abgas von dem Motor 112 durch die Emissionsbegrenzungsbaugruppe 500 geleitet werden, um unter anderem NOx und Rußpartikel daraus zu entfernen. Dazu kann Abgas wahlweise zwischen die beiden DPNR-Vorrichtungen 502, 504 geleitet werden, um sowohl eine Abgasbehandlung als auch eine Regeneration der Vorrichtung zu erlauben. Zum Beispiel kann Abgas durch die rechte DPNR-Vorrichtung 502 geleitet werden, während die linke DPNR-Vorrichtung 504 "offline" gehalten wird. Während sie offline ist, kann die linke DPNR-Vorrichtung 504 einer NOx- und Rußregeneration unterzogen werden. In diesem Fall wird Abgas über einen Fluidweg geleitet, der die Fluidleitung 520 aus dem Abgaskrümmer 518, das Umleitungsventil 508, die Fluidleitung 526 zu der rechten DPNR-Vorrichtung 502, durch die Vorrichtung 502 und die Fluidleitung 536 zu dem Strömungsverbindungselement 514, die Fluidleitung 542 zu dem Oxidationskatalysator 506, durch den Katalysator 506 und durch die Fluidleitung 546 hinaus umfasst.
  • Sobald die linke DPNR-Vorrichtung 504 regeneriert wurde, kann die Stellung des Umleitungsventils 508 so umgeschaltet werden, dass Abgas aus dem Motor 112 durch die linke DPNR-Vorrichtung 504 geleitet wird, während die rechte DPNR-Vorrichtung 502 zur NOx- und Rußregeneration offline ist. In diesem Fall wird Abgas über einen Fluidweg, der die Fluidleitung 520 aus dem Abgaskrümmer 518, das Umleitungsventil 508, die Fluidleitung 532 zu der linken DPNR-Vorrichtung 504, durch die Vorrichtung 504 und die Fluidleitung 540 zu dem Strömungsverbindungselement 514, die Fluidleitung 542 zu dem Oxidationskatalysator 506, durch den Katalysator 506 und durch die Fluidleitung 546 hinaus umfasst.
  • Das Umleitungsventil 508 leitet nicht nur Abgas von dem Motor 112 zu der entsprechenden DPNR-vorrichtung 502, 504 um, sondern ist außerdem so konfiguriert, dass es Reformatgas von dem Kraftstoffreformer 12 zu der entsprechenden DPNR-Vorrichtung 502, 504 umleitet. Insbesondere steht der Auslass 76 (siehe 2) des Kraftstoffreformers 12 über die Fluidleitung 80 in Fluidverbindung mit einem Reduktionsfluideinlass 548 des Umleitungsventils 508. Das Umleitungsventil 508 leitet Reformatgas von dem Kraftstoffreformer 12 zu der offline geschalteten DPNR-Vorrichtung 502, 504 um. Insbesondere wird Motorabgas, wie oben beschrieben, von dem Umleitungsventil 508 durch eine der Vorrichtungen 502, 504 geleitet, während die andere Vorrichtung zur Regeneration offline gehalten wird. Das Umleitungsventil 508 leitet Motorabgas durch eine der Vorrichtungen 502, 504, während es Reformatgas von dem Kraftstoffreformer 12 durch die andere Vorrichtung 502, 504 leitet. Daher kann ein einziges Ventil verwendet werden, um sowohl Motorabgas als auch Reformatgas zu der entsprechenden DPNR-Vorrichtung 502, 504 zu leiten, wodurch es überflüssig wird, viele verschiedene Ventile zu verwenden. Ein Umleitungsventil für diesen Zweck wird beschrieben in der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 10/345,681 mit dem Titel "Method and Apparatus for Directing Exhaust Gas and Reductant Fluid in an Emission Abatement System" (Verfahren und Vorrichtung zum Lenken von Abgas und Reduktionsfluid in einem Emissionsbegrenzungssystem) (Anwaltsakte Nr. 9501-72272, 03MRA0123), die am 16. Januar 2003 eingereicht wurde, auf denselben Rechtsnachfolger übertragen ist wie die vorliegende Anmeldung und hierin mit einbezogen wird. Es versteht sich jedoch, dass die Verwendung eines einzigen Umleitungsventils zwar eine Anzahl von Vorteilen hat, doch auch andere Ventilanordnungen, einschließlich Ventilanordnungen mit einer Vielzahl von Ventilen, im Rahmen der Konzepte der vorliegenden Offenbarung verwendet werden können.
  • Das Umleitungsventil 508 ist mit dem elektronischen Steuergerät 16 über eine Signalleitung 550 elektrisch verbunden. An sich unterliegt die Stellung des Umleitungsventils 508 der Steuerung des elektronischen Steuergeräts 16. Daher lenkt das elektronische Steuergerät 16 neben seinen sonstigen Funktionen den Strom von Abgas von dem Motor 112 und den Strom von Reformatgas von dem Kraftstoffreformer 12 wahlweise entweder zu der rechten DPNR-Vorrichtung 502 oder zu der linken DPNR-Vorrichtung 504 oder zu einer Kombination der beiden Vorrichtungen 502, 504.
  • Das Steuerschema zum Steuern der Stellung des Umleitungsventils 508 kann auf eine Anzahl verschiedener Arten ausgelegt sein. Zum Beispiel kann ein sensorbasiertes Steuerschema verwendet werden. In einem solchen Fall wird die Stellung des Umleitungsventils 508 in Abhängigkeit vom Ausgang eines oder mehrerer zu den DPNR-Vorrichtungen 502, 504 gehöriger Sensoren geändert. Zum Beispiel kann die Regeneration einer der DPNR-Vorrichtungen 502, 504 beginnen, wenn der Ausgang aus einem NOx-Sensor 552 auf ein vorbestimmtes NOx-Akkumulationsniveau in der online geschalteten Vorrichtung hinweist. Insbesondere ist der NOx-Sensor 552 so positioniert, dass er den NOx-Gehalt des durch die Fluidleitung 542 strömenden Abgases erfassen kann. In dieser den DPNR-Vorrichtungen 502, 504 nachgeschalteten Lage kann der Sensor 552 zur Überwachung des NOx-Akkumulationsniveaus der DPNR-Vorrichtung 502, 504, durch die Motorabgas geleitet wird (d.h. der online geschalteten Vorrichtung), verwendet werden. Wenn der Ausgang des NOx-Sensors 552 anzeigt, dass eine bestimmte DPNR-Vorrichtung 502, 504 regeneriert werden muss, schaltet an sich das Steuergerät 16 die Vorrichtung 502, 504, die regeneriert werden muss, offline und schaltet die andere Vorrichtung 502, 504 auf die oben beschriebene Weise online.
  • Alternativ kann ein zeitbasiertes Steuerschema verwendet werden, bei dem die Stellung des Umleitungsventils 508 in Abhängigkeit von der Zeit geändert wird. Zum Beispiel kann die Regeneration der Vorrichtungen 502, 504 in vorbestimmten Zeitintervallen durchgeführt werden. In einem solchen Fall kann der NOx-Sensor 552 überhaupt weggelassen werden oder als "Ausfallschutz" verwendet werden, um sicherzustellen, dass die Regeneration während eines Zeitintervalls nicht vorzeitig benötigt wird.
  • Darüber hinaus kann ein Steuerschema mit Motorkennfeld verwendet werden, bei dem die Stellung des Umleitungsventils 508 in Abhängigkeit von der Motorlast über die Zeit geändert wird. Insbesondere kann ein Motorkennfeld erzeugt werden, das es dem Steuergerät 16 erlaubt, die von dem Motor 112 erzeugte NOx-Menge anhand der Motorlastbedingungen festzustellen. Wenn das Steuergerät 16 feststellt, dass der Motor 112 eine vorbestimmte NOx-Menge erzeugt hat, wobei eine solche Menge in der online geschalteten Vorrichtung 502, 504 absorbiert wird, schaltet das Steuergerät 16 die Stellung des Umleitungsventils 508 um, wodurch die Vorrichtung zur Regeneration offline geschaltet wird und Abgas durch die andere Vorrichtung geleitet wird. Wie bei dem zeitbasierten Steuerschema kann der NOx-Sensor 552 aus diesem Steuerschema ganz weggelassen werden oder lediglich als "Ausfallschutz" verwendet werden, um sicherzustellen, dass die Regeneration während eines dargestellten Intervalls nicht vorzeitig benötigt wird.
