DE102005040886A1

DE102005040886A1 - Filterentschwefelungssystem und -verfahren

Info

Publication number: DE102005040886A1
Application number: DE102005040886A
Authority: DE
Inventors: James J. Dunlap Driscoll; Michael D. Metamora Lowe; Wade J. Normal Robel; Maarten Metamora Verkiel
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2005-08-29
Publication date: 2006-07-06
Also published as: JP4870411B2; US20060137329A1; JP2006189033A; US7770386B2

Abstract

Ein Verfahren zur Entfernung von Schwefel aus einem Filtersystem eines Motors weist auf, kontinuierlich einen Abgasfluss durch einen Entschwefelungsschenkel des Filtersystems während der Entschwefelung zu leiten. Das Verfahren weist auch auf, mindestens eine Charakteristik des Abgasflusses abzufühlen und eine Flussrate des Abgasflusses während der Entschwefelung ansprechend auf die Abfühlung zu modifizieren.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Filtersysteme und insbesondere auf Techniken für die Filterentschwefelung im Fahrzeug.
Hintergrund
Motoren, die Dieselmotoren, Benzinmotoren, Erdgasmotoren und andere Motoren aufweisen, die in der Technik bekannt sind, können eine komplexe Mischung aus Luftverunreinigungen ausstoßen. Die Luftverunreinigungen können aus gasförmigem und festem Material zusammengesetzt sein, was Partikelstoffe, Stickoxide ("NOx") und Schwefelverbundstoffe aufweist.
Aufgrund vermehrter Sorge um die Umwelt sind Abgasemissionsstandards mit den Jahren immer strenger geworden. Die Menge der Verunreinigungen, die aus einem Motor ausgestoßen werden, kann abhängig von der Art, von der Größe und/oder von der Klasse des Motors geregelt werden. Ein Verfahren, welches von Motorherstellern eingerichtet worden ist, um in Übereinstimmung mit den Regelungen für Partikelstoffe, NOx und Schwefelverbundstoffe zu kommen, die in die Umgebung ausgestoßen werden, ist gewesen, diese Verunreinigungen aus dem Abgasfluss eines Motors mit Filtern zu entfernen. Jedoch kann die Verwendung dieser Filter für verlängerte Zeitperioden bewirken, dass die Verunreinigungen sich in den Komponenten der Filter aufbauen, wodurch bewirkt wird, dass die Filterfunktion und die Motorleistung abnehmen. Beispielsweise können einige Motorabgassysteme eine oder mehrere NOx-Absorptionseinrichtungen aufweisen, die nützlich sind, um NOx aus einem Abgasfluss zu entfernen. Zusätzlich zur Speicherung von NOx können die Alkali-Metalle, Alkali-Erden-Metalle und/oder Seltene-Erden-Metalle des NOx-Absorptionskatalysators auch Schwefelverbundstoffe speichern. Während dieses Prozesses wird Schwefel oxidiert, der im Abgasfluss vorhanden ist, und die daraus resultierenden Ionen werden von den Metallen des NOx-Absorptionskatalysators absorbiert, um stabile Sulfate zu bilden. Diese Sulfate haben eine höhere Bindungsaffinität für die Metalle des Katalysators als es Nitrate haben und werden mit der Zeit die Anzahl der Stellen verringern, die für die NOx-Absorption innerhalb der NOx-Absorptionsvorrichtung vorhanden sind, wodurch die Effektivität der NOx-Absorptionsvorrichtung reduziert wird. Um die Leistung der NOx-Absorptionsvorrichtung zu verbessern, kann somit nötig sein, periodisch die Schwefelverbundstoffe herauszuspülen, die darin gespeichert sind. Der Prozess der Entfernung von Schwefelverbundstoffen aus einer NOx-Absorptionsvorrichtung wird hier als "Entschwefelung" bezeichnet.

Ein Entschwefelungsverfahren kann die Einspritzung eines Reduktionsmittels, wie beispielsweise von Dieselbrennstoff, in einen Abgasfluss mit einer erhöhten Temperatur aufweisen. Beispielsweise beschreibt das US-Patent 6 779 339 ("Das '339-Patent") von Laroo und Anderen ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Desorption von Sulfaten aus einer NOx-Absorptionseinrichtung in einer brennstoffreichen Umgebung. Das System des '339-Patentes weist zwei Abgasflussschenkel auf, die jeweils eine NOx-Absorptionseinrichtung und einen Partikelfilter aufweisen. Sobald eine erwünschte Entschwefelungstemperatur in der NOx-Absorptionseinrichtung des Schenkels erreicht wurde, der eine Entschwefelung erfordert ("der Entschwefelungsschenkel"), wird der Entschwefelungsschenkel für den Abgasfluss geschlossen, und der gesamte Abgasfluss wird durch den Nicht-Entschwefelungsschenkel geleitet. Das Reduktionsmittel wird dann in den Partikelfilter des Entschwefelungsschenkels eingespritzt, und die Einspritzung wird gesteuert, um ein erwünschtes Luft-Brennstoff-Verhältnis ("Lambda") aufrecht zu erhalten. Wenn die Temperatur des NOx-Absorptionskatalysators unter die optimalen Entschwefelungstemperaturen abfällt, wenn Schwefel daraus gelöst wird, wird wieder gestattet, dass der Abgasfluss in den Entschwefelungsschenkel fließt, um eine exotherme Reaktion an dem Partikelfilter einzuleiten. Die abgegebene Wärme wird dann gemeinsam zu der NOx-Absorptionseinrichtung übertragen, um ihre Temperatur zu vergrößern.

Obwohl das Filtersystem des '339-Patentes bei der Entfernung von Schwefel aus der NOx-Absorptionseinrichtung helfen kann, leitet das Verfahren des '339-Patentes nicht kontinuierlich das Motorabgas durch den Entschwefelungsschenkel während der Entschwefelung oder der aktiven Steuerung der Entschwefelungstemperatur durch Variieren der Abgasflussrate. Statt dessen wird der Entschwefelungsschenkel für den Abgasfluss verschlossen, wenn die erwünschte Entschwefelungstemperatur in der NOx-Absorptionseinrichtung erreicht wird. Als eine Folge sieht das Verfahren des '339-Patentes eine variable Entschwefelungstemperatur vor, die unter die optimalen Entschwefelungstemperaturen während der Schwefelabgabe absinken kann. Darüber hinaus kann der offenbarte Entschwefelungsprozess Teile des Systems zersetzen, und zwar aufgrund der hohen erzeugten Temperaturen und der Abwesenheit eines Abgasflusses durch den Entschwefelungsschenkel während des Prozesses.

Das Filtersystem der vorliegenden Offenbarung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der oben dargelegten Probleme zu überwinden.

Zusammenfassung der Erfindung

In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung weist ein Verfahren zur Entfernung von Schwefel aus einem Filtersystem eines Motors auf, kontinuierlich einen Abgasfluss durch einen Entschwefelungsschenkel des Filtersystems während der Entschwefelung zu leiten. Das Verfahren weist auch auf, mindestens eine Charakteristik des Abgasflusses abzufühlen und eine Flussrate des Abgasflusses während der Entschwefelung ansprechend auf die Abfühlung zu modifizieren.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung weist ein Verfahren zur Entfernung von Schwefel aus einer NOx-Absorptionsvorrichtung eines Motorfiltersystems auf, die NOx-Absorptionsvorrichtung auf eine erwünschte Temperatur aufzuheizen und ein Reduktionsmittel in einen Abgasfluss stromaufwärts der NOx-Absorptionseinrichtung einzuspritzen. Das Verfahren weist weiter auf, die erwünschte Temperatur während der Entschwefelung im Wesentlichen konstant zu halten.

In noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung weist ein Filtersystem mit Entschwefelungsfähigkeiten einen ersten Schenkel und einen zweiten Schenkel auf. Mindestens einer der Schenkel weist einen Ventilmechanismus auf, der konfiguriert ist, um einen Teil eines Abgasflusses von einem Motor durch den jeweiligen Schenkel zu leiten. Der Ventilmechanismus modifiziert eine Flussrate des Teils während der Entschwefelung ansprechend auf eine abgefühlte Temperatur.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine diagrammartige Darstellung eines Motors mit einem Filtersystem gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
1a ist eine weitere diagrammartige Darstellung eines Motors und eines Filtersystems der 1.
2 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Entschwefelungsverfahrens.
Detaillierte Beschreibung
1 veranschaulicht einen Verbrennungsmotor 10, wie beispielsweise einen Dieselmotor, mit einem beispielhaften Ausführungsbeispiel eines Filtersystems 12. Der Motor 10 kann eine Motorauslasssammelleitung 14 haben, die einen Abgasfluss des Motors 10 mit dem Filtersystem 12 verbindet. Eine Steuervorrichtung 18 kann in Verbindung mit einer oder mehreren Komponenten des Filtersystems 12 und des Motors 10 über eine oder mehrere Kommunikationsleitungen 20 sein.
Wie in 1 gezeigt, kann das Filtersystem 12 eine Anzahl von Schenkeln aufweisen, durch die ein Abgasfluss vom Motor 10 fließen kann. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann das Filtersystem 12 einen ersten Schenkel 16 und einen zweiten Schenkel 22 aufweisen. Obwohl 1 nur zwei Schenkel 16, 22 zeigt, kann das Filtersystem 12 irgendeine Anzahl von Schenkeln aufweisen, die bei der Entfernung von Verunreinigungen aus einem Abgasfluss nützlich sind. Die Schenkel 16, 22 können irgendeine Form oder Größe haben, die dabei nützlich ist, Verunreinigungen aus einem Abgasfluss zu entfernen, und können zusätzliche (nicht gezeigte) Flusspfade aufweisen, die steuerbar strömungsmittelmäßig beispielsweise die ersten und zweiten Schenkel 16, 22 verbinden können. Jeder der Schenkel 16, 22 kann einen Ventilmechanismus 24 aufweisen, der stromaufwärts einer NOx-Absorptionseinrichtung 30 angeordnet ist. Jeder der Schenkel 16, 22 kann auch eine Sauerstoffableitungsanordnung 25 aufweisen, die zwischen der NOx-Absorptionseinrichtung 30 und dem Ventilmechanismus 24 angeordnet ist. Wie genauer unten beschrieben wird, kann die Sauerstoffableitungsanordnung 25 mindestens eine Düse 26 und einen Sauerstoffkatalysator 28 aufweisen, und jeder der Schenkel 16, 22 kann mindestens einen Sensor 32 aufweisen. Falls nicht anders gesagt, wird für die Dauer dieser Offenbarung auf einen Schenkel des Filtersystems 12 Bezug genommen. Es sei bemerkt, dass jeder der anderen Schenkel des Systems 12 die gleichen oder ähnliche Teile und Komponenten aufweist, wie von den gemeinsamen Bezugszeichen angezeigt.
Die NOx-Absorptionseinrichtung 30 kann irgendeine Art einer NOx-Absorptionseinrichtung sein, die in der Technik bekannt ist. Die NOx-Absorptionseinrichtung 30 kann Katalysatormaterial enthalten, welches Stickoxide auf seiner Oberfläche ansammeln kann. Solche Materialien können beispielsweise Aluminium, Platin, Radium, Barium, Zer oder andere Alkali-Metalle, Alkali-Erdenmetalle oder Seltene-Erden-Metalle aufweisen. Die Katalysatormaterialien können in der NOx-Absorptionseinrichtung 30 gelegen sein, um den Oberflächenbereich zu maximieren, der für die NOx-Absorption verfügbar ist. Solche Konfigurationen können beispielsweise eine Waben- bzw. Honeycomb-Konfiguration, eine Gitterkonfiguration oder irgendeine andere in der Technik bekannte Konfiguration aufweisen. Jede NOx-Absorptionseinrichtung 30 kann innerhalb des jeweiligen Schenkels 16, 22 im Wesentlichen senkrecht zum Fluss des Abgases durch den Schenkel 16, 22 angeordnet sein.
Die Sauerstoffableitungsanordnung 25 kann einen Oxidationskatalysator 28 und mindestens eine Düse 26 aufweisen. Der Oxidationskatalysator 28 kann Katalysatormaterialien enthalten, wie beispielsweise Platin oder andere Edelmetalle, die bei der Reaktion von Kohlenwasserstoffen mit Sauerstoff nützlich sind. Eine solche Reaktion wird auftreten, wenn Sauerstoff mit einem Reduktionsmittel in Anwesenheit der oben erwähnten Katalysatormaterialien bei Temperaturen von mehr als ungefähr 250°C kombiniert wird. Das Reduktionsmittel kann Roh-Dieselbrennstoff, verfeinerter bzw. raffinierter Dieselbrennstoff, Kohlenwasserstoffgas, Destillate bzw. Raffinate oder irgendein anderes Reduktionsmittel sein, das in der Technik bekannt ist. Es sei bemerkt, dass manche Arten von Reduktionsmitteln auch aus einem Trägergas bestehen, das in der Technik bekannt ist. Dieses Trägergas kann erforderlich sein, wenn ein nicht gasförmiges Reduktionsmittel, wie beispielsweise flüssiger Dieselbrennstoff, als Reduktionsmittel verwendet wird. In einem solchen Ausführungsbeispiel kann das Trägergas sich mit dem Dieselbrennstoff vermischen und den Diesel durch den Katalysator tragen.
Es sei bemerkt, dass der Oxidationskatalysator 28 beispielsweise ein Katalysatorfilter für Dieselpartikelstoffe oder irgendeine andere Vorrichtung sein kann, die eine Oxidationsfunktion hat. Beispielsweise kann in einem Ausführungsbeispiel der Oxidationskatalysator 28 ein Keramiksubstrat, ein Metallgitter, einen Schaum oder irgendein anderes poröses Material aufweisen, das in der Technik bekannt ist. Diese Materialien können beispielsweise eine Honeycomb- bzw. Wabenstruktur innerhalb des Oxidationskatalysators 28 bilden, um die Entfernung der Partikel zu erleichtern. Die Partikel können beispielsweise Ruß sein.