  • Was die Beseitigung von Rußpartikeln aus den Vorrichtungen 502, 504 angeht, so kann bei Verwendung einer katalysierten Vorrichtung die Rußregeneration der Vorrichtungen 502, 504 in erster Linie infolge der Einleitung von Wärme aus dem Motorabgas in die Vorrichtungen 502, 504 durchgeführt werden. Mit anderen Worten, in den Vorrichtungen 502, 504 absorbierter Ruß wird während des Betriebs des Motors 112 ständig entzündet oder anderweitig aus den Vorrichtungen beseitigt. Notfalls kann der Betrieb des Motors 112 vorübergehend geändert werden, um die Beseitigung von Rußpartikeln aus den Vorrichtungen 502, 504 zu erleichtern. Zum Beispiel kann der Motor 112 so betrieben werden, dass die Abgastemperaturen ansteigen, wodurch die Oxidationsgeschwindigkeit der absorbierten Rußpartikel ansteigt. Eine Möglichkeit hierfür ist die Erzeugung eines starken Stroms von Abgas aus dem Motor 112, um die Oxidation der in den Vorrichtungen 502, 504 absorbierten Rußpartikel zu stimulieren. Neben einem Anstieg der Abgastemperaturen verbessert die Erzeugung eines solchen starken Gasstroms auch die katalytische Wirksamkeit der Edelmetalle der Vorrichtungen 502, 504 und erzeugt eine zusätzliche Menge an aktivem Sauerstoff, wodurch die Oxidationscharakteristik der Rußpartikel erhöht wird.
  • Unter bestimmten Umständen kann jedoch eine oder beide der Vorrichtungen 502, 504 mit einer Menge an Rußpartikeln imprägniert werden, die mit Hilfe der Motorwärme allein nicht entfernt werden können. Wenn zum Beispiel die Motorbetriebsbedingungen dazu führen, dass eine abnorm große Menge an Rußpartikeln erzeugt wird (und daher von den Vorrichtungen 502, 504 absorbiert wird), sind die DPNR-Vorrichtungen 502, 504 vielleicht nicht in der Lage, die Rußpartikel mit Hilfe der Abgaswärme allein vollständig daraus zu entfernen.
  • Wenn darüber hinaus der Motor 112 unter anhaltend instationären Bedingungen (z.B. Anlassen, Leerlauf, etc.) betrieben wird, werden die Abgastemperaturen gesenkt, wodurch der Regenerationswirkungsgrad der DPNR-Vorrichtungen 502, 504 verringert wird. In solchen Fällen bzw. in jedem sonstigen Fall, wo eine oder beide der DPNR-Vorrichtungen 502, 504 mit einer Menge an Rußpartikeln imprägniert werden können, die mit Hilfe der Abgaswärme allein (oder eines geänderten Motorbetriebs) nicht entfernt werden können, kann Reformatgas aus dem Kraftstoffreformer 12 dazu verwendet werden, die Beseitigung von Rußpartikeln aus den DPNR-Vorrichtungen 502, 504 zu unterstützen. Insbesondere kann eine Menge an Reformatgas aus dem Kraftstoffreformer 12 in die DPNR-Vorrichtungen 502, 504 eingeleitet werden, um die Oxidation der darin absorbierten Rußpartikel zu erleichtern. Der Wasserstoff, das Kohlenmonoxid und die leichten Kohlenwasserstoffe aus dem Reformatgas reagieren mit Sauerstoff, um in den DPNR-Vorrichtungen 502, 504 ausreichend Wärme zu erzeugen, um die in den Vorrichtungen absorbierten Rußpartikel abzubrennen oder anderweitig zu verbrennen.
  • Gemäß 12 hat jede der DPNR-Vorrichtungen 502, 504 zwei zugehörige Drucksensoren 554, 556. Das elektronische Steuergerät 16 ist mit den Drucksensoren 554, 556 über zwei Signalleitungen 558, 560 elektrisch verbunden. Die Drucksensoren 554, 556 können verwendet werden, um festzustellen, wann die DPNR-Vorrichtungen 502, 504 die Unterstützung des Kraftstoffreformers 12 bei der Rußregeneration brauchen. Insbesondere erfassen die Drucksensoren 554, 556 den Druckunterschied auf den DPNR-Vorrichtungen 502, 504, um das Rußakkumulationsniveau in den Vorrichtungen zu ermitteln. Insbesondere wenn der Druckabfall auf einer gegebenen DPNR-Vorrichtung 502, 504 auf einen vorbestimmten Wert ansteigt, stellt das elektronische Steuergerät 16 fest, dass die gegebene DPNR-Vorrichtung 502, 504 regeneriert werden muss, und beginnt mit dem unterstützten Rußregenerationsprozess (d.h. Reformatgas wird zu der gegebenen DPNR-Vorrichtung geleitet). Anstelle einer solchen Anordnung mit zwei Sensoren kann gewünschtenfalls ein einziger Drucksensor auf beiden Seiten der DPNR-Vorrichtung 502, 504 verwendet werden. Bei einer solchen Konfiguration würde das elektronische Steuergerät 16 überwachen, wann der von dem einzigen Drucksensor erfasste Druck einen vorbestimmten oberen Schwellenwert übersteigt oder unter einem vorbestimmten unteren Schwellenwert liegt, im Unterschied zur Überwachung des Druckabfalls auf der DPNR-Vorrichtung 502, 504. Wenn bei jeder dieser Sensorkonfigurationen der Sensorausgang anzeigt, dass eine der DPNR-Vorrichtungen 502, 504 eine Rußpartikelregeneration braucht, betreibt das Steuergerät 16 den Kraftstoffreformer 12 so, dass ein Strom von Reformatgas erzeugt wird, der zu der DPNR-Vorrichtung 502, 504 gelenkt wird, wodurch der oben beschriebene unterstützte Regenerationsprozess begonnen wird.
  • Es versteht sich, dass auch andere Schemata der unterstützten Rußregeneration unter Verwendung von Reformatgas aus dem Kraftstoffreformer 12 in Betracht gezogen werden. Zum Beispiel können die DPNR-Vorrichtungen 502, 504 mit der in dem Kraftstoffreformer 12 erzeugten Wärme von Rußpartikeln gereinigt werden, indem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des von dem Kraftstoffreformer 12 verarbeiteten Luft/Kraftstoff-Gemisches erhöht wird (d.h. durch Verwendung eines Luft/Kraftstoff-Gemisches mit einem Sauerstoff/Kohlenstoff-Verhältnis zwischen 1,4 und 4,0 und nicht wie üblich zwischen 1,0 und 1,4). Mit dieser Betriebsweise werden H2 und CO in dem Reformatgas ganz oder teilweise in Wärme in dem Reformer 12 umgewandelt. Diese Wärme kann dann durch das System zu den DPNR-Vorrichtungen 502, 504 befördert werden, um den Rußregenerationsprozess zu erleichtern. Dieser Magerbetrieb des Kraftstoffreformers 12 kann auch dazu verwendet werden, die DPNR-Vorrichtungen 502, 504 vorübergehend auf ihre Entschwefelungstemperatur (z.B. ~ 600°C) zu erwärmen. An sich kann ein Schema verwendet werden, bei dem Wärme aus dem Kraftstoffreformer 12 dazu verwendet wird, die DPNR-Vorrichtungen 502, 504 zu entschwefeln und Rußpartikel aus den DPNR-Vorrichtungen 502, 504 zu beseitigen.
  • Anhand von 13 wird nun eine Steuenoutine 700 zum Steuern des Betriebs der DPNR-Vorrichtungen während des Betriebs des Motors 112 dargestellt. Die Steuerroutine 700 beginnt mit Schritt 702, in dem das Steuergerät 16 das NOx-Akkumulationsniveau in der online geschalteten DPNR-Vorrichtung 502, 504 ermittelt. Wie oben beschrieben, kann das NOx-Akkumulationsniveau in der online geschalteten DPNR-Vorrichtung 502, 504 auf eine Anzahl verschiedener Arten ermittelt werden. Zum Beispiel kann der NOx-Sensor 552 verwendet werden, wobei das Steuergerät 16 in diesem Fall die Signalleitung, die den Sensor 552 mit dem Steuergerät 16 verbindet, um den Ausgang des Sensors 552 zu überwachen, abtastet oder in anderer Weise liest. Wie oben beschrieben, weisen die von dem NOx-Sensor 552 erzeugten Ausgangssignale auf das NOx-Akkumulationsniveau der online geschalteten DPNR-Vorrichtung 502, 504 hin. Alternativ kann das Steuergerät 16 das NOx-Akkumulationsniveau der online geschalteten DPNR-Vorrichtung ermitteln, indem es die Zeitdauer ermittelt, die verstrichen ist, seit die DPNR-Vorrichtung das letzte Mal regeneriert wurde. Darüber hinaus kann das Steuergerät 16 auch das Akkuinulationsniveau der online geschalteten Vorrichtung mit Hilfe eines Motorkennfeldverfahrens ermitteln. In jedem Fall geht die Steuerroutine 700 weiter zu Schritt 704, sobald das Steuergerät 16 das NOx-Akkumulationsniveau der online geschalteten DPNR-Vorrichtung 502, 504 ermittelt hat.