Die Düsen 26 können stromaufwärts des Oxidationskatalysators 28 positioniert sein, wie in 1 veranschaulicht. Der Ausdruck "Düse", wie er hier verwendet wird, ist als irgendein Dispersions- bzw. Verteilungsmechanismus oder als ein anderer Mechanismus definiert, der einen Fluss von Gas oder Strömungsmittel verteilen kann, der an ihn geliefert wird. Die Düsen 26 können beispielsweise Brennstoffeinspritzvorrichtungen, Anschlussflusseinspritzvorrichtungen oder irgendeine Art einer Struktur sein, die Reduktionsmittel über einen Querschnitt der Schenkel 16, 22 in gesteuerter Weise verteilen kann. Die Art der eingesetzten Düsen kann von der Art des verwendeten Reduktionsmittels abhängen, und die Düsen 26 können mit Reduktionsmitteln von einer Anzahl von unterschiedlichen Quellen beliefert werden. Beispielsweise kann das Filtersystem 12 eine (nicht gezeigte) Reformationseinrichtung bzw. Raffinationseinrichtung aufweisen, die teilweise das Reduktionsmittel oxidieren kann, das an die Düsen 26 geliefert wird, oder alternativ können die Düsen 26 mit einem Dieselbrennstoff oder mit anderen Reduktionsmitteln direkt von einer (nicht gezeigten) Reduktionsmittelversorgungspumpe oder einer anderen Kompressionsvorrichtung beliefert werden.
Wie in 1a gezeigt, kann in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung die Ableitungsanordnung 25 einen herkömmlichen in der Technik bekannten Brenner aufweisen. In einem solchen Ausführungsbeispiel können die Düsen 26 mit einer Zündungsquelle 27 kombiniert werden, um eine Oxidation des eingespritzten Reduktionsmittels stromaufwärts der NOx-Absorptionseinrichtung 30 zu erleichtern. In solchen Ausführungsbeispielen kann der Oxidationskatalysator 28 weggelassen werden.
Wie in 1 gezeigt, können die Ventilmechanismen 24 positioniert werden, um den Fluss des Abgases durch jeden Schenkel 16, 22 des Filtersystems 12 zu steuern. Die Ventilmechanismen 24 können beispielsweise ein Flusssteuerventil aufweisen, welches gestatten kann, dass irgendein Flussbereich durch den jeweiligen Schenkel 16, 22 läuft. Beispielsweise kann jedes Flusssteuerventil steuerbar positioniert sein, um zu gestatten, dass irgendein Flussbereich bzw. Flussanteil durch die Schenkel 16, 22 fließt, und zwar von vollständiger Einschränkung des Flusses zu vollständiger Freigabe des Flusses. Die Ventilmechanismen 24 können weiter einen oder mehrere (nicht gezeigte) Motoren, Elektromagneten oder irgendwelche anderen elektrischen, pneumatischen, hydraulischen oder anderen Vorrichtungen aufweisen, die in der Technik bekannt sind, um Elemente der Ventilmechanismen 24 zu betätigen. Diese Vorrichtungen können Befehle von der Steuervorrichtung 18 aufnehmen, die über die Kommunikationsleitungen 20 gesandt wurden, und können auf diese ansprechen.
Die Steuervorrichtung 18 kann beispielsweise ein elektronisches Steuermodul ("ECM" = elektronic control modul), eine zentrale Verarbeitungseinheit, ein Laptop-Computer oder irgendeine andere Steuervorrichtung sein, die in der Technik bekannt ist. Die Steuervorrichtung 18 kann eine Eingabe von einer Vielzahl von Quellen aufnehmen, beispielsweise von Filtersystemsensoren 32 (die genauer unten beschrieben werden) und von einem oder mehreren Motorsensoren 34. Die Motorsensoren 34 können Drehzahl-, Belastungs-, Temperatur-, Laufzeit- und Positionssensoren aufweisen, sind jedoch nicht darauf eingeschränkt. Die Steuervorrichtung 18 kann diese Eingaben verwenden, um ein Steuersignal basierend auf einem voreingestellten Algorithmus zu bilden. Das Steuersignal kann von der Steuervorrichtung 18 zu jeder Betätigungsvorrichtung der Ventilmechanismen 24 über die Kommunikationsleitungen 20 übertragen werden. Somit kann der Fluss durch jeden der Schenkel 16, 22 unabhängig gesteuert werden. Das Steuersignal kann auch an jede der Düsen 26 übertragen werden, um die Flussrate, das Volumen und/oder die Dauer der Einspritzung zu steuern.
Jeder Schenkel 16, 22 des Filtersystems 12 kann weiter mindestens einen Sensor 32 aufweisen. Dieser Sensor 32 kann beispielsweise ein NOx-Sensor, ein Sauerstoffsensor, ein Temperatursensor und/oder irgendein anderer Sensor sein, der Eigenschaften eines gasförmigen Flusses abfühlen kann. Der mindestens eine Sensor 32 kann mehrere Fähigkeiten haben. Beispielsweise kann ein NOx-Sensor 32 zusätzlich dazu, dass er die Anwesenheit und Menge von NOx in einem Fluss detektiert, auch einen Lambda- Wert, die Temperatur, die Flussrate und/oder andere Variablen messen, die mit dem Fluss assoziiert sind. Jeder Sensor 32 kann in Verbindung mit der Steuervorrichtung 18 über die Kommunikationsleitungen 20 sein. Der Sensor 32 kann irgendwo innerhalb der jeweiligen Schenkel 16, 22 oder mit Bezug zu diesen angeordnet sein, und zwar abhängig von der Größe des Sensors, von der Form, von der Art und von der Funktion. Wie 1 veranschaulicht, kann ein Sensor 32 beispielsweise stromabwärts der NOx-Absorptionseinrichtung 30 gelegen sein. Alternativ kann mehr als ein Sensor 32 in jedem Schenkel 16, 22 verwendet werden. In einem solchen Ausführungsbeispiel kann mindestens einer der Sensoren 32 stromabwärts der NOx-Absorptionseinrichtung positioniert sein, und mindestens einer der anderen Sensoren 32 kann beispielsweise zwischen der Sauerstoffableitungsanordnung 25 und der NOx-Absorptionseinrichtung 30 gelegen sein.
Industrielle Anwendbarkeit
Das offenbarte Filtersystem 12 kann mit irgendeiner Vorrichtung verwendet werden, die in der Technik bekannt ist, wo die Entfernung von NOx aus einem Abgasfluss erwünscht ist. Solche Vorrichtungen können beispielsweise einen Diesel-, Benzin-, Turbinen- oder Magerverbrennungsmotor oder irgendeinen anderen Verbrennungsmotor oder Ofen aufweisen, der in der Technik bekannt ist. Somit kann das offenbarte Filtersystem 12 beispielsweise in Verbindung mit irgendeiner Arbeitsmaschine, einem Straßenfahrzeug oder einem Geländefahrzeug verwendet werden, das in der Technik bekannt ist. Der Betrieb des Filtersystems 12 wird nun im Detail erklärt.
Unter den normalen Motorbetriebsbedingungen tritt Abgas aus dem Motor 10 in die Motorabgassammelleitung 14 aus, und ein Teil des Flusses tritt in jeden Schenkel 16, 22 des Filtersystems 12 ein. Der Teil läuft durch jede Komponente des jeweiligen Schenkels 16, 22, bevor er aus dem Schenkel austritt, und die Flusssteuerventile 24 in jedem Schenkel 16, 22 sind in einer vollständig offenen Position. Die NOx-Absorptionseinrichtungen 30 können zumindest einen Teil des NOx von dem Abgasfluss entfernen, der durch sie hindurch läuft. Zusätzlich kann ein Sensor 32 mindestens eine Charakteristik des Flusses abfühlen, der aus dem Filtersystem 12 austritt. Die Flusscharakteristik kann beispielsweise die Teile pro Million NOx sein, die von dem jeweiligen Schenkel 16, 22 des Filtersystems 12 nach der Filtration durch die NOx-Absorptionseinrichtungen 30 abgegeben werden, die Temperatur, der Lambda-Wert, die Flussrate, die Druckdifferenz über eine oder mehrere Komponenten des Schenkels 16, 22 oder eine Kombination dieser Charakteristiken. Der Sensor 32 kann ein Signal entsprechend diesen abgefühlten Charakteristiken an die Steuervorrichtung 18 senden, und die Steuervorrichtung 18 kann die Informationen in dem Signal bewerten. Die Steuervorrichtung 18 kann auch Signale aufnehmen und bewerten, die von einem oder mehreren Motorsensoren 34 gesandt wurden. Diese Motorsensorsignale können abgefühlten Motorparametern entsprechen, wie beispielsweise der Motorbelastung, der Temperatur, der Laufzeit und/oder der Kurbelwellenposition. Beim Austritt aus den jeweiligen Schenkeln 16, 22 können die Flussanteile zusammenkommen, um einen einzigen gefilterten Abgasfluss zu bilden.
Wenn der Motor 10 arbeitet, kann NOx im Abgas des Motors 10 chemisch an die Katalysatormaterialien der NOx-Absorptionseinrichtung 30 gebunden werden. Jedoch aufgrund der Größe der NOx-Absorptionseinrichtung 30 kann die Anzahl der NOx-Speicherstellen an diesen Katalysatoren begrenzt sein, und Schwefel, der sowohl in dem Schmieröl als auch in dem Brennstoff des Motors 10 enthalten ist, kann auch daran gebunden werden. Wenn mehr dieser Stellen durch Verbundstoffe eingenommen werden, wie beispielsweise SO₂, SO₃ und/oder H₂S, kann die Fähigkeit der NOx-Absorptionseinrichtung, NOx zu speichern, abhängig von beispielsweise der Art des Motors 10, den Laufbedingungen und der Art des verwendeten Brennstoffes abnehmen. Somit kann die NOx-Absorptionseinrichtung 30 nach einer Periode des Motorbetriebes (beispielsweise ungefähr 50 bis 100 Stunden) eine Entschwefelung erfordern.
Wie genauer unten besprochen wird, müssen zur Entfernung von Schwefelverbundstoffen aus dem Katalysatormaterial der NOx-Absorptionseinrichtung 30 durch herkömmliche Entschwefelungsprozesse zwei Bedingungen erfüllt sein: 1) die NOx-Absorptionseinrichtung 30 muss Temperaturen innerhalb des Bereiches von ungefähr 500°C bis ungefähr 800°C ausgesetzt sein, und 2) das normierte Verhältnis von Luft zu Brennstoff (Lambda) muss kleiner als 1 sein. Beispielsweise ist durch Tests bestimmt worden, dass ein Katalysator-Lambda-Wert (stromabwärts der Einspritzvorrichtungen 26 gemessen) von ungefähr 0,9 und eine Entschwefelungstemperatur von ungefähr 750°C effektiv die NOx-Absorptionseinrichtung 30 desorbieren können. Mit Bezug auf die erste Bedingung der Steigerung der Temperatur der NOx-Absorptionseinrichtung wird dies erreicht durch Erzeugung einer exothermen Reaktion an dem Oxidationskatalysator 28, der stromaufwärts der NOx-Absorptionseinrichtung 30 gelegen ist. Eine solche exotherme Reaktion erfordert zwei Bedingungen: 1) Aufheizung des Oxidationskatalysators 28 auf eine Aktivierungstemperatur von ungefähr 250°C und 2) die darin angeordneten Metalle einem Reduktionsmittel in Anwesenheit von Sauerstoff auszusetzen. Mit Bezug auf die zweite Bedingung, einen Lambda-Wert von weniger als 1 aufrecht zu erhalten (fette Abgasumgebung), kann dies erreicht werden durch einfache Einspritzung eines Reduktionsmittels stromaufwärts der NOx-Absorptionseinrichtung 30, bis das erwünschte Verhältnis von Luft zu Brennstoff erreicht ist. Wenn die Einspritzung des Reduktionsmittels den Abgasfluss von mager auf fett übergehen lässt, kann sowohl ein erwünschter Lambda-Wert als auch eine erwünschte Entschwefelungstemperatur im Wesentlichen konstant gehalten werden, und zwar durch Variieren von zumindest der Abgasflussrate in Verbindung mit der Reduktionsmittelflussrate während der Entschwefelung. Entsprechend kann die Temperatursteigerung, die der Einspritzung von Reduktionsmittel zuzuordnen ist (wodurch ein Katalysator-Lambda-Wert von weniger als 1 erreicht wird) versetzt bzw. ausgeglichen werden durch Verringerung der Abgasflussrate durch den Entschwefelungsschenkel während der Entschwefelung.
Während des Betriebes kann die Steuervorrichtung 18 Informationen verwenden, die vom Sensor 32 und/oder vom Motorsensor 34 gesandt wurden, und zwar in Verbindung mit einem Algorithmus oder anderen voreingestellten Kriterien, um zu bestimmen, ob die NOx-Absorptionseinrichtung 30 mit Schwefelverbundstoffen gesättigt worden ist und eine Entschwefelung benötigt. Beispielsweise kann der Algorithmus fähig sein, die Menge des NOx zu bestimmen, die von dem Motor erzeugt wird, und zwar basierend auf der Laufzeit des Motors 10, basierend auf der Motorbelastung, der Motordrehzahl, der Motortemperatur und/oder irgendeines anderen Motorsteuerparameters. Durch Messung der Teile pro Million (ppm) von NOx, die durch die jeweilige NOx-Absorptionseinrichtung 30 abgegeben werden, und zwar in Verbindung mit dem bekannten Regenerationszeitplan der NOx-Absorptionseinrichtung 30, kann die Steuervorrichtung 18 die Menge des Schwefels bestimmen, die in dem Katalysatormaterial gespeichert ist.