  • In Schritt 704 stellt das Steuergerät 16 fest, ob das NOx-Akkumulationsniveau in der online geschalteten DPNR-Vorrichtung 502, 504 eine Regeneration der Vorrichtung notwendig macht. Insbesondere kann ein vorbestimmtes Akkumulationsniveau bzw. ein "Sollwert" festgelegt werden, bei dem die DPNR-Vorrichtung eine NOx-Regeneration braucht. An sich stellt das Steuergerät 16 in Schritt 704 fest, ob das NOx-Akkumulationsniveau der online geschalteten DPNR-Vorrichtung gleich oder größer ist als der Sollwert. Wenn das NOx-Akkumulationsniveau in der online geschalteten DPNR-Vorrichtung unter dem Sollwert liegt, kehrt die Steuerroutine 700 zu Schritt 702 zurück, um mit der Überwachung des NOx-Akkumulationsniveaus in der online geschalteten DPNR-Vorrichtung 502, 504 fortzufahren. Wenn jedoch das NOx-Akkumulationsniveau in der online geschalteten DPNR-Vorrichtung 502, 504 größer oder gleich dem Sollwert ist, wird ein Steuersignal erzeugt, und die Steuerroutine 700 geht weiter zu Schritt 706.
  • In Schritt 706 lenkt das Steuergerät 16 Motorabgas wieder zu der offline geschalteten DPNR-Vorrichtung 502, 504. Insbesondere erzeugt das Steuergerät 16 ein Ausgangssignal auf der Signalleitung 550, wodurch das Umleitungsventil 508 von seiner aktuellen Ventilstellung in die entgegengesetzte Ventilstellung bewegt wird. Durch diese Bewegung des Umleitungsventils 508 wird der online/offline-Status der DPNR-Vorrichtungen 502, 504 umgeschaltet. Wenn zum Beispiel die rechte DPNR-Vorrichtung 502 online ist (und in Schritt 704 festgestellt wird, dass sie über den Sollwert hinaus gesättigt ist), erzeugt das Steuergerät 16 ein Ausgangssignal auf der Signalleitung 550, das bewirkt, dass das Umleitungsventil 508 von seiner aktuellen Ventilstellung in die entgegengesetzte Ventilstellung bewegt wird, wodurch die DPNR-Vorrichtung 504 online geschaltet wird. Wenn dagegen die linke DPNR-Vorrichtung 504 online ist (und in Schritt 704 festgestellt wird, dass sie über den Sollwert hinaus gesättigt ist), erzeugt das Steuergerät 16 ein Ausgangssignal auf der Signalleitung 550, das bewirkt, dass das Umleitungsventil 508 von seiner aktuellen Ventilstellung in die entgegengesetzte Ventilstellung bewegt wird, wodurch die DPNR-Vorrichtung 502 online geschaltet wird. Sobald die Stellung des Umleitungsventils 508 auf diese Weise umgeschaltet wurde, wird Motorabgas zu der neuerdings online geschalteten DPNR-Vorrichtung gelenkt. Die Steuerroutine 700 geht dann weiter zu Schritt 708.
  • In Schritt 708 regeneriert das Steuergerät 16 die neuerdings offline geschaltete DPNR-Vorrichtung 502, 504 (d.h. die DPNR-Vorrichtung, die in Schritt 704 als über den Sollwert hinaus gesättigt ermittelt wurde). Insbesondere beginnt das Steuergerät 16 den Betrieb des Kraftstoffreformers 12, um damit Reformatgas zu erzeugen. Das aus dem Kraftstoffreformer 12 austretende Reformatgas wird dann zu dem Umleitungsventil 508 geleitet, wo das Reformatgas aufgrund der in Schritt 706 vorgenommenen Umstellung des Ventils zu der offline geschalteten DPNR- Vorrichtung gelenkt wird. Die Steuerroutine 700 geht dann zurück zu Schritt 702, um die Überwachung der online geschalteten DPNR-Vorrichtung zu beginnen.
  • Wie oben beschrieben, wird aus der online geschalteten DPNR-Vorrichtung 502, 504 austretendes Abgas durch den Oxidationskatalysator 506 geleitet. Infolgedessen wird jeglicher "Rückstand" aus den DPNR-Vorrichtungen 502, 504 (z.B. Wasserstoff, Kohlenwasserstoffe oder H2S) durch den Oxidationskatalysator 506 oxidiert.
  • Wie ebenfalls oben beschrieben, wird die Rußpartikelregeneration der DPNR-Vorrichtungen 502, 504 weitgehend durch die Einleitung von Wärme aus dem Motorabgas aufrechterhalten. Mit anderen Worten, in den DPNR-Vorrichtungen 502, 504 absorbierte Rußpartikel werden während des Betriebs des Motors ständig entzündet oder anderweitig aus den Vorrichtungen beseitigt. Darüber hinaus können Betriebsparameter des Motors 112 vorübergehend geändert werden, um die Rußpartikelregeneration zu erleichtern (z.B. erhöhte Abgastemperatur). Unter bestimmten Umständen können die DPNR-Vorrichtungen 502, 504 jedoch mit einer Menge an Rußpartikeln imprägniert werden, die mit Hilfe der Motorwärme allein nicht entfernt werden kann.
  • Um diese Situationen zu überwachen, führt das Steuergerät 16 eine Steuerroutine 800 aus, wie in 14 gezeigt. Die Steuerroutine 800 wird gleichzeitig mit der Steuerroutine 700 von 13 ausgeführt. Die Routine 800 beginnt mit Schritt 802, bei dem das Steuergerät 16 das Rußakkumulationsniveau in einer oder in beiden DPNR-Vorrichtungen 502, 504 ermittelt. Insbesondere werden die Signalleitungen 558, 560 von dem Steuergerät 16 abgetastet oder anderweitig gelesen, um den Ausgang der Drucksensoren 554 bzw. 556 zu überwachen. Wie oben beschrieben, spiegeln die von den Drucksensoren 554, 556 erzeugten Ausgangssignale den Druckabfall auf der DPNR-Vorrichtung 502, 504 wider und sind somit ein Hinweis auf das Rußakkumulationsniveau in der Vorrichtung. Sobald das Steuergerät 16 das Rußakkumulationsniveau in einer gegebenen Vorrichtung 502, 504 ermittelt hat, geht die Steuerroutine 800 weiter zu Schritt 804.
  • In Schritt 804 stellt das Steuergerät 16 fest, ob das Rußakkumulationsniveau in der gegebenen DPNR-Vorrichtung 502, 504 eine Rußpartikelregeneration der Vorrichtung 502, 504 notwendig macht. Insbesondere kann ein vorbestimmtes Rußakkumulationsniveau bzw. ein "Sollwert" festgelegt werden, bei dem angenommen wird, dass die DPNR-Vorrichtung 502, 504 bei ihrer Rußregeneration Unterstützung braucht. Zum Beispiel kann ein Sollwert in Form einer von einem Motorkennfeld erhaltenen Größe oder ein gemessener Abgasstrom verwendet werden. An sich stellt das Steuergerät 16 in Schritt 804 fest, ob das Rußakkumulationsniveau der DPNR-Vorrichtung 502, 504 gleich oder größer ist als der Sollwert. Wenn das Rußakkumulationsniveau in der DPNR-Vorrichtung 502, 504 unter dem Sollwert liegt, geht die Steuerroutine 800 zurück zu Schritt 802, um mit der Überwachung des Rußakkumulationsniveaus in den DPNR-Vorrichtungen 502, 504 fortzufahren. Wenn das Rußakkumulationsniveau in einer der DPNR-Vorrichtungen 502, 504 jedoch größer oder gleich dem Sollwert ist, wird ein Steuersignal erzeugt, und die Steuerroutine 800 geht weiter zu Schritt 806.
  • In Schritt 806 positioniert das Steuergerät 16 das Umleitungsventil 508 so, dass Reformatgas von dem Kraftstoffreformer 12 zu der DPNR-Vorrichtung 502, 504 geleitet werden kann, die eine Rußregeneration braucht. Insbesondere erzeugt das Steuergerät 16 ein Ausgangssignal auf der Signalleitung 550, wodurch das Umleitungsventil 508 in eine Ventilstellung bewegt wird, in der Reformatgas zu der DPNR-Vorrichtung umgeleitet werden kann, die eine Rußregeneration braucht. Die Steuerroutine 800 geht dann weiter zu Schritt 808.
  • In Schritt 808 beginnt das Steuergerät 16 den Betrieb des Kraftstoffreformers 12, so dass Reformatgas damit erzeugt wird. Das aus dem Kraftstoffreformer 12 austretende Reformatgas wird dann zu der gewählten DPNR-Vorrichtung geleitet, um deren Rußregeneration zu erleichtern. Die Steuerroutine 800 geht dann zurück zu Schritt 802, um mit der Überwachung des Rußakkumulationsniveaus in den Vorrichtungen zu beginnen.
  • Anhand von 15 wird nun eine Emissionsbegrenzungsbaugruppe dargestellt, die der in 12 dargestellten Baugruppe ähnlich ist. In 15 werden dieselben Bezugszeichen verwendet, um gemeinsame Komponenten zu bezeichnen, die bereits anhand von 12 erläutert wurden, wobei auf eine zusätzliche Erläuterung derselben verzichtet wird.
  • Das System von 15 ist dem System von 12 etwas ähnlich mit der Ausnahme, dass nur eine einzige DPNR-Vorrichtung 502 verwendet wird. Die Verwendung einer einzigen DPNR-Vorrichtung kann im Falle des nachträglichen Einbaus in ein Fahrzeug von Nutzen sein.
  • Bei der Baugruppe von 15 werden zwei Abgasumleitungsventile 902, 904 anstelle des Umleitungsventils 508 verwendet. Die Verwendung der Umleitungsventile 902, 904 erlaubt das Einleiten von Motorabgas entweder durch einen Vorrichtungsströmungsweg 906 oder durch einen Umgehungsströmungsweg 908. Gemäß 15 ist die DPNR-Vorrichtung 502 in dem Vorrichtungsströmungsweg 906 positioniert, aber von dem Umgehungsströmungsweg 908 isoliert. Wenn sich das Umleitungsventil 902 in seiner geöffneten Stellung befindet und sich das Umleitungsventil 904 in seiner geschlossenen Stellung befindet, wird an sich Abgas von dem Motor 112 über den Vorrichtungsströmungsweg 906 und damit durch die DPNR-Vorrichtung 502 gelenkt. Wenn sich das Umleitungsventil 902 jedoch in seiner geschlossenen Stellung befindet und das Umleitungsventil 904 sich in seiner geöffneten Stellung befindet, wird Abgas von dem Motor 112 über den Umgehungsströmungsweg 908 gelenkt und umgeht damit die DPNR-Vorrichtung 502.
  • Um auf diese Weise zu arbeiten, sind die Umleitungsventile 902, 904 mit dem elektronischen Steuergerät 16 über zwei Signalleitungen 912 bzw. 914 elektrisch verbunden. An sich unterliegt die Stellung eines jeden der Umleitungsventile 902, 904 der Steuerung des elektronischen Steuergeräts 16. Daher lenkt das elektronische Steuergerät 16 neben seinen sonstigen Funktionen den Strom von Abgas wahlweise von dem Motor 112 entweder zu der DPNR-Vorrichtung 502 oder zu dem Umgehungsströmungsweg 908 oder zu einer Kombination von beiden.
  • Das Steuerschema zum Steuern der Stellung der Umleitungsventile 902, 904 kann auf eine Anzahl verschiedener Arten ausgelegt sein. Zum Beispiel kann ein ähnliches sensorbasiertes Steuerschema wie das hierin anhand von 12 beschriebene verwendet werden. In einem solchen Fall wird die Stellung eines jeden der Umleitungsventile 904, 902 in Abhängigkeit vom Ausgang des NOx-Sensors 552 geändert. Wenn der Ausgang des NOx-Sensors 552 anzeigt, dass die DPNR-Vorrichtung 502 regeneriert werden muss, betätigt das Steuergerät 16 an sich die Umleitungsventile 902, 904, um das Abgas von dem Motor 112 durch den Umgehungsströmungsweg 908 zu lenken, wodurch die DPNR-Vorrichtung 502 unter Verwendung von Reformatgas aus dem Kraftstoffreformer 12 in der oben beschriebenen Weise offline regeneriert werden kann.
  • Alternativ kann ein zeitbasiertes Steuerschema verwendet werden, bei dem die Stellung eines jeden der Umleitungsventile 902, 904 in Abhängigkeit von der Zeit geändert wird. Zum Beispiel kann die Regeneration der DPNR-Vorrichtung 502 in vorbestimmten Zeitintervallen durchgeführt werden. In einem solchen Fall kann der NOx-Sensor 552 ganz weggelassen werden oder lediglich als "Ausfallschutz" verwendet werden, um sicherzustellen, dass die Regeneration während eines Zeitintervalls nicht vorzeitig benötigt wird.
  • Darüber hinaus kann ein Steuerschema mit Motorkennfeld verwendet werden, bei dem die Stellung eines jeden der Umleitungsventile 902, 904 in Abhängigkeit von der Motorlast über die Zeit verändert wird. Insbesondere kann ein Motorkennfeld erzeugt werden, das es dem Steuergerät 16 erlaubt, die von dem Motor 112 erzeugte NOx-Menge anhand der Motorlastbedingungen festzustellen. Wenn das Steuergerät 16 feststellt, dass der Motor 112 eine vorbestimmte NOx-Menge erzeugt hat, wobei diese Menge in der DPNR-Vorrichtung 502 absorbiert wird, betätigt das Steuergerät 16 die Umleitungsventile 902, 904, um das Abgas von dem Motor 112 durch den Umgehungsströmungsweg 908 zu lenken, wodurch die DPNR-Vorrichtung 502 unter Verwendung von Reformatgas aus dem Kraftstoffreformer 12 in der oben beschriebenen Weise offline regeneriert werden kann. Wie bei dem zeitbasierten Steuerschema kann der NOx-Sensor 552 aus diesem Steuerschema ganz weggelassen werden oder lediglich als "Ausfallschutz" verwendet werden, um sicherzustellen, dass die Regeneration während eines dargestellten Intervalls nicht vorzeitig gebraucht wird.
  • Die DPNR-Vorrichtung 502 kann auch auf jede der oben anhand der DPNR-Vorrichtungen 502, 504 von 12 beschriebenen Arten von Rußpartikeln gereinigt werden. Insbesondere kann die DPNR-Vorrichtung 502 der Baugruppe von 15 unter Verwendung der Abgaswärme von Rußpartikeln gereinigt werden. Darüber hinaus kann der Betrieb des Motors 112 geändert werden, um diese Rußregeneration der DPNR-Vorrichtung zu erleichtern. In bestimmten Fällen kann es jedoch notwendig sein, eine unterstützte Rußregeneration der DPNR-Vorrichtung 502 der Baugruppe von 15 durchzuführen, bei der Reformatgas aus dem Kraftstoffreformer 12 der DPNR-Vorrichtung zugeführt wird.
  • Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich wird, stellen die Konzepte der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Merkmale und Vorteile gegenüber anderen Systemen bereit. Zum Beispiel erlauben die Konzepte der vorliegenden Offenbarung unter anderem den Betrieb eines Heiz- und Klimatisierungssystems eines Fernlasters, ohne dass gleichzeitig der Motor des Lastkraftwagens arbeiten muss. Ein solches Merkmal ist vorteilhaft sowohl für den Kraftstoffverbrauch als auch aus Gründen der Emissionsreduktion.
  • Indem Reformatgas erzeugt und den Emissionsbegrenzungsvorrichtungen der vorliegenden Offenbarung zugeführt wird, wird darüber hinaus der Wirkungsgrad dieser Vorrichtungen verbessert. Außerdem wird auch die Anzahl und Art der Verbindungen, die behandelt werden können, verbessert.
  • Durch Verwendung einer kombinierten Emissionsbegrenzungsbaugruppe kann außerdem ein einziger Kraftstoffreformer verwendet werden, um eine Anzahl verschiedener Abgasbehandlungsvorrichtungen zu regenerieren. Auf diese Weise kann eine Vielzahl von Verbindungen im Abgas (z.B. NOx und Ruß) mit Hilfe einer einzigen Baugruppe aus dem Abgasstrom entfernt werden.
  • Ferner wird durch die "individuelle Auslegung" der Menge und/oder Zusammensetzung des erzeugten und den verschiedenen Vorrichtungen zugeführten Reformatgases der mit dem Betrieb des Plasmakraftstoffreformers 12 verbundene Wirkungsgrad verbessert. Mit anderen Worten, der Betrieb des Plasmakraftstoffreformers 12 kann dahingehend verfeinert werden, dass eine Menge und/oder Zusammensetzung eines Reformatgases erzeugt wird, die ausreicht, um den Betrieb einer gegebenen Vorrichtung zu unterstützen, ohne "verschwenderisch" zu sein.
  • Darüber hinaus verbessert die Verwendung eines Kraftstoffreformers zum Regenerieren einer DPNR-Vorrichtung die Funktionsweise derselben gegenüber anderen Regenerationsschemata. Insbesondere reduziert die Verwendung von Reformatgas die Anzahl von Fällen, in denen die DPNR-Vorrichtung übermäßig entweder mit NOx oder mit Rußpartikeln gesättigt wird.
  • Bei dieser Offenbarung sind zwar verschiedene Modifikationen und alternative Formen möglich, doch wurden in den Zeichnungen spezielle beispielhafte Ausführungsformen derselben beispielhaft dargestellt und wurden hierin näher beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass keine Absicht besteht, die Offenbarung auf die speziell offenbarten Formen zu beschränken, sondern es sollen im Gegenteil alle in den Geist und Umfang der Offenbarung fallenden Modifikationen, Äquivalente und Alternativen abgedeckt werden.