Sobald die Steuervorrichtung 18 bestimmt, dass es nötig ist, die NOx-Absorptionseinrichtung 30 zu desorbieren, wird die Steuervorrichtung 18 die Aufheizung des Oxidationskatalysators 28 auf seine Aktivierungstemperatur steuern. Diese "Aktivierungstemperatur" ist hier als die Temperatur definiert, bei der Sauerstoff beginnen wird, exotherm mit einem Reduktionsmittel in Anwesenheit der Materialien des Oxidationskatalysators 28 zu reagieren. Diese Temperatur ist typischerweise im Bereich von ungefähr 200°C bis ungefähr 250°C und kann viel niedriger als die Verbrennungstemperatur der meisten Reduktionsmittel sein. Sobald der Oxidationskatalysator 28 seine Aktivierungstemperatur erreicht hat, wird Sauerstoff beginnen, exotherm mit dem Reduktionsmittel zu reagieren, das in dem Abgasfluss auf der Oberfläche der Materialien des Oxidationskatalysators 28 vorhanden ist. Diese exotherme Reaktion kann gesteuert werden, um genügend Energie zur Aufheizung der NOx-Absorptionseinrichtung 30 auf die erwünschte Entschwefelungstemperatur zu erzeugen. Wie hier verwendet, ist der Ausdruck "Entschwefelungstemperatur" als die Temperatur der NOx-Absorptionseinrichtung 30 während der Entschwefelung definiert. Die NOx-Absorptionsvorrichtung 30 wird durch Konvektion aufgeheizt, wenn der Ab gasfluss von dem Oxidationskatalysator 28 zur NOx-Absorptionseinrichtung 30 läuft, und die Entschwefelungstemperatur kann beispielsweise bestimmt werden durch Abfühlen der Temperatur eines Abgasflusses stromabwärts der NOx-Absorptionseinrichtung 30 während der Entschwefelung. Wie oben erwähnt, ist diese erwünschte Entschwefelungstemperatur im Bereich von ungefähr 500°C bis ungefähr 800°C.
Die Steuervorrichtung 18 kann auf dem Sensor 32 beruhen, um die geeignete Temperatur des Oxidationskatalysators 28 basierend auf der abgefühlten Temperatur des Abgasflusses stromabwärts der NOx-Absorptionseinrichtung 30 zu detektieren. Alternativ kann das Filtersystem 12 einen zusätzlichen Sensor in enger Nähe zum Oxidationskatalysator 28 aufweisen, der konfiguriert ist, um diese Temperatur abzufühlen.
Um den Oxidationskatalysator 28 auf seine Aktivierungstemperatur in Situationen aufzuheizen, wo die Temperatur des Oxidationskatalysators 28 unter der erwünschten Aktivierungstemperatur ist, kann die Steuervorrichtung 18 den Motor 10 steuern, um die Temperatur des erzeugten Abgases zu steigern. Die Temperatur des Oxidationskatalysators 28 wird somit auf seine Aktivierungstemperatur durch einfache Konvektion gesteigert, wenn die Temperatur des Abgases gesteigert wird. Beispielhafte Motorstrategien, die eingesetzt werden können, um die Temperatur des Abgases zu steigern, weisen beispielsweise eine Drosselsteuerung des Motors, eine Steigerung der Motorbelastung, einen Einsatz einer Abgasklappe und eine Einlassventilbetätigung auf. Jeder dieser Vorgänge kann es auch ermöglichen, dass die Steuervorrichtung 18 aktiv den Lambda-Wert am Motorausgang steuert, was die Motorverbrennung mehr oder wenige effizient macht. Wie hier verwendet, ist der Ausdruck "Lambda-Wert am Motorausgang" als das normierte Luft-Brennstoff-Verhältnis des Abgases definiert, wenn dies aus der Auslasssammelleitung 14 des Motors 10 austritt. Der Lambda-Wert am Motorausgang kann anders sein als der Lambda-Wert des Katalysators. Darüber hinaus sei bemerkt, dass der Lambda-Wert des Katalysators (Katalysator-Lambda-Wert) sich nicht als ein Ergebnis des Reduktionsmittels verändert, das in dem abgebrannten Abgasfluss enthalten ist, und dass der Katalysator-Lambda-Wert mager (größer als 1) während dieses Voraufwärmungsschrittes sein wird.
In Situationen, wo der Motor 10 unter schwerer Belastung für längere Zeitperioden gearbeitet hat, kann die Temperatur des Oxidationskatalysators 28 schon gleich der erwünschten Aktivierungstemperatur oder größer als diese sein. In solchen Situationen können die oben erwähnten Motorstrategien nicht erforderlich sein. In Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung, wo ein Brenner anstelle eines Oxidationskatalysators 28 verwendet wird, kann der Vorwärmungsschritt weggelassen werden.
Sobald der Oxidationskatalysator 28 die erwünschte Aktivierungstemperatur erreicht hat, kann die Steuervorrichtung 18 Elemente des Filtersystems 12 steuern, um die NOx-Absorptionseinrichtung 30 auf die erwünschte oben erwähnte Entschwefelungstemperatur aufzuheizen. Um die Gesamtzeit zu reduzieren, die erforderlich ist, um einen Schenkel 16, 22 des Filtersystems 12 zu desorbieren, kann es wünschenswert sein, die NOx-Absorptionseinrichtung 30 so schnell und so gleichmäßig wie möglich aufzuheizen. Wenn man einen mageren Abgasfluss (Lambda größer als 1) hat, kann dies bei einer schnellen und gleichmäßigen Aufheizung helfen. Es sei bemerkt, dass die NOx-Absorptionseinrichtung 30 auf die Entschwefelungstemperatur durch Konfektion und Strahlung aufgeheizt werden kann. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 18 die Düsen 26 steuern, um Reduktionsmittel stromaufwärts des Oxidationskatalysators 28 mit einer erwünschten Reduktionsmittelflussrate und für eine erwünschte Zeitdauer einzuspritzen. Die Steuervorrichtung 18 kann auch eine Flussrate des Abgasflusses durch den Entschwefelungsschenkel steuern. Wenn Wärme durch die exotherme Reaktion in dem Oxidationskatalysator abgegeben wird, kann der Abgasfluss durch Konvektion zumindest einen Teil dieser Wärme auf die NOx-Absorptionseinrichtung 30 übertragen.