  • Es gibt eine Vielzahl von Vorteilen der vorliegenden Offenbarung, die sich aus den verschiedenen Merkmalen der hierin beschriebenen Vorrichtungen, Systeme und Verfahren ergeben. Es sei angemerkt, dass alternative Ausführungsformen der Vorrichtungen, Systeme und Verfahren der vorliegenden Offenbarung unter Umständen nicht alle der beschriebenen Merkmale aufweisen, aber dennoch zumindest einige der Vorteile dieser Merkmale genießen. Der Durchschnittsfachmann kann ohne weiteres seine eigenen Implementierungen von Vorrichtungen, Systemen und Verfahren entwickeln, die ein oder mehr Merkmale der vorliegenden Offenbarung enthalten und in den Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung fallen.

Claims (19)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Emissionsbegrenzungsbaugruppe, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Feststellen, ob die Regeneration einer ersten DPNR-Vorrichtung durchzuführen ist, und Erzeugen eines ersten DPNR-Regenerationssignals in Reaktion darauf; und Betreiben eines Kraftstoffreformers, um Reformatgas zu produzieren und in Reaktion auf die Erzeugung des ersten DPNR-Regenerationssignals der ersten DPNR-Vorrichtung zuzuführen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner die folgenden Schritte umfasst: Feststellen, ob die Regeneration einer zweiten DPNR-Vorrichtung durchzuführen ist, und Erzeugen eines zweiten DPNR-Regenerationssignals in Reaktion darauf; und Betreiben des Kraftstoffreformers, um Reformatgas zu produzieren und in Reaktion auf die Erzeugung des zweiten DPNR-Regenerationssignals der zweiten DPNR-Vorrichtung zuzuführen.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, das ferner die folgenden Schritte umfasst: Positionieren eines Umleitungsventils in einer ersten Ventilstellung, um Reformatgas in Reaktion auf die Erzeugung des ersten DPNR-Regenerationssignals zur ersten DPNR-Vorrichtung zu lenken; und Positionieren des Umleitungsventils in einer zweiten Ventilstellung, um Reformatgas in Reaktion auf die Erzeugung des zweiten DPNR-Regenerierungssignals zur zweiten DPNR-Vorrichtung zu lenken.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, das ferner die folgenden Schritte umfasst: Positionieren eines Umleitungsventils in einer ersten Ventilstellung, um einen Strom von Abgas durch die erste DPNR-Vorrichtung in Reaktion auf die Erzeugung des ersten DPNR-Regenerationssignals zu verringern; und Positionieren des Umleitungsventils in einer zweiten Ventilstellung, um den Strom von Abgas durch die zweite DPNR-Vorrichtung in Reaktion auf die Erzeugung des zweiten DPNR-Regenerationssignals zu verringern.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ferner der Schritt vorgesehen ist, Abgase von einem Verbrennungsmotor durch die erste DPNR-Vorrichtung zu leiten, wobei der Schritt des Ermittelns gleichzeitig mit dem Schritt des Zuführens der Abgase durchgeführt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Ermittelns, ob die Regeneration der ersten DPNR-Vorrichtung durchgeführt werden muss, das Erfassen der NOx-Menge in einem Strom von Abgas umfasst.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Ermittelns, ob die Regeneration der ersten DPNR-Vorrichtung durchgeführt werden muss, das Erfassen eines Druckabfalls über die erste DPNR-Vorrichtung umfasst.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei bei dem Schritt des Ermittelns, ob die Regeneration der ersten DPNR-Vorrichtung durchgeführt werden muss, festgestellt wird, ob eine vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist, seit die erste DPNR-Vorrichtung das letzte Mal regeneriert wurde.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei bei dem Schritt des Ermittelns, ob die Regeneration der ersten DPNR-Vorrichtung durchgeführt werden muss, eine NOx-Menge ermittelt wird, die von einem Verbrennungsmotor produziert wurde, seit die erste DPNR-Vorrichtung das letzte Mal regeneriert wurde.
  10. Emissionsbegrenzungsbaugruppe, die Folgendes umfasst: eine erste DPNR-Vorrichtung mit einem Gaseinlass; einen Kraftstoffreformer mit einem Gasauslass, der mit dem Gaseinlass der ersten DPNR-Vorrichtung in Fluidverbindung steht; und ein elektronisches Steuergerät, das mit dem Kraftstoffreformer elektrisch verbunden ist, wobei das elektronische Steuergerät Folgendes umfasst: (i) einen Prozessor und (ii) eine mit dem Prozessor elektrisch verbundene Speichervorrichtung, wobei in der Speichervorrichtung eine Vielzahl von Befehlen gespeichert sind, die bei Ausführung durch den Prozessor bewirken, dass der Prozessor: (a) feststellt, ob die Regeneration der ersten DPNR-Vorrichtung durchzuführen ist, und in Reaktion darauf ein erstes DPNR-Regenerationssignal erzeugt; und (b) den Kraftstoffreformer so betreibt, dass Reformatgas produziert und in Reaktion auf die Erzeugung des ersten DPNR-Regenerationssignals zu dem Gaseinlass der ersten DPNR-Vorrichtung geleitet wird.
  11. Emissionsbegrenzungsbaugruppe nach Anspruch 10, die ferner eine zweite DPNR-Vorrichtung mit einem Gaseinlass umfasst, wobei: der Gasauslass des Kraftstoffreformers mit dem Gaseinlass der zweiten DPNR-Vorrichtung in Fluidverbindung steht; und die Vielzahl von Befehlen bei Ausführung durch den Prozessor ferner bewirken, dass der Prozessor (a) feststellt, ob eine Regeneration der zweiten DPNR-Vorrichtung durchzuführen ist, und in Reaktion darauf ein zweites DPNR-Regenerationssignal erzeugt; und (b) den Kraftstoffreformer so betreibt, dass Reformatgas produziert und in Reaktion auf die Erzeugung des zweiten DPNR-Regenerationssignals zu dem Gaseinlass der zweiten DPNR-Vorrichtung geleitet wird.
  12. Emissionsbegrenzungsbaugruppe nach Anspruch 11, die ferner ein mit dem elektronischen Steuergerät elektrisch verbundenes Umleitungsventil umfasst, wobei: das Umleitungsventil in Fluidverbindung steht mit (i) dem Gaseinlass der ersten DPNR-Vorrichtung, (ii) dem Gaseinlass der zweiten DPNR-Vorrichtung und (iii) dem Gasauslass des Kraftstoffreformers, und die Vielzahl von Befehlen bei Ausführung durch den Prozessor ferner bewirken, dass der Prozessor (a) das Umleitungsventil in einer ersten Ventilstellung positioniert, um in Reaktion auf die Erzeugung des ersten DPNR-Regenerationssignals Reformatgas zu dem Gaseinlass der ersten DPNR-Vorrichtung zu leiten, und (b) das Umleitungsventil in einer zweiten Ventilstellung positioniert, um in Reaktion auf die Erzeugung des zweiten DPNR-Regenerationssignals Reformatgas zu dem Gaseinlass der zweiten DPNR-Vorrichtung zu leiten.
  13. Emissionsbegrenzungsbaugruppe nach Anspruch 10, die ferner einen NOx-Sensor umfasst, der so konfiguriert ist, dass er die NOx-Menge in einem Strom von Abgas erfasst, wobei die Vielzahl von Befehlen bei Ausführung durch den Prozessor ferner bewirken, dass der Prozessor anhand des Ausgangs des NOx-Sensors feststellt, ob eine Regeneration der ersten DPNR-Vorrichtung durchzuführen ist.
  14. Emissionsbegrenzungsbaugruppe nach Anspruch 10, die ferner einen Drucksensor umfasst, der so konfiguriert ist, dass er einen Druckabfall auf der ersten DPNR-Vorrichtung erfasst, wobei die Vielzahl von Befehlen bei Ausführung durch den Prozessor ferner bewirken, dass der Prozessor anhand des Ausgangs des Drucksensors feststellt, ob eine Regeneration der ersten DPNR-Vorrichtung durchzuführen ist.
  15. Emissionsbegrenzungsbaugruppe nach Anspruch 10, wobei die Vielzahl von Befehlen bei Ausführung durch den Prozessor ferner bewirken, dass der Prozessor das erste DPNR-Regenerationssignal erzeugt, wenn eine vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist, seit die erste DPNR-Vorrichtung das letzte Mal regeneriert wurde.