Die erwünschte Flussrate des Reduktionsmittels zur Aufheizung der NOx-Absorptions-Einrichtung 30 kann durch einen oder mehrere voreingestellte Einspeisungssteueralgorithmen in der Steuervorrichtung 18 gesteuert werden. Die Steuervorrichtung 18 kann Daten, die beispielsweise vom Motorsensor 34 abgefühlt wurden, in die Algorithmen eingeben. Solche Daten können die Motordrehzahl, die Motorbelastung, die Motorlaufzeit und/oder Motortemperaturinformationen aufweisen, sind jedoch nicht darauf eingeschränkt. Die Steuervorrichtung 18 kann dann die Flussrate berechnen, die nötig ist, um eine erwünschte Entschwefelungstemperatur in der kürzesten Zeitdauer zu erreichen. Diese Berechnung kann von der Größe und Art des Motors 10 und von den Charakteristiken des Oxidationskatalysators 28 und der NOx-Absorptionseinrichtung 30 abhängen. Alternativ kann eine Rückmeldung vom Sensor 32 stromabwärts der NOx-Absorptionseinrichtung 30 als eine Algorithmuseingabe verwendet werden, um die Flussrate des Reduktionsmittels zu steuern. Beispielsweise kann der Sensor 32 die Abgasflusstemperatur, die Abgasflussrate und/oder eine andere Abgasflusscharakteristik messen, die in der Technik bekannt ist. Diese Charakteristiken können beispielsweise der Temperatur der NOx-Absorptionseinrichtung 30 entsprechen. In ähnlicher Weise kann die Dauer der Einspritzung auch entweder durch die Einspeisungssteueralgorithmen oder durch die Rückkoppelung vom Sensor 32 gesteuert werden.
Die erwünschte Flussrate des Abgases durch den Entschwefelungsschenkel zur Aufheizung der NOx-Absorptionseinrichtung 30 kann gesteuert werden durch Manipulation des Ventilmechanismus 24 in dem jeweiligen Schenkel. Im Allgemeinen wird der Ventilmechanismus 24 in einer vollständig offenen Position bleiben, während die NOx-Absorptionseinrichtung 30 auf die erwünschte Entschwefelungstemperatur aufgeheizt wird. Die Steuervorrichtung 18 kann die Abgasflussrate durch den Entschwefelungsschenkel maximieren, um die Temperatur der NOx-Absorptionseinrichtung 30 auf die Entschwefelungstemperatur so schnell wie möglich zu steigern.
Wenn man die NOx-Absorptionseinrichtung 30 auf die erwünschte Entschwefelungstemperatur aufheizt, können jedoch die Filtersystembedingungen auch so gesteuert werden, dass im Wesentlichen das gesamte eingespritzte Reduktionsmittel stromaufwärts der NOx-Absorptionseinrichtung 30 oxidiert werden kann. Beispielsweise kann die Flussrate des Abgases durch den Entschwefelungsschenkel begrenzt werden, um sicher zu stellen, dass das eingespritzte Reduktionsmittel vollständig im Oxidationskatalysator 28 oxidiert. Die Steuervorrichtung 18 kann die Abgasflussrate zumindest teilweise durch Schließen des Ventilmechanismus 24 des Entschwefelungsschenkels begrenzen. Die Begrenzung der Abgasflussrate kann die Verweilzeit des Abgasflusses in dem Oxidationskatalysator 28 vergrößern, wodurch dem eingespritzten Reduktionsmittel mehr Zeit gegeben wird, dort zu reagieren und wodurch sicher gestellt wird, dass keiner der Kohlenwasserstoffe, die in dem Reduktionsmittel enthalten sind, die NOx-Absorptionseinrichtung 30 in einem Magerbetriebszustand erreichen kann. Diese vollständige Oxidation am Oxidationskatalysator 28 kann dabei helfen, stark lokalisierte Temperaturen an den Katalysatormaterialien der NOx-Absorptionseinrichtung 30 zu eliminieren, die durch Reduktionsmittelpartikel bewirkt werden, die mit dem Sauerstoff darauf reagieren, und dies kann das Ausmaß der Zersetzung des Katalysatormaterials mit der Zeit reduzieren. Als eine Folge der vollständigen Oxidation kann die NOx-Absorptionseinrichtung 30 im Wesentlichen auf der gleichen Temperatur sein, wie der Oxidationskatalysator 28. Es sei bemerkt, dass in manchen Situationen eine kleine Menge von Reduktionsmittel zu der NOx-Absorptionseinrichtung 30 laufen kann und darauf reagieren kann. In solchen Situationen kann die NOx-Absorptionseinrichtung 30 auf einer geringfügig höheren Temperatur sein als der Oxidationskatalysator 28. Beispielsweise kann in solchen Situationen die NOx-Absorptionseinrichtung 30 um ungefähr 50°C heißer sein als der Oxidationskatalysator 28 aufgrund der exothermen Reaktion des Reduktionsmittels.
Sobald die NOx-Absorptionseinrichtung 30 die erwünschte Entschwefelungstemperatur erreicht hat, kann die Steuervorrichtung 18 die Flussrate des Reduktionsmittels steigern, das durch die Einspritzvorrichtung 24 eingespritzt wird, um einen fetten Fluss des Abgases durch den Entschwefelungsschenkel zu erzeugen, und um einen Katalysator-Lambda-Wert von ungefähr 0,9 zu erhalten. Wenn die erwünschte Entschwefelungstemperatur und der Katalysator-Lambda-Wert erreicht worden sind, kann die Entschwefelung bei der NOx-Absorptionseinrichtung 30 beginnen.
Während der Entschwefelung wird eine exotherme Oxidationsreaktion beim Oxidationskatalysator 28 auftreten. Die Teiloxidationsreaktion wird Kohlenmonoxid und Wasserstoff erzeugen, sobald der Fluss durch den Entschwefelungsschenkel fett gemacht wird. Das erzeugte Kohlenmonoxid und der Wasserstoff können bei der Entfernung von beispielsweise Schwefelverbundstoffen aus den NOx-Absorptionseinrichtungskatalysatormaterialien bei den Entschwefelungstemperaturen helfen.
Der Sensor 32 stromabwärts der NOx-Absorptionseinrichtung 30 kann beispielsweise die Menge des Schwefels oder der Schwefelverbundstoffe messen, die abgegeben werden, weiter den Katalysator-Lambda-Wert und die Temperatur des Abgasflusses, und kann Signale, die solche Informationen enthalten, an die Steuervorrichtung 18 senden. Die Steuervorrichtung 18 kann die Informationen über die Abgabe bzw. Lösung von Schwefel verwenden, um die erforderliche Dauer des Entschwefelungsprozesses zu bestimmen. Alternativ kann die Steuervorrichtung 18 die erforderliche Dauer basierend auf einem oder mehreren der voreingestellten Einspeisungssteueralgorithmen berechnen, die oben erwähnt wurden. Zusätzlich kann die Steuervorrichtung 18 die Lambda- und Temperaturinformationen verwenden, um beispielsweise den Lambda-Wert am Motorausgang (Motorausgang-Lambda-Wert), die Abgasflussrate und/oder die Reduktionsmittelflussrate während der Entschwefelung zu modifizieren, um einen im Wesentlichen konstanten Katalysator-Lambda-Wert und eine konstante Entschwefelungstemperatur aufrecht zu erhalten.
Die Temperatursteigerung, die mit dem Erreichen des erwünschten Entschwefelungs-Lambda-Wertes von 0,9 assoziiert ist, kann stark die Kom ponenten des Filtersystems 12 schädigen, wenn der Abgasfluss von mager auf fett gesteuert wird. Beispielsweise haben theoretische Berechnungen gezeigt, dass eine Reduzierung des Katalysator-Lambda-Wertes von 1,5 auf 0,9 durch Einspritzung von Reduktionsmitteln in einen Abgasfluss bei Oxidationskatalysatoraktivierungstemperaturen eine Temperatursteigerung von ungefähr 800°C zur Folge haben kann. Wenn somit die Teiloxidation in dem Oxidationskatalysator 28 stattfindet, muss die erzeugte Wärme durch Kühlung des Entschwefelungsschenkels versetzt bzw. ausgeglichen werden, um die Entschwefelungstemperatur im Wesentlichen während der Entschwefelung konstant zu halten. Um dies zu erreichen, kann die Steuervorrichtung 18 beispielsweise den Motorausgang-Lambda-Wert, die Flussrate des eingespritzten Reduktionsmittels und/oder die Flussrate durch den Entschwefelungsschenkel steuern, um den Katalysator-Lambda-Wert bei ungefähr 0,9 konstant zu halten, und die NOx-Absorptionseinrichtungstemperatur bei ungefähr 750°C konstant zu halten. Diese Variablen können über irgendeinen Bereich des Motorbetriebs gesteuert werden, um den Katalysator-Lambda-Wert und die NOx-Absorptionseinrichtungstemperatur während der Entschwefelung konstant zu halten. Es sei bemerkt, dass zumindest ein Teil des Abgasflusses des Motors 10 kontinuierlich durch den Entschwefelungsschenkel während der Entschwefelung fließen wird. Die Steuervorrichtung 18 wird den Ventilmechanismus 24 des Entschwefelungsschenkels steuern, so dass dieser teilweise offen bleibt, um diesen kontinuierlichen Fluss zu erleichtern.
Der Motorausgang-Lambda-Wert kann aktiv durch eine Anzahl von oben besprochenen Motorstrategien gesteuert werden. Jede dieser Strategien kann nützlich sein bei der Verringerung der Konzentration von Sauerstoff, der in dem Abgasfluss vorhanden ist, wodurch der Motorausgang-Lambda-Wert reduziert wird. Wenn man dies so tut, können jedoch diese Strategien den Wirkungsgrad des Motors 10 verschlechtern. Während somit ein typischer Motorausgang-Lambda-Wert ungefähr 2,0 sein kann, kann es nicht möglich sein, den erwünschten Entschwefelungs-Lambda-Wert von 0,9 al leine durch Motorsteuerstrategien ohne schädliche Beeinflussung der Motorleistung zu erreichen.
Statt dessen kann in Verbindung mit den zuvor erwähnten Motorstrategien die Flussrate des eingespritzten Reduktionsmittels gesteigert werden, und die Abgasflussrate in dem Entschwefelungsschenkel kann entsprechend verringert werden, um den erwünschten Entschwefelungs-Lambda-Wert zu erhalten. Es sei bemerkt, dass wenn die Abgasflussrate im Entschwefelungsschenkel verringert wird, die NOx-Absorptionseinrichtungstemperatur aufgrund der Konvektion und der Abstrahlung des Abgassystems abnehmen wird, und der Katalysator-Lambda-Wert abnehmen wird. Es sei auch bemerkt, dass wenn die Reduktionsmittelflussrate gesteigert wird, der Katalysator-Lambda-Wert abnehmen wird. Jedoch kann in einer fetten Umgebung die NOx-Absorptionseinrichtungstemperatur von der Abgasflussrate in den Entschwefelungsschenkel abhängen und kann abhängig von dem vorherigen Katalysator-Lambda-Wert zunehmen oder abnehmen. Wenn beispielsweise die Abgasflussrate in dem Entschwefelungsschenkel gesteigert wird, kann die NOx-Absorptionseinrichtungstemperatur auch zunehmen, und die Brennstoffflussrate kann entsprechend gesteigert werden, um den Katalysator-Lambda-Wert konstant zu halten. Somit kann durch Steigerung oder Verringerung der Abgasflussrate in dem Entschwefelungsschenkel, und entsprechend durch Steigerung oder Verringerung der Brennstoffflussrate die Steuervorrichtung 18 den Katalysator-Lambda-Wert konstant auf einem erwünschten Entschwefelungsniveau halten, während sie die NOx-Absorptionseinrichtungstemperatur steuert.
Zusätzlich zu dem oben beschriebenen Verfahren sei bemerkt, dass die Entschwefelungstemperatur auch gesteuert werden kann durch Verringerung des Katalysator-Lambda-Wertes auf weniger als den Wert von 0,9, der oben beschrieben wurde. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann der Katalysator-Lambda-Wert auf 0,5 reduziert werden, und zwar durch Steigerung eines Flusses von Reduktionsmittel durch den Entschwefelungsschenkel. In einem solchen Ausführungsbeispiel kann das Reduktionsmittel die Entschwefelungstemperatur durch eine endotherme Dampfreformationsreaktion verringern, die in der Technik bekannt ist. Bei einer solchen Reaktion kann sich das Reduktionsmittel mit H₂O zusammensetzen, um beispielsweise CO und H₂ zu bilden.
Sobald die Entschwefelung vollendet worden ist, wird die Steuervorrichtung 18 die Düsen 26 steuern, um die Einspritzung von Reduktionsmittel zu stoppen, und wird gestatten, dass die NOx-Absorptionseinrichtung 30 sich abkühlt. Da der Entschwefelungsvorgang in einer fetten Umgebung auftritt, werden die Reduktionspartikel auf den Katalysatormaterialien der NOx-Absorptionseinrichtung 30 bleiben, nachdem die Entschwefelung vollständig ist. Um somit einen Schaden an der NOx-Absorptionseinrichtung 30 zu verhindern, wird der Fluss durch den Entschwefelungsschenkel während dieses Abkühlungsschrittes minimiert. Beispielsweise kann der Ventilmechanismus 24 direkt folgend auf die Entschwefelung gesteuert werden, um langsam Abgas vom Motor 10 einzuspeisen. Sauerstoff wird somit langsam die NOx-Absorptionseinrichtung 30 des Entschwefelungsschenkels berühren und beginnen, die darin vorhandenen Reduktionsmittelpartikel abzubrennen. Die Steuervorrichtung 18 wird die Wärme ausgleichen, die von der exothermen Verbrennung der Reduktionspartikel erzeugt wird, und auch die Abkühlung der NOx-Absorptionseinrichtung 30 durch Konvektion und Strahlung.
Alternativ kann die Steuervorrichtung 18 den Ventilmechanismus 24 steuern, so dass er für ungefähr zwei Minuten während der Zeit geschlossen bleibt, während der der gesamte Abgasfluss durch den Nicht-Entschwefelungsschenkel fließen kann, und der NOx-Absorptionseinrichtung 30 kann gestattet sein, abzukühlen. Ein Abgasfluss durch den Entschwefelungsschenkel kann rampenförmig in konstanter oder stufenartiger Weise aufwärts gehen. Sobald der Entschwefelungsschenkel abgekühlt ist und vollständig für den Abgasfluss geöffnet ist, kann der Entschwefelungsprozess in einem weiteren Schenkel 16, 22 des Filtersystems 12 beginnen.
Wie oben erklärt, und wie in 2 gezeigt, kann ein Ausführungsbeispiel des offenbarten Verfahrens die Aufnahme von Daten (Schritt 36) von dem Filtersystem 12 aufweisen. Die Daten können unter Verwendung des Motorsensors 34 und/oder des Sensors 32 aufgenommen werden. Die Daten können an die Steuervorrichtung 18 gesandt werden und in mindestens einen voreingestellten Algorithmus eingegeben werden, um zu bestimmen, ob eine Entschwefelung erforderlich ist (Schritt 38). Wenn keine Entschwefelung erforderlich ist (Schritt 38: nein), kann die Datenaufnahme andauern (Schritt 36). Wenn eine Entschwefelung erforderlich ist (Schritt 38: ja), kann die Steuervorrichtung 18 eine Anzahl von Motorstrategien verwenden, um den Oxydationskatalysator 28 auf eine erwünschte Aktivierungstemperatur aufzuheizen (Schritt 40). Sobald die Aktivierungstemperatur erreicht worden ist, kann die Steuervorrichtung 18 Elemente des Filtersystems 12 steuern, um die NOx-Absorptionseinrichtung 30 auf eine erwünschte Entschwefelungstemperatur aufzuheizen (Schritt 42). Wie oben beschrieben, kann diese Aufheizung das Ergebnis einer exothermen Oxydationsreaktion an dem Oxydationskatalysator 28 sein. Die Düsen 26 und/oder die Ventilmechanismen 24 in dem Entschwefelungsschenkel können gesteuert werden, um diese Reaktion zu erleichtern.
Sobald die Entschwefelungstemperatur in der NOx-Absorptionseinrichtung 30 erreicht worden ist, kann die Steuervorrichtung die Einspritzung des Reduktionsmittels steuern, um einen erwünschten Entschwefelungs-Lambda-Wert zu erreichen (Schritt 44). Dieser Lambda-Wert kann eine fette Flussumgebung anzeigen und kann ungefähr 0,9 sein. Bei diesen Bedingungen kann die Entschwefelung in dem Entschwefelungsschenkel beginnen.
Die Sensoren 32, 34 können weiter Daten aufnehmen (Schritt 46) und können die Daten an die Steuervorrichtung 18 während der Entschwefelung senden. Die Steuervorrichtung 18 kann die Daten in die Algorithmen eingeben, die oben erwähnt wurden, um beispielsweise zu bestimmen, ob irgendeiner der Filtersystemparameter zu modifizieren ist, um den Katalysator-Lambda-Wert und die Entschwefelungstemperatur während der Entschwefe lung konstant zu halten. Um diese Variablen konstant zu halten kann die Steuervorrichtung 18 die Modifikation des Motorausgang-Lambda-Wertes, die Reduktionsmittelflussrate und/oder die Abgasflussrate während der Entschwefelung steuern (Schritt 48). Die Steuervorrichtung 18 kann auch unter Verwendung dieser Daten bestimmen, ob die Entschwefelung vollendet ist (Schritt 50). Wenn die Entschwefelung nicht vollendet ist (Schritt 50: nein), kann die Datenaufnahme andauern (Schritt 46). Wenn die Entschwefelung vollendet ist, kann die Steuervorrichtung 18 die Abkühlung der NOx-Absorptionseinrichtung 30 steuern (Schritt 52).
Andere Ausführungsbeispiele der Offenbarung werden dem Fachmann aus einer Betrachtung der Beschreibung und der praktischen Ausführung der hier offenbarten Erfindung offensichtlich werden. Beispielsweise kann das Filtersystem 12 weiter einen Nachreinigungskatalysator aufweisen, der konfiguriert ist, um die Schwefelverbundstoffe zu oxidieren, die aus der NOx-Absorptionseinrichtung 30 abgegeben wurden. Der Nachreinigungskatalysator kann stromabwärts der Schenkel 16, 22 angeordnet sein, und kann konfiguriert sein, um eine Belieferung mit Sauerstoff von mindestens einem der Schenkel 16, 22 aufzunehmen, um dabei zu helfen, die Schwefelverbundstoffe zu oxidieren.
Es ist beabsichtigt, dass die Beschreibung und die Beispiele nur als beispielhaft angesehen werden, wobei der wahre Umfang der Erfindung durch die folgenden Ansprüche gezeigt wird.

Claims

Verfahren zur Entfernung von Schwefel aus einem Filtersystem (12) eines Motors (10), das aufweist, kontinuierlich einen Abgasfluss durch einen Entschwefelungsschenkel des Filtersystems (12) während der Entschwefelung zu leiten; mindestens eine Charakteristik des Abgasflusses abzufühlen; und eine Flussrate des Abgasflusses während der Entschwefelung ansprechend auf das Abfühlen zu modifizieren.
Verfahren nach Anspruch 1, welches weiter aufweist, einen Reduktionsmittelfluss in den Abgasfluss einzuspritzen.
Verfahren nach Anspruch 2, welches weiter aufweist, eine Flussrate des Reduktionsmittels ansprechend auf die Abfühlung zu modifizieren.
Verfahren nach Anspruch 3, welches weiter aufweist, eine erwünschte Entschwefelungstemperatur während der Entschwefelung aufrecht zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die erwünschte Entschwefelungstemperatur im Bereich von ungefähr 500°C bis ungefähr 800°C ist.
Verfahren nach Anspruch 3, welches weiter aufweist, einen erwünschten Katalysator-Lambda-Wert während der Entschwefelung aufrecht zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der erwünschte Katalysator-Lambda-Wert ungefähr 0,9 ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Charakteristik des Abgasflusses eine Abgasflusstemperatur oder ein Katalysator-Lambda-Wert oder eine Abgasflussrate ist.
Filtersystem (12) mit Entschwefelungsfähigkeiten, welches Folgendes aufweist: einen ersten Schenkel (16); und einen zweiten Schenkel (22), wobei mindestens einer der Schenkel (16, 22) einen Ventilmechanismus (24) aufweist, der konfiguriert ist, um einen Teil eines Abgasflusses von einem Motor (10) durch den jeweiligen Schenkel (16, 22) zu leiten, wobei der Ventilmechanismus (24) eine Flussrate des Teils während der Entschwefelung ansprechend auf eine abgefühlte Temperatur modifiziert.
System (12) nach Anspruch 9, welches weiter eine Steuervorrichtung (18) in Verbindung mit dem Ventilmechanismus (24) von jedem Schenkel (16, 22) aufweist, und konfiguriert ist, um die Ventilmechanismen (24) zu steuern.