  16. Emissionsbegrenzungsbaugruppe, die Folgendes umfasst: eine erste DPNR-Vorrichtung zum Entfernen von NOx und Rußpartikeln aus einem Abgas eines Verbrennungsmotors; und einen Plasmakraftstoffreformer zum Reformieren eines Kohlenwasserstoffkraftstoffs zu einem Reformatgas, wobei der Plasmakraftstoffreformer mit der DPNR-Vorrichtung in Fluidverbindung steht.
  17. Emissionsbegrenzungsbaugruppe nach Anspruch 16, die ferner eine zweite DPNR-Vorrichtung umfasst, die mit dem Plasmakraftstoffreformer in Fluidverbindung steht, wobei die erste DPNR-Vorrichtung und die zweite DPNR-Vorrichtung in getrennten parallelen Strömungswegen angeordnet sind.
  18. Emissionsbegrenzungsbaugruppe nach Anspruch 17, die ferner Folgendes umfasst: ein Stromumleitungsventil, das mit der ersten DPNR-Vorrichtung, der zweiten DPNR-Vorrichtung und dem Plasmakraftstoffreformer in Fluidverbindung steht, wobei das Stromumleitungsventil betätigt werden kann, um Reformatgas von dem Plasmakraftstoffreformer zwischen der ersten DPNR-Vorrichtung und der zweiten DPNR-Vorrichtung umzuleiten.
  19. Emissionsbegrenzungsbaugruppe nach Anspruch 18, die ferner ein elektronisches Steuergerät umfasst, das mit dem Plasmakraftstoffreformer und dem Stromumleitungsventil elektrisch verbunden ist, wobei das elektronische Steuergerät so konfiguriert ist, dass es den Betrieb sowohl des Plasmakraftstoffreformers als auch des Stromumleitungsventils dahingehend steuert, dass (i) Reformatgas während eines ersten Zeitraums von dem Plasmakraftstoffreformer zu der ersten DPNR-Vorrichtung geleitet wird, und (ii) Reformatgas während eines zweiten Zeitraums von dem Plasmakraftstoffreformer zu der zweiten DPNR-Vorrichtung geleitet wird.
DE102004029235A 2003-07-28 2004-06-17 Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffreformers zur Regenerierung einer DPNR-Vorrichtung Withdrawn DE102004029235A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/628,591 2003-07-28
US10/628,591 US6959542B2 (en) 2002-01-25 2003-07-28 Apparatus and method for operating a fuel reformer to regenerate a DPNR device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102004029235A1 true DE102004029235A1 (de) 2005-02-17

Family

ID=34080732

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102004029235A Withdrawn DE102004029235A1 (de) 2003-07-28 2004-06-17 Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffreformers zur Regenerierung einer DPNR-Vorrichtung

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6959542B2 (de)
JP (1) JP2005048772A (de)
DE (1) DE102004029235A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009052781A2 (de) * 2007-10-26 2009-04-30 Enerday Gmbh Modulgehäuse für brennstoffzellenmodule und verfahren zum bereitstellen eines brennstoffzellenmoduls

Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AR043292A1 (es) * 2002-04-25 2005-07-27 Shell Int Research Uso de gasoil derivado de fischer-tropsch y una composicion combustible que lo contiene
NL1023045C2 (nl) * 2003-03-28 2004-09-30 Tno Zuivering van afgassen van gasgestookte installaties.
WO2004104385A1 (ja) * 2003-05-22 2004-12-02 Hino Motors, Ltd. 排気浄化装置
AU2004269169B2 (en) * 2003-09-03 2008-11-13 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Fuel compositions comprising Fischer-Tropsch derived fuel
BRPI0414083A (pt) * 2003-09-03 2006-10-24 Shell Int Research uso de um combustìvel derivado de fischer-tropsch, e, métodos para operação de um sistema de consumo de combustìvel e para a preparação de uma composição de combustìvel
US7575614B2 (en) * 2004-05-17 2009-08-18 Nuvera Fuel Cells, Inc. Startup burner
US20050274104A1 (en) * 2004-06-15 2005-12-15 Leslie Bromberg Optimum regeneration of diesel particulate filters and NOx traps using fuel reformers
US7213395B2 (en) * 2004-07-14 2007-05-08 Eaton Corporation Hybrid catalyst system for exhaust emissions reduction
JP5105701B2 (ja) * 2004-07-21 2012-12-26 京セラ株式会社 発電装置
FR2879654B1 (fr) * 2004-12-20 2010-04-30 Inst Francais Du Petrole Procede de regeneration de filtre a particules avec dispositif a combustion catalytique et installation de filtration utilisant un tel procede
US7571602B2 (en) 2005-05-19 2009-08-11 Gm Global Technology Operations, Inc. Exhaust aftertreatment system and method of use for lean burn internal combustion engines
US7743602B2 (en) * 2005-06-21 2010-06-29 Exxonmobil Research And Engineering Co. Reformer assisted lean NOx catalyst aftertreatment system and method
US7803338B2 (en) * 2005-06-21 2010-09-28 Exonmobil Research And Engineering Company Method and apparatus for combination catalyst for reduction of NOx in combustion products
DE102005038707A1 (de) * 2005-08-15 2007-03-08 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung eines Abgases einer Verbrennungskraftmaschine
JP2007051580A (ja) * 2005-08-18 2007-03-01 Kubota Corp ディーゼルエンジン
US20070137106A1 (en) * 2005-12-19 2007-06-21 Iverson Robert J Method and apparatus for component control by fuel reformer operating frequency modulation
US7370472B2 (en) * 2006-01-12 2008-05-13 Emcon Technologies, Llc Method and apparatus for determining loading of an emissions trap by use of transfer function analysis
US20070289291A1 (en) * 2006-06-14 2007-12-20 Alexander Rabinovich Apparatus and Method for NOx Reduction
FR2902828B1 (fr) * 2006-06-27 2008-09-26 Renault Sas Ligne d'echappement d'un moteur diesel et procede de desulfatation.
ES2542145T3 (es) * 2006-08-01 2015-07-31 Korea Institute Of Machinery & Materials Sistema de reducción de materiales en partículas en gases de escape
JP5115047B2 (ja) * 2006-08-14 2013-01-09 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US7587890B2 (en) * 2006-08-21 2009-09-15 Cummins Inc. Reductant injection rate shaping method for regeneration of aftertreatment systems
KR100836367B1 (ko) * 2006-11-21 2008-06-09 현대자동차주식회사 디젤엔진의 입자상물질과 질소산화물 저감을 위한 정화장치
US7665296B2 (en) * 2007-01-05 2010-02-23 Delphi Technologies, Inc. Method and apparatus for using dual parallel NOx traps for diesel emissions reduction
US7810315B2 (en) * 2007-02-20 2010-10-12 Eaton Corporation LNT regeneration strategy to reduce NOx spike
JP4910932B2 (ja) * 2007-08-01 2012-04-04 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US8800270B2 (en) * 2007-11-14 2014-08-12 Umicore Autocat Usa Inc. Process for reducing NO2 from combustion system exhaust
US8112987B2 (en) * 2008-08-29 2012-02-14 Umicore Ag & Co. Kg Process for reducing NOx emissions from engine exhaust using LNT and SCR components
US7942043B2 (en) * 2009-02-19 2011-05-17 Detroit Diesel Corporation On-board aftertreatment device tail pipe hydrocarbon slip calculation
US9140220B2 (en) * 2011-06-30 2015-09-22 Lg Fuel Cell Systems Inc. Engine systems and methods of operating an engine
JP5257333B2 (ja) * 2009-11-17 2013-08-07 三菱自動車工業株式会社 排気浄化装置
US8679209B2 (en) * 2011-12-20 2014-03-25 Caterpillar Inc. Pulsed plasma regeneration of a particulate filter
CN104040126B (zh) * 2012-01-13 2016-06-29 日立建机株式会社 工程机械
CA2865426C (en) 2012-02-27 2020-07-28 Deec, Inc. Oxygen-rich plasma generators for boosting internal combustion engines
CN103306808B (zh) * 2013-06-14 2015-11-25 马学敏 一种动力系统及其运行方法
JP6015640B2 (ja) * 2013-12-05 2016-10-26 株式会社デンソー 高活性物質添加装置
KR102437648B1 (ko) 2016-03-07 2022-08-29 하이테크 파워, 인크. 내연 엔진용 제 2 연료를 생성 및 분배하는 방법
WO2018172736A1 (en) * 2017-03-23 2018-09-27 Bae Systems Plc Electrical power generation on a vehicle
US20190234348A1 (en) * 2018-01-29 2019-08-01 Hytech Power, Llc Ultra Low HHO Injection
CN111852696B (zh) * 2020-07-24 2023-08-11 秦皇岛零叁邀柒科技开发有限公司 汽车燃油发动机用负离子智能节油减排系统及其运行方法

Family Cites Families (108)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH291362A (de) * 1950-08-03 1953-06-15 Berghaus Elektrophysik Anst Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung technischer Prozesse mittels Gasentladungen, die mit einer kathodeischen Werkstoffzerstäubung verbunden sind.
US2787730A (en) * 1951-01-18 1957-04-02 Berghaus Glow discharge apparatus
NL232778A (de) * 1953-12-09
US3423562A (en) * 1965-06-24 1969-01-21 Gen Electric Glow discharge apparatus
DE1765169B1 (de) * 1967-04-17 1971-08-26 Academia Republicii Socialiste Plasmagenerator mit magnetischer fokussierung und mit einlass von zusaetzlichem gas
US3622493A (en) * 1968-01-08 1971-11-23 Francois A Crusco Use of plasma torch to promote chemical reactions
US3755131A (en) * 1969-03-17 1973-08-28 Atlantic Richfield Co Apparatus for electrolytic purification of hydrogen
US3649195A (en) * 1969-05-29 1972-03-14 Phillips Petroleum Co Recovery of electrical energy in carbon black production
IT952995B (it) * 1972-03-16 1973-07-30 Salvadorini R Autoveicolo a propulsione termoelettrica
US3841239A (en) * 1972-06-17 1974-10-15 Shin Meiwa Ind Co Ltd Method and apparatus for thermally decomposing refuse
US4036181A (en) * 1972-07-13 1977-07-19 Thagard Technology Company High temperature fluid-wall reactors for transportation equipment
US4059416A (en) * 1972-07-13 1977-11-22 Thagard Technology Company Chemical reaction process utilizing fluid-wall reactors
US3779182A (en) * 1972-08-24 1973-12-18 S Camacho Refuse converting method and apparatus utilizing long arc column forming plasma torches
US3879680A (en) * 1973-02-20 1975-04-22 Atlantic Res Corp Device for removing and decontaminating chemical laser gaseous effluent
DE2402844A1 (de) * 1974-01-22 1975-07-31 Basf Ag Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines acetylen, aethylen, methan und wasserstoff enthaltenden gasgemisches durch thermische spaltung von fluessigen kohlenwasserstoffen
US3982962A (en) * 1975-02-12 1976-09-28 United Technologies Corporation Pressurized fuel cell power plant with steam powered compressor
US4144444A (en) * 1975-03-20 1979-03-13 Dementiev Valentin V Method of heating gas and electric arc plasmochemical reactor realizing same
US4036131A (en) * 1975-09-05 1977-07-19 Harris Corporation Dampener
US4099489A (en) * 1975-10-06 1978-07-11 Bradley Curtis E Fuel regenerated non-polluting internal combustion engine
US4168296A (en) * 1976-06-21 1979-09-18 Lundquist Adolph Q Extracting tungsten from ores and concentrates
US4535588A (en) * 1979-06-12 1985-08-20 Nippon Soken, Inc. Carbon particulates cleaning device for diesel engine
JPS6043872B2 (ja) * 1979-09-29 1985-09-30 信越化学工業株式会社 熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物
US4372111A (en) * 1980-03-03 1983-02-08 Texaco Inc. Method for cyclic rejuvenation of an exhaust gas filter and apparatus
US4303552A (en) * 1980-05-27 1981-12-01 W. R. Grace & Co. Diesel exhaust catalyst
DD151401A1 (de) * 1980-05-30 1981-10-14 Karl Spiegelberg Mittels gasgemischen betriebener plasmabrenner
US4359862A (en) * 1980-10-27 1982-11-23 Texaco Inc. Method for treating an exhaust gas stream
US4451441A (en) * 1981-01-27 1984-05-29 W. R. Grace & Co. Method for exhaust gas treatment
DE3141713A1 (de) * 1981-10-21 1983-05-11 Degussa Ag, 6000 Frankfurt Katalysator zur herabsetzung der zuendtemperatur von dieselruss
US4436793A (en) * 1982-09-29 1984-03-13 Engelhard Corporation Control system for hydrogen generators
DE3232729A1 (de) * 1982-09-03 1984-03-08 Degussa Ag, 6000 Frankfurt Verfahren zur herabsetzung der zuendtemperatur von aus dem abgas von dieselmotoren herausgefiltertem dieselruss
US4522894A (en) * 1982-09-30 1985-06-11 Engelhard Corporation Fuel cell electric power production
US4473622A (en) * 1982-12-27 1984-09-25 Chludzinski Paul J Rapid starting methanol reactor system
US4657829A (en) * 1982-12-27 1987-04-14 United Technologies Corporation Fuel cell power supply with oxidant and fuel gas switching
US4485621A (en) * 1983-01-07 1984-12-04 Cummins Engine Company, Inc. System and method for reducing particulate emissions from internal combustion engines
US4458634A (en) * 1983-02-11 1984-07-10 Carr Edwin R Internal combustion engine with hydrogen producing device having water and oil interface level control
FR2548264B1 (fr) * 1983-06-16 1985-12-13 Renault Regeneration des filtres a particules, notamment pour moteurs diesel
DE3325391A1 (de) * 1983-07-14 1985-01-24 Filterwerk Mann & Hummel Gmbh, 7140 Ludwigsburg Verfahren zum beseitigen von russ aus den abgasen einer brennkraftmaschine
JPS60192882A (ja) * 1984-02-10 1985-10-01 Sutekiyo Uozumi Ｈ↓２ｏを利用して多段階プラズマにより機械的エネルギ−を取り出す方法
DE3407172C2 (de) * 1984-02-28 1986-09-04 Degussa Ag, 6000 Frankfurt Einrichtung zur Reinigung der Abgase von Dieselmotoren
US4625511A (en) * 1984-08-13 1986-12-02 Arvin Industries, Inc. Exhaust processor
DE3436351A1 (de) * 1984-10-04 1986-04-10 Filterwerk Mann & Hummel Gmbh, 7140 Ludwigsburg Verfahren zum entfernen von in einem abgasfilter einer brennkraftmaschine abgeschiedenem russ
US4578955A (en) * 1984-12-05 1986-04-01 Ralph Medina Automotive power plant
US4651524A (en) * 1984-12-24 1987-03-24 Arvin Industries, Inc. Exhaust processor
US4645521A (en) * 1985-04-18 1987-02-24 Freesh Charles W Particulate trap
DE3516359C1 (de) * 1985-05-07 1986-12-04 Didier Engineering Gmbh, 4300 Essen Verfahren zum Entfernen von Stickoxiden und Russ aus Abgasen von Schweroelmaschinen oder Schweroelfeuerungen
DE3605911A1 (de) * 1986-02-24 1987-08-27 Ges Foerderung Spektrochemie Glimmentladungslampe sowie ihre verwendung
US4720972A (en) * 1986-10-17 1988-01-26 Ford Motor Company Low energy regeneration system for particulate trap for an internal combustion engine
US4841925A (en) * 1986-12-22 1989-06-27 Combustion Electromagnetics, Inc. Enhanced flame ignition for hydrocarbon fuels
US4963792A (en) * 1987-03-04 1990-10-16 Parker William P Self contained gas discharge device
US4759918A (en) * 1987-04-16 1988-07-26 Allied-Signal Inc. Process for the reduction of the ignition temperature of diesel soot
US4849274A (en) * 1987-06-19 1989-07-18 W. R. Grace & Co.-Conn. Honeycomb fluid conduit
US4928227A (en) * 1987-11-02 1990-05-22 Ford Motor Company Method for controlling a motor vehicle powertrain
JPH01231258A (ja) * 1988-03-11 1989-09-14 Hitachi Ltd 小形放電灯
US4902487A (en) * 1988-05-13 1990-02-20 Johnson Matthey, Inc. Treatment of diesel exhaust gases
US5138959A (en) * 1988-09-15 1992-08-18 Prabhakar Kulkarni Method for treatment of hazardous waste in absence of oxygen
US5095247A (en) * 1989-08-30 1992-03-10 Shimadzu Corporation Plasma discharge apparatus with temperature sensing
US5205912A (en) * 1989-12-27 1993-04-27 Exxon Research & Engineering Company Conversion of methane using pulsed microwave radiation
JP2932607B2 (ja) * 1990-05-23 1999-08-09 日産自動車株式会社 電気自動車
US5435274A (en) * 1990-11-15 1995-07-25 Richardson, Jr.; William H. Electrical power generation without harmful emissions
US5143025A (en) * 1991-01-25 1992-09-01 Munday John F Hydrogen and oxygen system for producing fuel for engines
US5159900A (en) * 1991-05-09 1992-11-03 Dammann Wilbur A Method and means of generating gas from water for use as a fuel
US5272871A (en) * 1991-05-24 1993-12-28 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Method and apparatus for reducing nitrogen oxides from internal combustion engine
US5193502A (en) * 1991-07-17 1993-03-16 Lansing Joseph S Self-starting multifuel rotary piston engine
JPH0571334A (ja) * 1991-09-13 1993-03-23 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 連続燃焼をおこなう燃焼装置における窒素酸化物低減方法およびその装置
JPH05106430A (ja) * 1991-10-16 1993-04-27 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 内燃機関の窒素酸化物低減装置
US5228529A (en) * 1991-12-17 1993-07-20 Stuart Rosner Method for renewing fuel cells using magnesium anodes
CA2085549A1 (en) * 1991-12-25 1993-06-26 Noboru Nakano Fuel cell and electrolyte membrane therefor
US5207185A (en) * 1992-03-27 1993-05-04 Leonard Greiner Emissions reduction system for internal combustion engines
US5293743A (en) * 1992-05-21 1994-03-15 Arvin Industries, Inc. Low thermal capacitance exhaust processor
US5445841A (en) * 1992-06-19 1995-08-29 Food Sciences, Inc. Method for the extraction of oils from grain materials and grain-based food products
US5284503A (en) * 1992-11-10 1994-02-08 Exide Corporation Process for remediation of lead-contaminated soil and waste battery
US5409784A (en) * 1993-07-09 1995-04-25 Massachusetts Institute Of Technology Plasmatron-fuel cell system for generating electricity
US5560890A (en) * 1993-07-28 1996-10-01 Gas Research Institute Apparatus for gas glow discharge
US5437250A (en) * 1993-08-20 1995-08-01 Massachusetts Institute Of Technology Plasmatron-internal combustion engine system
US5425332A (en) * 1993-08-20 1995-06-20 Massachusetts Institute Of Technology Plasmatron-internal combustion engine system
US5362939A (en) * 1993-12-01 1994-11-08 Fluidyne Engineering Corporation Convertible plasma arc torch and method of use
US5666923A (en) * 1994-05-04 1997-09-16 University Of Central Florida Hydrogen enriched natural gas as a motor fuel with variable air fuel ratio and fuel mixture ratio control
AU2466595A (en) * 1994-05-04 1995-11-29 University Of Central Florida Hydrogen-natural gas motor fuel
US5813222A (en) * 1994-10-07 1998-09-29 Appleby; Anthony John Method and apparatus for heating a catalytic converter to reduce emissions
US5599758A (en) * 1994-12-23 1997-02-04 Goal Line Environmental Technologies Regeneration of catalyst/absorber
US5847353A (en) * 1995-02-02 1998-12-08 Integrated Environmental Technologies, Llc Methods and apparatus for low NOx emissions during the production of electricity from waste treatment systems
US5787864A (en) * 1995-04-25 1998-08-04 University Of Central Florida Hydrogen enriched natural gas as a motor fuel with variable air fuel ratio and fuel mixture ratio control
JP3899534B2 (ja) * 1995-08-14 2007-03-28 トヨタ自動車株式会社 ディーゼル機関の排気浄化方法
US5852927A (en) * 1995-08-15 1998-12-29 Cohn; Daniel R. Integrated plasmatron-turbine system for the production and utilization of hydrogen-rich gas
US5921076A (en) 1996-01-09 1999-07-13 Daimler-Benz Ag Process and apparatus for reducing nitrogen oxides in engine emissions
US5887554A (en) * 1996-01-19 1999-03-30 Cohn; Daniel R. Rapid response plasma fuel converter systems
JPH1071325A (ja) * 1996-06-21 1998-03-17 Ngk Insulators Ltd エンジン排ガス系の制御方法および触媒／吸着手段の劣化検出方法
US5863413A (en) * 1996-06-28 1999-01-26 Litex, Inc. Method for using hydroxyl radical to reduce pollutants in the exhaust gases from the combustion of a fuel
US5845485A (en) * 1996-07-16 1998-12-08 Lynntech, Inc. Method and apparatus for injecting hydrogen into a catalytic converter
DE19628796C1 (de) 1996-07-17 1997-10-23 Daimler Benz Ag Abgasreinigungsanlage mit Stickoxid-Adsorbern für eine Brennkraftmaschine
GB9616841D0 (en) 1996-08-10 1996-09-25 Aea Technology Plc The detection of volatile substances
US6038854A (en) 1996-08-19 2000-03-21 The Regents Of The University Of California Plasma regenerated particulate trap and NOx reduction system
US6038853A (en) 1996-08-19 2000-03-21 The Regents Of The University Of California Plasma-assisted catalytic storage reduction system
SE515527C2 (sv) 1996-11-19 2001-08-20 Viking Sewing Machines Ab Datastyrd symaskin
US6047543A (en) 1996-12-18 2000-04-11 Litex, Inc. Method and apparatus for enhancing the rate and efficiency of gas phase reactions
JP3645704B2 (ja) 1997-03-04 2005-05-11 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US5894725A (en) * 1997-03-27 1999-04-20 Ford Global Technologies, Inc. Method and apparatus for maintaining catalyst efficiency of a NOx trap
JP3303722B2 (ja) * 1997-04-04 2002-07-22 三菱自動車工業株式会社 内燃機関の排気微粒子除去装置
DE19743337C1 (de) 1997-09-30 1999-01-07 Siemens Ag NOx-Reduktionssystem mit einer Einrichtung zur Reduktionsmitteldosierung
DE19747670C1 (de) * 1997-10-29 1998-12-10 Daimler Benz Ag Abgasreinigungsanlage für eine Brennkraftmaschine
US6122909A (en) 1998-09-29 2000-09-26 Lynntech, Inc. Catalytic reduction of emissions from internal combustion engines
US6560958B1 (en) * 1998-10-29 2003-05-13 Massachusetts Institute Of Technology Emission abatement system
JP3899884B2 (ja) * 2001-10-04 2007-03-28 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US6742328B2 (en) * 2001-10-11 2004-06-01 Southwest Research Institute Systems and methods for controlling diesel engine emissions
US6745560B2 (en) * 2002-07-11 2004-06-08 Fleetguard, Inc. Adsorber aftertreatment system having dual soot filters
US6679051B1 (en) * 2002-07-31 2004-01-20 Ford Global Technologies, Llc Diesel engine system for use with emission control device
US6832473B2 (en) * 2002-11-21 2004-12-21 Delphi Technologies, Inc. Method and system for regenerating NOx adsorbers and/or particulate filters
US6779339B1 (en) * 2003-05-02 2004-08-24 The United States Of America As Represented By The Environmental Protection Agency Method for NOx adsorber desulfation in a multi-path exhaust system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009052781A2 (de) * 2007-10-26 2009-04-30 Enerday Gmbh Modulgehäuse für brennstoffzellenmodule und verfahren zum bereitstellen eines brennstoffzellenmoduls
WO2009052781A3 (de) * 2007-10-26 2009-09-03 Enerday Gmbh Modulgehäuse für brennstoffzellenmodule und verfahren zum bereitstellen eines brennstoffzellenmoduls

Also Published As

Publication number Publication date
US6959542B2 (en) 2005-11-01
JP2005048772A (ja) 2005-02-24
US20050072140A1 (en) 2005-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102004029235A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffreformers zur Regenerierung einer DPNR-Vorrichtung
US6976353B2 (en) Apparatus and method for operating a fuel reformer to provide reformate gas to both a fuel cell and an emission abatement device
US7021048B2 (en) Combination emission abatement assembly and method of operating the same
DE60207767T2 (de) Methode und Apparat zur Gasreinigung in Energieumwandlungssystemen
US7014930B2 (en) Apparatus and method for operating a fuel reformer to generate multiple reformate gases
JP2005516154A6 (ja) 組合せ排出物低減アセンブリ及びその作動方法
EP1885473A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur behandlung von abgasen von verbrennungskraftmaschinen
EP1607133A1 (de) Abgasreinigungsanlage mit Reduktionsmittelversorgung
WO2004090296A1 (de) Abgasnachbehandlungseinrichtung und -verfahren
EP1523611B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur abgasreinigung einer brennkraftmaschine
DE102005026032A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Abgasen von Verbrennungskraftmaschinen
WO2009059679A1 (de) Brennkraftmaschine mit abgassystem
EP2028350B1 (de) Brennkraftmaschinensystem
EP1947723B1 (de) Energiebereitstellungssystem
DE10337901A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Synthese von Ammoniak und Verfahren zur Reinigung von Abgasen einer Brennkraftmaschine
DE102005027784A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Abgasen von Verbrennungskraftmaschinen
EP1919018B1 (de) Brennstoffzellensystem
EP1925790B1 (de) Brennkraftmaschinensystem
DE10349899B4 (de) Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters
EP2028710B1 (de) Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine und einem Brennstoffzellensystem
DE102004024370A1 (de) Verbrennungsmotor mit Hilfsenergieeinheit
DE102006043081A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Unterstützung des Startens einer Abgasnachbehandlungsanlage
DE102006043151A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Regeneration eines Partikelfilters
DE102006043083A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Temperaturführung in einer Abgasnachbehandlungsanlage
DE10045607B4 (de) Emissionsminderndes Kraftfahrzeugaggregat und entsprechendes Verfahren

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee