DE102010037019A1

DE102010037019A1 - Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor und Entschwefelungsverfahren für dasselbe

Info

Publication number: DE102010037019A1
Application number: DE102010037019A
Authority: DE
Inventors: Jin Ha Lee; Jin Woo Suwon Park; Hyokyung Yongin Lee; Sang-Min Yongin Lee; Jun Sung Yongin Park
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2009-12-02
Filing date: 2010-08-17
Publication date: 2011-06-09
Also published as: KR20110062149A; KR101048112B1; US8528321B2; US20110126513A1

Abstract

Ein Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor und ein Entschwefelungsverfahren für dasselbe stellen die Reinigungsleistung eines Entstickungskatalysators durch Entfernen von Schwefel, mit dem der Entstickungskatalysator in einem Abgassystem vergiftet wurde, wieder her. Das Abgasreinigungssystem kann aufweisen: eine Abgasleitung, durch welche ein Abgas strömt, welches in einem Verbrennungsmotor erzeugt wird, der einen ersten Injektor aufweist, der Kraftstoff in eine Verbrennungskammer einspritzt, einen zweiten Injektor, welcher an der Abgasleitung montiert ist und zusätzlich Kraftstoff einspritzt, einen Partikelfilter, welcher an der Abgasleitung stromabwärts des zweiten Injektors montiert ist und Partikelmaterial (PM), welches in dem Abgas enthalten ist, filtert, einen Entstickungskatalysator, welcher in der Abgasleitung stromabwärts des Partikelfilters montiert ist und Stickoxid, welches in dem Abgas enthalten ist, reduziert, sowie einen Regler/Steuerabschnitt, der eine Entschwefelung des Entstickungskatalysators durchführt, wenn während der Regeneration des Partikelfilters eine Entschwefelungs-Eintritts-Bedingung und eine Entschwefelungs-Bedingung erfüllt sind.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität und den Vorteil der koreanischen Patentanmeldung mit der Nummer 10-2009-0118741 , die am 2. Dezember 2009 beim koreanischen Amt für geistiges Eigentum eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt durch diese Bezugnahme für alle Zwecke hierin mitaufgenommen ist.
Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor sowie ein Entschwefelungsverfahren für dasselbe. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor sowie ein Entschwefelungsverfahren für dasselbe, mit dem die Reinigungsleistung eines Entstickungskatalysators wiedererlangt wird durch Entfernen des Schwefels, mit dem der Entstickungskatalysator in einem Abgassystem vergiftet wurde.
Beschreibung verwandter Technik
Üblicherweise wird Abgas, welches aus einem Motor heraus und durch einen Abgaskrümmer strömt, in einen katalytischen Umwandler gelenkt, welcher an einer Abgasleitung montiert ist, und darin gereinigt. Anschließend wird der Abgaslärm reduziert, während das Abgas durch einen Auspuffdämpfer strömt, und dann wird das Abgas durch ein Endrohr hindurch in die Umgebungsluft ausgestoßen. Der katalytische Umwandler reinigt in dem Abgas enthaltene Schadstoffe. Darüber hinaus ist ein Partikelfilter zum Fangen von Partikelmaterial (PM), welches in dem Abgas enthalten ist, in der Abgasleitung montiert.
Ein Entstickungskatalysator (De-NOx-Katalysator) ist eine Art eines solchen katalytischen Umwandlers und reinigt in dem Abgas enthaltene Stickoxide. Wenn ein Reduktionsmittel wie zum Beispiel Harnstoff, Ammoniak, Kohlenstoffmonoxid und Kohlenwasserstoff (HC) dem Abgas zugeführt wird, wird das in dem Abgas enthaltene Stickoxid in dem De-NOx-Katalysator durch eine Oxidations-Reduktions-Reaktion mit dem Reduktionsmittel reduziert.
Seit kurzem wird ein Mager-NOx-Falle(LNT)-Katalysator als ein derartiger De-NOx-Katalysator verwendet. Der LNT-Katalysator absorbiert das in dem Abgas enthaltene Stickoxid, wenn der Motor in einer mageren Atmosphäre betrieben wird, und gibt das absorbierte Stickoxid frei, wenn der Motor in einer fetten Atmosphäre betrieben wird.
Da jedoch das Material, welches das Stickoxid in dem Entstickungskatalysator absorbiert, ein Alkalimaterial ist, absorbiert das Material Oxide des Schwefels (Material, in/zu dem Schwefelkomponenten, welche in einem Kraftstoff oder in einem Motoröl enthalten sind, oxidiert sind) sowie in dem Abgas enthaltenes Stickoxid. Die Schwefelvergiftung des Entstickungskatalysators verschlechtert dessen Reinigungseffizienz. Daher ist eine Entschwefelung des Entstickungskatalysators erforderlich.
Gemäß einem herkömmlichen Entschwefelungsverfahren für ein Abgasreinigungssystem wird eine Entschwefelung des Entstickungskatalysators (Entstickungskatalysator vom Stickoxidabsorptionstyp) durchgeführt, nachdem der Partikelfilter regeneriert ist/wurde. Das heißt, die Entschwefelung des Entstickungskatalysators wird bei einer heißen Umgebung durchgeführt, verursacht durch Wärme, welche erzeugt wird, wenn der Partikelfilter regeneriert wird.
Gemäß dem herkömmlichen Entschwefelungsverfahren für ein Abgasreinigungssystem können die Regeneration des Partikelfilters und die Entschwefelung des Entstickungskatalysators nicht simultan durchgeführt werden. Der Grund hierfür ist, dass eine große Menge von Sauerstoff bei der Regeneration des Partikelfilters notwendig ist, jedoch die Entschwefelung des Entstickungskatalysators bei einer fetten Atmosphäre erfolgt, welcher es an Sauerstoff mangelt. Daher wird die Entschwefelung des Entstickungskatalysators durchgeführt, nachdem die Regeneration des Partikelfilters beendet ist. Üblicherweise wird der Partikelfilter für 10 bis 20 Minuten regeneriert, und der Entstickungskatalysator wird für 15 bis 30 Minuten entschwefelt. Daher erfolgt die Nacheinspritzung von Kraftstoff in die Verbrennungskammer für die Regeneration und die Entschwefelung für eine Dauer von 25 bis 50 Minuten. Daher kann sich die Kraftstoffersparnis bzw. der Kraftstoffverbrauch erheblich verschlechtern.
Darüberhinaus verändert sich das Motordrehmoment, wenn der Kraftstoff in die Verbrennungskammer nacheingespritzt wird. Um eine Änderung des Motordrehmoments zu vermeiden, können die Kraftstoffersparnis und die Fahrleistung verschlechtert werden/sein.
Ferner können eine große Menge von PM und eine Ölverdünnung auftreten, wenn der Kraftstoff in die Verbrennungskammer nacheingespritzt wird.
Die in diesem Hintergrundabschnitt offenbarte Information dient lediglich dem besseren Verständnis des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und sollte nicht verstanden werden als eine Würdigung oder irgendeine Form von Vorschlag, dass diese Information den Stand der Technik bildet, der Fachleuten bereits bekannt ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um ein Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor sowie ein Entschwefelungsverfahren für dasselbe bereitzustellen, welche Vorteile des Verkürzens einer Zeitspanne, welche für die Entschwefelung notwendig ist, und des Minimierens des Kraftstoffverbrauchs als eine Folge davon aufweisen, dass die Entschwefelung eines Entstickungskatalysators durchgeführt wird, wenn eine Entschwefelungs-Eintritts-Bedingung und eine Entschwefelungs-Bedingung während einer Regeneration des Partikelfilters erfüllt sind.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um ein Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor und ein Entschwefelungsverfahren für dasselbe bereitzustellen, welche weitere Vorteile dahingehend aufweisen, dass das Motordrehmoment nicht verändert werden muss und eine Ölverdünnung nicht auftritt, da die Entschwefelung des Entstickungskatalysators durch zusätzliches Einspritzen von Kraftstoff erfolgt und der Kraftstoff über einen an einer Abgasleitung montierten Injektor zusätzlich eingespritzt wird.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf ein Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor gerichtet, welches eine Abgasleitung, durch welche ein Abgas strömt, welches von einem Verbrennungsmotor erzeugt wird, der einen ersten Injektor aufweist, welcher Kraftstoff in die Verbrennungskammer einspritzt, einen zweiten Injektor, welcher an der Abgasleitung montiert ist und zusätzlich Kraftstoff einspritzt, einen Partikelfilter, welcher an der Abgasleitung stromabwärts des zweiten Injektors montiert ist und in dem Abgas enthaltenes Partikelmaterial (PM) filtert, einen Entstickungskatalysator, welcher an der Abgasleitung stromabwärts des Partikelfilters montiert ist und in dem Abgas enthaltenes Stickoxid reduziert, und einen Regelungs- oder Steuerabschnitt aufweisen kann, welcher eine Entschwefelung des Entstickungskatalysators durchführt, wenn eine Entschwefelungs-Eintritts-Bedingung und eine Entschwefelungs-Bedingung während der Regeneration des Partikelfilters erfüllt sind.
Die Regeneration des Partikelfilters kann beginnen, wenn eine Druckdifferenz zwischen einem vorderen Ende und einem hinteren Ende des Partikelfilters größer oder gleich einem ersten vorbestimmten Druck ist.
Die Regeneration des Partikelfilters kann durch eine Nacheinspritzung des ersten Injektors oder eine zusätzliche Einspritzung des zweiten Injektors erfolgen.
Die Entschwefelungs-Eintritts-Bedingung kann erfüllt sein, wenn seit einem Regenerationsstartpunkt des Partikelfilters eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist, wenn eine PM-Menge in dem Partikelfilter kleiner ist als eine vorbestimmte PM-Menge oder wenn die Druckdifferenz zwischen dem vorderen Ende und dem hinteren Ende des Partikelfilters kleiner ist als ein zweiter vorbestimmter Druck.
Die Entschwefelungs-Bedingung kann erfüllt sein, wenn eine in dem Entstickungskatalysator angehäufte Schwefelvergiftungsmenge größer ist als eine vorbestimmte Vergiftungsmenge.
Die Vergiftungsmenge von in dem Entstickungskatalysator angehäuftem Schwefel kann basierend auf zumindest einer von der Motorbetriebszeit, dem Kraftstoffverbrauch und dem Motorölverbrauch, welcher gemäß dem Motorbetriebsverlauf abgeschätzt wird, abgeschätzt werden.
Die Entschwefelung des Entstickungskatalysators kann durch zusätzliches Einspritzen des Kraftstoffs mittels des zweiten Injektors sowie durch Wiederholen einer mageren Atmosphäre und einer fetten Atmosphäre des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses erfolgen.
Die Entschwefelung des Entstickungskatalysators kann bei einer heißen Umgebung durchgeführt werden, welche verursacht wird durch Wärme, welche während der Regeneration des Partikelfilters erzeugt wird.
Das Abgasreinigungssystem kann ferner einen Kraftstoff-Crack-Katalysator aufweisen, der an der Abgasleitung zwischen dem zweiten Injektor und dem Entstickungskatalysator angeordnet ist, wobei der Kraftstoff-Crack-Katalysator eine Verdampfung des zusätzlich eingespritzten flüssigen Kraftstoffs begünstigt oder den zusätzlich eingespritzten Kraftstoff durch thermische Zersetzung in ein hochreaktives Reduktionsmittel umwandelt.
Der Entstickungskatalysator kann das in dem Abgas enthaltene Stickoxid absorbieren, das absorbierte Stickoxid infolge des zusätzlich eingespritzten Kraftstoffs freigeben und das Stickoxid durch eine Oxidations-Reduktions-Reaktion mit dem hochreaktiven Reduktionsmittel reduzieren.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf ein Entschwefelungsverfahren für ein Abgasreinigungssystem gerichtet, welches folgende Schritte aufweisen kann: Ermitteln, ob eine Regenerationsbedingung des Partikelfilters erfüllt ist, Durchführen der Regeneration des Partikelfilters, wenn die Regenerationsbedingung des Partikelfilters erfüllt ist, Ermitteln, ob eine Entschwefelungs-Eintritts-Bedingung und eine Entschwefelungs-Bedingung während der Regeneration des Partikelfilters erfüllt sind, und Durchführen der Entschwefelung des Entstickungskatalysators, wenn die Entschwefelungs-Eintritts-Bedingung und die Entschwefelungs-Bedingung erfüllt sind.
Ein noch anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf ein Entschwefelungsverfahren für ein Abgasreinigungssystem gerichtet, welches folgende Schritte aufweisen kann: Ermitteln, ob eine Regenerationsbedingung des Partikelfilters erfüllt ist, Durchführen der Regeneration des Partikelfilters, wenn die Regenerationsbedingung des Partikelfilters erfüllt ist, Ermitteln, ob eine Entschwefelungs-Bedingung während der Regeneration des Partikelfilters erfüllt ist, Ermitteln, ob eine Entschwefelungs-Eintritts-Bedingung erfüllt ist, wenn die Entschwefelungs-Bedingung erfüllt ist, und Durchführen der Entschwefelung des Entstickungskatalysators, wenn die Entschwefelungs-Eintritts-Bedingung erfüllt ist.
Die Regenerationsbedingung des Partikelfilters kann erfüllt sein, wenn eine Druckdifferenz zwischen einem vorderen Ende und einem hinteren Ende des Partikelfilters größer oder gleich einem ersten vorbestimmten Druck ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das Ermitteln/Bestimmen, ob die Entschwefelungs-Bedingung erfüllt ist, durchgeführt werden, wenn die Entschwefelungs-Eintritts-Bedingung erfüllt ist.
Gemäß anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Ermittlung, ob die Entschwefelungs-Eintritts-Bedingung erfüllt ist, durchgeführt werden, wenn die Entschwefelungsbedingung erfüllt ist.
Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben weitere Merkmale und Vorteile, welche ersichtlich sind aus oder im Detail beschrieben sind in der angehängten Zeichnung, welche hierin mitaufgenommen ist, sowie der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung, welche zusammen dazu dienen, bestimmte Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu beschreiben.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 ist eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen als Beispiel dienenden Abgasreinigungssystems für einen Verbrennungsmotor.
2 ist ein Blockdiagramm, welches eine Beziehung bzw. Verknüpfung der Eingänge und Ausgänge eines Reglers/Steuerabschnitts zeigt, welcher in einem erfindungsgemäßen als Beispiel dienenden Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor verwendet wird.
3 ist ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen als Beispiel dienenden Entschwefelungsverfahrens für ein Abgasreinigungssystem.
4 ist ein Flussdiagramm eines weiteren erfindungsgemäßen als Beispiel dienenden Entschwefelungsverfahrens für ein Abgasreinigungssystem.
Detaillierte Beschreibung
Im Folgenden wird im Detail Bezug genommen auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, von der Beispiele in der angehängten Zeichnung veranschaulicht und unten beschrieben sind. Während die Erfindung in Verbindung mit als Beispiel dienenden Ausführungsformen beschrieben ist, ist es verständlich, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu dienen soll, die Erfindung auf diese als Beispiel dienenden Ausführungsformen zu beschränken. Vielmehr soll die Erfindung nicht nur die als Beispiel dienenden Ausführungsformen abdecken, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und andere Ausführungsformen, welche in dem Geist und Umfang der Erfindung, wie sie durch die angehängten Ansprüche definiert ist, umfasst sein können.
Wie in 1 gezeigt, weist ein Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor einen Motor 10, eine Abgasleitung 20, eine Abgasrückführungs(AGR)-Vorrichtung 80, einen Kraftstoff-Crack-Katalysator 32, einen Partikelfilter 30, einen Entstickungskatalysator 40 und einen Steuerabschnitt/Regelungsabschnitt oder eine Steuereinheit/Regelungseinheit 50 auf.
Der Motor 10 verbrennt ein Luft-Kraftstoff-Gemisch, in dem Kraftstoff und Luft vermischt sind, um chemische Energie in thermische Energie umzuwandeln. Der Motor 10 ist mit einem Einlasskrümmer 18 verbunden, um die Luft in einer Verbrennungskammer 12 aufzunehmen, und ist ferner mit einem Abgaskrümmer 16 verbunden, so dass das in dem Verbrennungsprozess erzeugte Abgas in dem Abgaskrümmer 16 gesammelt und nach außen ausgestoßen wird. Ein erster Injektor 14 ist in der Verbrennungskammer 12 montiert, um den Kraftstoff in die Verbrennungskammer 12 einzuspritzen.
Hier ist beispielhaft ein Dieselmotor beschrieben, jedoch kann auch ein Mager-Benzinmotor verwendet werden. Für den Fall, dass ein Benzinmotor verwendet wird, strömt das Luft-Kraftstoff-Gemisch durch den Einlasskrümmer 18 in die Verbrennungskammer 12, und eine Zündkerze (nicht gezeigt) ist an einem oberen Abschnitt der Verbrennungskammer 12 montiert.
Darüberhinaus kann ein Motor mit verschiedenen Kompressionsverhältnissen verwendet werden, vorzugsweise einem Kompressionsverhältnis von kleiner oder gleich 16,5.
Die Abgasleitung 20 ist mit dem Abgaskrümmer 16 verbunden, um das Abgas an die Fahrzeugumgebung auszustoßen. Der Partikelfilter 30 und der Entstickungs(DE-NOx)-Katalysator 40 sind an der Abgasleitung 20 montiert, um Kohlenwasserstoff, Kohlenstoffmonoxid und Stickoxid zu entfernen, welche in dem Abgas enthalten sind.
Die Abgasrückführungs-Vorrichtung 80 ist an der Abgasleitung 20 montiert, und das von dem Motor 10 ausgestoßene Abgas strömt durch die Abgasrückführungs-Vorrichtung 80. Darüber hinaus ist die Abgasrückführungs-Vorrichtung 80 mit dem Einlasskrümmer 18 verbunden, um die Verbrennungstemperatur durch ein Mischen eines Teils des Abgases mit der Luft zu steuern/regeln. Eine derartige Steuerung/Regelung der Verbrennungstemperatur erfolgt durch Steuerung der Abgasmenge, welche dem Einlasskrümmer 18 zugeführt wird, mittels einer Steuerung des Steuerabschnitts 50.
Ein erster Sauerstoffsensor 25 ist stromabwärts der Abgasrückführungs-Vorrichtung 80 an der Abgasleitung 20 montiert und detektiert die Sauerstoffmenge in dem Abgas, welches durch die Abgasrückführungs-Vorrichtung 80 strömt.
Der zweite Injektor 90 ist stromabwärts der Abgasrückführungs-Vorrichtung 80 an der Abgasleitung 20 montiert, ist elektrisch mit dem Steuerabschnitt 50 verbunden und führt gemäß der Steuerung des Steuerabschnitts 50 eine zusätzliche Einspritzung von Kraftstoff in die Abgasleitung 20 durch.
Der Partikelfilter 30 ist stromabwärts des zweiten Injektors 90 an der Abgasleitung 20 montiert. Ein Kraftstoff-Crack-Katalysator ist stromaufwärts des Partikelfilters 30 vorgesehen. Dabei ist der Kraftstoff-Crack-Katalysator 32 zwischen dem zweiten Injektor 90 und dem DE-NOx-Katalysator 40 angeordnet. Hier ist der Kraftstoff-Crack-Katalysator 32 getrennt von dem Partikelfilter 30 bereitgestellt, jedoch kann der Kraftstoff-Crack-Katalysator 32 an einem vorderen Abschnitt des Partikelfilters 30 in Form einer Beschichtung vorgesehen sein.
Hier ist der Kraftstoff-Crack-Katalysator 32 separat von dem Partikelfilter 30 vorgesehen, jedoch kann der Kraftstoff-Crack-Katalysator 32 in Form einer Beschichtung an einem vorderen Abschnitt des Partikelfilters 30 bereitgestellt sein. Das heißt, der Kraftstoff-Crack-Katalysator 32 spaltet den Kettenring bzw. die Kette, der/die den Kohlenwasserstoff bildet, und zersetzt den Kraftstoff durch thermisches Cracken. Folglich steigt die effektive Reaktionsfläche des zusätzlich eingespritzten Kraftstoffes an, und hierdurch werden Kohlenwasserstoff mit hochreaktivem Sauerstoff (mit Sauerstoff angereicherter HC), CO und H₂ produziert.
Das thermische Cracken läuft wie folgt ab: C₁₆H₃₄ → 2n-C₈H₁₇* → n-C₆H₁₃* → n-C₄H₉* → C₂H₅* → C₂H₄ C₁₆H₃₄ → 8C₂H₄ + H₂
Hierbei steht * für ein Radikal.
Hier steht Kohlenwasserstoff für alle Komponenten, welche aus Kohlenstoff und Wasserstoff bestehen und im Abgas und im Kraftstoff enthalten sind.
Eine Partikelmaterial-Filtervorrichtung 30, welche eine Art von Partikelfilter 30 ist, ist stromabwärts des Kraftstoff-Crack-Katalysators 32 montiert und fängt Partikelmaterial (PM), welches in dem Abgas enthalten ist, welches durch die Abgasleitung 20 hindurch ausgestoßen wird. In dieser Beschreibung werden die Partikelmaterial-Filtervorrichtung 30 und der Partikelfilter 30 zur Beschreibung des gleichen Filters verwendet. Jedoch können anstelle der Verwendung der Partikelmaterial-Filtervorrichtung 30 andere Arten von Partikelfiltern 30 (zum Beispiel katalytische Partikelfilter (CPF)) verwendet werden.
Darüberhinaus kann ein Oxidationskatalysator in Form einer Beschichtung an dem Partikelfilter 30 vorgesehen sein. Ein derartiger Oxidationskatalysator oxidiert Kohlenwasserstoff und Kohlenstoffmonoxid, welche in dem Abgas enthalten sind, zu Kohlenstoffdioxid, und oxidiert ferner in dem Abgas enthaltenes Stickstoffmonoxid zu Stickstoffdioxid. Die Oxidationskatalysator-Beschichtung kann hauptsächlich an einem spezifischen Bereich des Partikelfilters 30 vorgesehen sein oder kann gleichmäßig an dem gesamten Bereich des Partikelfilters 30 vorgesehen sein.
Ein erster Temperatursensor 35 ist stromaufwärts des Kraftstoff-Crack-Katalysators 32 an der Abgasleitung 20 montiert und detektiert eine Einlasstemperatur des Kraftstoff-Crack-Katalysators 32. Ein zweiter Temperatursensor 36 ist stromabwärts des Kraftstoff-Crack-Katalysators 32 montiert und detektiert eine Auslasstemperatur des Kraftstoff-Crack-Katalysators 32 oder eine Einlasstemperatur des Partikelfilters 30.
Ferner ist ein Druckdifferenzsensor 55 an der Abgasleitung 20 montiert. Der Druckdifferenzsensor 55 detektiert eine Druckdifferenz zwischen einem Einlass und einem Auslass des Partikelfilters 30 und übermittelt ein entsprechendes Signal an den Steuerabschnitt 50. Der Steuerabschnitt 50 steuert den Partikelfilter 30, so dass dieser regeneriert wird, wenn die Druckdifferenz, welche von dem Druckdifferenzsensor 55 detektiert wird, größer oder gleich einem ersten vorbestimmten Druck ist. In diesem Fall kann der erste Injektor 14 Kraftstoff nacheinspritzen, um das Partikelmaterial, welches in dem Partikelfilter 30 gefangen ist, zu verbrennen. Alternativ kann der zweite Injektor 90 den Kraftstoff zusätzlich einspritzen, um den Partikelfilter 30 zu regenerieren.
Der DE-NOx-Katalysator 40 ist stromabwärts des Partikelfilters 30 an der Abgasleitung 20 montiert. Der DE-NOx-Katalysator 40 speichert in dem Abgas enthaltenes Stickoxid, und gibt das gespeicherte Stickoxid in Folge der zusätzlichen Einspritzung des Kraftstoffs frei. Darüber hinaus führt der DE-NOx-Katalysator 40 eine Reduktionsreaktion des freigegebenen Stickoxids durch, um das in dem Abgas enthaltene Stickoxid zu reinigen.
Ein dritter Temperatursensor 60 und ein vierter Temperatursensor 65 sind stromaufwärts bzw. stromabwärts des DE-NOx-Katalysators 40 montiert, um eine Einlasstemperatur und eine Auslasstemperatur des DE-NOx-Katalysators 40 zu detektieren. Hier ist der DE-NOx-Katalysator 40 in zwei Teile unterteilt. Der Grund dafür, dass der DE-NOx-Katalysator 40 in zwei Teile unterteilt ist, ist der, dass ein Metallverhältnis, welches an dem jeweiligen Teil als Beschichtung vorgesehen ist, geändert bzw. variiert werden kann, um eine spezifische Funktion innezuhaben. Zum Beispiel wird die Hitzebeständigkeit eines ersten Teils 40, der nahe dem Motor 10 angeordnet ist, durch eine Erhöhung des Palladium(Pd)-Anteils verstärkt bzw. erhöht, und der Schlupf von Kohlenwasserstoff an einem zweiten Teil 40 wird durch eine Erhöhung des Platin(Pt)-Anteils verhindert. Alternativ kann ein DE-NOx-Katalysator 40 verwendet werden, bei dem über den gesamten Bereich das gleiche Metallverhältnis in Form einer Schicht vorgesehen ist.
Ferner ist ein zweiter Sauerstoffsensor 62 stromaufwärts des Entstickungskatalysators 40 an der Abgasleitung 20 montiert, und ein dritter Sauerstoffsensor 70 ist stromabwärts des Entstickungskatalysators 40 an der Abgasleitung 20 montiert. Der zweite Sauerstoffsensor 62 detektiert die Sauerstoffmenge, welche in dem Abgas enthalten ist, welches in den Entstickungskatalysator 40 strömt, und übermittelt ein entsprechendes Signal an den Regler/Steuerabschnitt 50, um den Regler/Steuerabschnitt 50 dabei zu unterstützen, eine Mager/Fett-Steuerung des Abgases durchzuführen. Darüber hinaus wird der dritte Sauerstoffsensor 70 dazu verwendet, um zu überwachen, ob das Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in dem Abgas enthaltene Schadstoffe normal reinigt. Hier ist beispielhaft beschrieben, dass der zweite Sauerstoffsensor 62 zusätzlich an der Abgasleitung 20 montiert ist. Jedoch kann anstelle der zusätzlichen Montage des zweiten Sauerstoffsensors 62 an der Abgasleitung 20 die Sauerstoffmenge, welche in dem Abgas enthalten ist, welches in den Entstickungskatalysator 40 strömt, basierend auf zumindest einem detektierten Wert von dem ersten Sauerstoffsensor 25 und dem dritten Sauerstoffsensor 70, dem Kraftstoffverbrauch und der Motorbetriebshistorie abgeschätzt werden.
Der Regler/Steuerabschnitt 50 bestimmt basierend auf den Signalen, welche von den Sensoren 25, 35, 36, 55, 60, 62, 65 und 70 übermittelt werden, einen Fahrzustand des Motors und steuert/regelt basierend auf dem Fahrzustand des Motors die zusätzliche Einspritzmenge sowie den zusätzlichen Einspritzzeitpunkt des Kraftstoffs. Dadurch steuert/regelt der Steuerabschnitt 50 den Entstickungskatalysator 40, so dass dieser das gespeicherte Stickoxid freigibt. Wenn zum Beispiel die in dem Entstickungskatalysator 40 gespeicherte Menge von Stickoxid größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, so veranlasst der Steuerabschnitt 50 eine zusätzliche Einspritzung von Kraftstoff.
Darüberhinaus steuert der Steuerabschnitt 50 ein Verhältnis von Kohlenwasserstoff zu Stickoxid in dem Abgas, so dass dieses größer oder gleich einem vorbestimmten Verhältnis ist, um die Reduktionsreaktion des Stickoxids in dem Entstickungskatalysator 40 zu aktivieren. Das vorbestimmte Verhältnis kann zum Beispiel 5 sein.
Ferner berechnet der Steuerabschnitt 50 die in dem Entstickungskatalysator 40 gespeicherte Stickoxidmenge, die Schlupfmenge an Stickoxid an einem hinteren Abschnitt des Entstickungskatalysators 40 sowie das Verhältnis von Kohlenwasserstoff zu Stickoxid basierend auf dem Fahrzustand des Motors. Eine derartige Berechnung erfolgt gemäß einer Kennfeldtabelle, welche durch zahlreiche Experimente bestimmt wurde.
Darüberhinaus verändert der Steuerabschnitt 50 über den zweiten Injektor 90 das Kraftstoff-Einspritzmuster gemäß dem Fahrzustand des Motors, dem Zustand des Motors oder dem Zustand des Entstickungskatalysators 40. Hier wird der Zustand des Motors durch Berücksichtigung der Betriebsdauer des Motors abgeschätzt, und der Zustand des Entstickungskatalysators 40 wird abgeschätzt durch Berücksichtigung der Verschlechterung des Entstickungskatalysators 40.
Ferner führt der Steuerabschnitt 50 die Regeneration des Partikelfilters 30 und die Entschwefelung des Entstickungskatalysators durch. Die Regeneration des Partikelfilters 30 und die Entschwefelung des Entstickungskatalysators 40 werden im Detail beschrieben.
Ferner kann der Steuerabschnitt 50 den ersten Injektor 14 derart steuern, dass dieser den Kraftstoff nacheinspritzt, um die Reduktionsreaktion des Stickoxids in dem Entstickungskatalysator 40 zu aktivieren, anstelle der zusätzlichen Einspritzung durch den zweiten Injektor 90. In diesem Fall wird der nacheingespritzte Kraftstoff an dem Kraftstoff-Crack-Katalysator 32 in ein hochreaktives Reduktionsmittel umgewandelt und begünstigt die Reduktionsreaktion des Stickoxids in dem Entstickungskatalysator 40. Daher sollte es verständlich sein, dass in dieser Beschreibung sowie in dem Anspruchssatz die zusätzliche Einspritzung die Nacheinspritzung miteinschließt.
Im Folgenden wird im Detail der Entstickungskatalysator 40 beschrieben.
Der Entstickungskatalysator 40 weist eine erste Katalysatorschicht und eine zweite Katalysatorschicht auf, welche als Beschichtung auf einem Träger vorgesehen sind. Die erste Katalysatorschicht ist nahe zudem Abgas angeordnet, und die zweite Katalysatorschicht ist nahe zu dem Träger angeordnet.
Die erste Katalysatorschicht oxidiert das in dem Abgas enthaltene Stickoxid, und reduziert ferner einen Teil des oxidierten Stickoxids durch eine Oxidations-Reduktions-Reaktion mit dem Kohlenwasserstoff, der in dem nicht verbrannten Kraftstoff oder dem Abgas enthalten ist. Darüber hinaus diffundiert der verbleibende Teil des oxidierten Stickoxids in die zweite Katalysatorschicht.
Die zweite Katalysatorschicht speichert das von der ersten Katalysatorschicht diffundierte Stickoxid, und gibt ferner das gespeicherte Stickoxid infolge des zusätzlich eingespritzten Kraftstoffs frei, so dass das gespeicherte Stickoxid an der ersten Katalysatorschicht reduziert wird.
Die zweite Katalysatorschicht weist ein Adsorptionsmaterial auf. Schwache Alkalioxide werden als ein solches Adsorptionsmaterial verwendet. Da Stickoxid und Oxide des Schwefels Oxidationsgase sind, gilt üblicherweise, dass sie in einem Alkalimaterial gut absorbiert werden. Ein derartiges Adsorptionsmaterial absorbiert sowohl die Oxide des Schwefels als auch das Stickoxid, und die Oxide des Schwefels, welche in dem Adsorptionsmaterial absorbiert sind, verschlechtern die Reinigungsleistung des Entstickungskatalysators 40. Daher ist eine Entschwefelung des Entstickungskatalysators 40 notwendig.
Im Folgenden wird der Betrieb des Entstickungskatalysators 40 im Detail beschrieben.
Wenn von dem zweiten Injektor 90 kein Kraftstoff zusätzlich eingespritzt wird, so wird das in dem Abgas enthaltene Stickoxid in der ersten Katalysatorschicht oxidiert. Ein Teil des oxidierten Stickoxids wird durch die Oxidations-Reduktions-Reaktion mit dem in dem Abgas enthaltenen Kohlenwasserstoff zu Stickstoffgas reduziert. Dabei wird der in dem Abgas enthaltene Kohlenwasserstoff zu Kohlenstoffdioxid oxidiert.
Darüberhinaus diffundieren der verbleibende Teil des oxidierten Stickoxids und das in dem Abgas enthaltene Stickoxid in die zweite Katalysatorschicht und werden darin gespeichert.
Wenn von dem zweiten Injektor 90 Kraftstoff zusätzlich einspritzt wird, so strömt der zusätzlich einspritzte Kraftstoff durch den Kraftstoff-Crack-Katalysator, und der Kraftstoff wird dabei in Kleinmolekül-Kohlenwasserstoff umgewandelt. Ferner wird der Teil des Kleinmolekül-Kohlenwasserstoffs in mit Sauerstoff angereicherten Kohlenwasserstoff umgewandelt und strömt durch den Entstickungskatalysator 40.
Zu dieser Zeit wird das Stickoxid von der zweiten Katalysatorschicht durch die Substitutionsreaktion mit dem Kohlenwasserstoff freigegeben. Darüber hinaus werden in der ersten Katalysatorschicht durch die Oxidations-Reduktions-Reaktion des freigegebenen Stickoxids mit dem Kohlenwasserstoff und dem mit Sauerstoff angereicherten Kohlenwasserstoff das Stickoxid zu Stickstoffgas reduziert und der Kohlenwasserstoff sowie der mit Sauerstoff angereicherte Kohlenwasserstoff zu Kohlenstoffdioxid oxidiert.
Folglich werden das Stickoxid und der Kohlenwasserstoff, welche in dem Abgas enthalten sind, gereinigt.
Wie in 2 gezeigt ist, werden an den Steuerabschnitt 50 Werte übermittelt, welche detektiert werden von dem ersten, dem zweiten und dem dritten Sauerstoffsensor 25, 62 und 70, dem ersten, zweiten, dritten und vierten Temperatursensor 35, 36, 60 und 65, sowie einem Zeitmesser 85. Der Regler/Steuerabschnitt 50 bestimmt basierend auf den detektierten Werten den Fahrzustand des Motors, die zusätzliche Einspritzmenge sowie die Zusatzeinspritzzeitsteuerung des Kraftstoffs und das Zusatzeinspritzmuster, und gibt ein Signal zum Steuern des zweiten Injektors 90 an den zweiten Injektor 90 aus. Darüber hinaus steuert/regelt der Steuerabschnitt 50 die Regeneration des Partikelfilters 30 basierend auf einem Wert, welcher von dem Druckdifferenzsensor 55 detektiert wird. Wie oben beschrieben wurde, erfolgt die Regeneration des Partikelfilters 30 durch die Nacheinspritzung des ersten Injektors 14 oder die zusätzliche Einspritzung des zweiten Injektors 90. Ferner bestimmt der Steuerabschnitt 50, ob die Entschwefelungs-Eintritts-Bedingung erfüllt ist, und zwar basierend auf Werten, welche von dem Zeitmesser 85 und dem Druckdifferenzsensor 55 detektiert werden, und schätzt eine Schwefelvergiftungsmenge basierend auf der Motorbetriebszeit, dem Kraftstoffverbrauch und dem Motorölverbrauch, welcher gemäß der Motorbetriebshistorie abgeschätzt wird, ab.
Der Zeitmesser 85 wird eingeschalten, wenn die Regeneration des Partikelfilters 30 beginnt, und detektiert die Regenerationszeit des Partikelfilters 30. Die Regenerationszeit des Partikelfilters 30 wird an den Steuerabschnitt 50 übermittelt. Hingegen wird der Zeitmesser 85 zurückgesetzt, wenn die Entschwefelungs-Eintritts-Bedingung (siehe 3) in einem eingeschalteten Zustand des Zeitmessers 85 erfüllt ist.
Darüberhinaus wird der Zeitmesser 85 eingeschalten, wenn die Entschwefelung des Entstickungskatalysators 40 beginnt, und der Zeitmesser 85 detektiert die Entschwefelungszeit des Entstickungskatalysators 40. Die Entschwefelungszeit wird an den Steuerabschnitt 50 übermittelt. Hingegen wird der Zeitmesser 85 zurückgesetzt, wenn die Entschwefelung des Entstickungskatalysators 40 bei eingeschaltetem Zustand des Zeitmessers 85 abgeschlossen ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das Abgasreinigungssystem zusätzlich zu den in 2 gezeigten Sensoren eine Mehrzahl von Sensoren aufweisen, jedoch wird eine Beschreibung davon zur Erleichterung der Beschreibung ausgelassen.
Im Folgenden wird ein Entschwefelungsverfahren für ein Abgasreinigungssystem gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben.
Wie in 3 gezeigt ist, bestimmt der Steuerabschnitt 50 bei dem Schritt S210, ob die Regenerationsbedingung des Partikelfilters 30 erfüllt ist, wenn das Fahrzeug bei dem Schritt S200 in einem normalen Fahrmodus fährt. Wie oben beschrieben wurde, ist die Regenerationsbedingung des Partikelfilters 30 erfüllt, wenn die Druckdifferenz zwischen dem Einlass und dem Auslass des Partikelfilters 30, welche von dem Druckdifferenzsensor 55 detektiert wird, größer oder gleich dem ersten vorbestimmten Druck ist.
Wenn in dem Schritt S210 die Regenerationsbedingung des Partikelfilters 30 nicht erfüllt ist, so führt der Steuerabschnitt 50 kontinuierlich den Schritt S200 durch.
Wenn die Regenerationsbedingung des Partikelfilters 30 in dem Schritt S210 erfüllt ist, führt der Steuerabschnitt 50 in dem Schritt S220 die Regeneration des Partikelfilters 30 durch. Wie oben beschrieben wurde, erfolgt die Regeneration des Partikelfilters 30 durch die Nacheinspritzung mittels des ersten Injektors 14 oder durch die zusätzliche Einspritzung mittels des zweiten Injektors 90. Eine derartige Regeneration des Partikelfilters 30 erfolgt in zwei Schritten.
In dem ersten Schritt erfolgt lediglich die Regeneration des Partikelfilters 30. Das heißt, die Temperatur des Abgases steigt infolge der Nacheinspritzung durch den ersten Injektor 14 oder die zusätzliche Einspritzung durch den zweiten Injektor 90 an, und der in dem Partikelfilter 30 gefangene PM wird infolge der Abgastemperatur verbrannt. Dieser Prozess erfordert üblicherweise fünf Minuten, wobei 75 bis 80 Prozent des in dem Partikelfilter 30 gefangenen PM entfernt werden.
In dem zweiten Schritt werden simultan die Regeneration des Partikelfilters 30 und die Entschwefelung des Entstickungskatalysators 40 durchgeführt. Da die Regeneration des Partikelfilters 30 erfolgen kann, wenn die Temperatur des Abgases an dem Einlass des Partikelfilters 30 größer oder gleich 600°C ist, wird der zusätzlich eingespritzte Kraftstoff in dem Partikelfilter 30 oxidiert durch Steuerung der Zusatzeinspritzung durch den zweiten Injektor 90, wobei der oxidierte Kraftstoff vor Erreichen des Entstickungskatalysators 40 in die Gasphase übergeht, so dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis fett ist. Folglich wird eine Entschwefelung des Entstickungskatalysators 40 durchgeführt.
Um den zweiten Schritt durchzuführen, bestimmt der Steuerabschnitt 50 bei dem Schritt S230, ob die Entschwefelungs-Eintritts-Bedingung erfüllt ist, und zwar während der Regeneration des Partikelfilters 30. Die Entschwefelungs-Eintritts-Bedingung ist zum Beispiel erfüllt, wenn eine vorbestimmte Zeit (zum Beispiel 5 Min) ausgehend von einem Regenerationsstartpunkt des Partikelfilters 30 verstrichen ist, wenn eine PM-Menge in dem Partikelfilter kleiner als eine vorbestimmte PM-Menge ist (zum Beispiel 20 bis 25 Prozent der PM-Menge beim Regenerationsstartpunkt) oder wenn die Druckdifferenz zwischen dem Einlass und dem Auslass des Partikelfilters 30 kleiner ist als ein zweiter vorbestimmter Druck (das heißt, kleiner als der erste vorbestimmte Druck). Das heißt, die Entschwefelungs-Eintritts-Bedingung wird verwendet, um ein Ende des ersten Schritts zu erkennen.
Die PM-Menge in dem Partikelfilter kann basierend auf der Druckdifferenz, welche von dem Druckdifferenzsensor 55 detektiert wird, abgeschätzt werden.
Wenn die Entschwefelungs-Eintritts-Bedingung in dem Schritt S230 nicht erfüllt ist, setzt der Steuerabschnitt 50 die Regeneration des Partikelfilters 30 in dem Schritt S220 fort.
Wenn in dem Schritt S230 die Entschwefelungs-Eintritts-Bedingung erfüllt ist, bestimmt/ermittelt der Steuerabschnitt 50 in dem Schritt S240, ob die Entschwefelungs-Bedingung erfüllt ist. Die Entschwefelungs-Bedingung ist erfüllt, wenn die Vergiftungsmenge an in dem Entstickungskatalysator 40 angehäuftem Schwefel größer ist als eine vorbestimmte Vergiftungsmenge. Dabei kann eine Abschätzung der Vergiftungsmenge an in dem Entstickungskatalysator 40 angehäuftem Schwefel mittels eines Verfahrens erfolgen, das dem Fachmann geeignet erscheint. Zum Beispiel kann die Vergiftungsmenge an in dem Entstickungskatalysator 40 angehäuftem Schwefel abgeschätzt werden basierend auf zumindest einer von der Motorbetriebszeit, dem Kraftstoffverbrauch und dem Motorölverbrauch, welcher gemäß der Motorbetriebshistorie abgeschätzt wird.
Wenn die Entschwefelungs-Bedingung in dem Schritt S240 nicht erfüllt ist, setzt der Steuerabschnitt 50 die Regeneration des Partikelfilters 30 in dem Schritt S220 fort. Andererseits kann das Verfahren zu dem Schritt S200 zurückkehren, wenn die Entschwefelungs-Bedingung in dem Schritt S240 nicht erfüllt ist.
Wenn die Entschwefelungs-Bedingung in dem Schritt S240 erfüllt ist, führt der Steuerabschnitt 50 in einem Schritt S250 die Entschwefelung des Entstickungskatalysators 40 durch. Das heißt, der Steuerabschnitt 50 steuert die Betriebsfrequenz, die Betriebszeit und die Betriebsanzahl des zweiten Injektors 90 gemäß einer vorbestimmten Steuersequenz, so dass eine magere Atmosphäre und eine fette Atmosphäre des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses an dem Einlass des Entstickungskatalysators 40 wiederholt wird. Die Entschwefelung des Entstickungskatalysators 40 erfordert ein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis, aber wenn das fette Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu lange aufrechterhalten wird, kann der Entstickungskatalysator 40 überhitzen oder Schwefelwasserstoff (H₂S) kann auftreten. Folglich steuert der Steuerabschnitt 50 das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Entstickungskatalysators 40 derart, dass sich die magere Atmosphäre und die fette Atmosphäre wiederholen bzw. abwechseln, um zu verhindern, dass der Entstickungskatalysator 40 überhitzt, und um ferner zu verhindern, dass Schwefelwasserstoff auftritt.
Darüberhinaus wird für die Entschwefelung des Entstickungskatalysators 40 Wärme von hoher Temperatur verwendet, welche während der Regeneration des Partikelfilters 30 erzeugt wird. Zu diesem Zweck wird die Entschwefelung des Entstickungskatalysators 40 während der Regeneration des Partikelfilters 30 durchgeführt.
Anschließend bestimmt/ermittelt der Steuerabschnitt 50 in dem Schritt S260, ob die Entschwefelung des Entstickungskatalysators 40 abgeschlossen ist. Das heißt, wenn die Entschwefelungszeit des Entstickungskatalysators 40 größer oder gleich einer vorbestimmten Zeit ist (zum Beispiel 15 bis 30 Minuten), bestimmt der Steuerabschnitt 50, dass die Entschwefelung des Entstickungskatalysators 40 abgeschlossen ist. In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die Bestimmung, dass die Entschwefelung abgeschlossen ist, basierend auf der Entschwefelungszeit, jedoch können andere Verfahren zum Bestimmen einer vollständigen beziehungsweise abgeschlossenen Entschwefelung verwendet werden. Wenn zum Beispiel die Vergiftungsmenge von Schwefel in dem Entstickungskatalysator 40 abgeschätzt wird und die abgeschätzte Vergiftungsmenge von Schwefel kleiner ist als eine vorbestimmte Menge, so kann bestimmt werden, dass die Entschwefelung abgeschlossen ist.
Wenn die Entschwefelung des Entstickungskatalysators 40 in dem Schritt S260 nicht abgeschlossen ist, setzt der Steuerabschnitt 50 die Entschwefelung in dem Schritt S250 fort.
Wenn die Entschwefelung des Entstickungskatalysators 40 in dem Schritt S260 abgeschlossen ist, kehrt das Entschwefelungsverfahren für ein Abgassystem gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu dem Schritt S200 zurück.
Alternativ kann gemäß einer anderen als Beispiel dienenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie in 4 gezeigt, der Steuerabschnitt 50 in dem Schritt S230 ermitteln, ob die Entschwefelungs-Eintritts-Bedingung erfüllt ist, nachdem in dem Schritt S240 ermittelt wurde, ob die Entschwefelungs-Bedingung erfüllt ist.
Wie oben beschrieben wurde, kann erfindungsgemäß eine Zeit, welche für die Entschwefelung benötigt wird, verkürzt werden und die Kraftstoffersparnis kann verbessert werden, da die Regeneration des Partikelfilters und die Entschwefelung des Entstickungskatalysators gleichzeitig durchgeführt werden.
Da die Entschwefelung durch zusätzliches Einspritzen des Kraftstoffes mittels eines Injektors erfolgt, welcher an der Abgasleitung montiert ist, kann das Motordrehmoment unverändert bleiben und eine Ölverdünnung vermieden werden. Folglich kann die Fahrleistung verbessert werden.
Zur Erleichterung der Beschreibung und genauen Definition in den angehängten Ansprüchen werden die Ausdrücke „oben”, „vorne” oder „hinten” und etc. verwendet, um Merkmale der als Beispiel dienenden Ausführungsformen mit Bezug auf deren Position, wie sie in der angehängten Zeichnung gezeigt ist, zu beschreiben.
Die vorhergehende Beschreibung von spezifischen, als Beispiel dienenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurde zum Zwecke der Illustration und Beschreibung präsentiert. Sie soll nicht erschöpfend sein oder dazu dienen, die Erfindung auf die offenbarten genauen Formen einzuschränken, und selbstverständlich sind viele Modifikationen und Variation im Lichte der obigen Lehre möglich. Die als Beispiel dienenden Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Prinzipien der Erfindung und ihre praktische Anwendung zu erläutern, um hierdurch Fachleuten zu ermöglichen, verschiedene als Beispiel dienende Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sowie verschiedene Alternativen und Modifikationen davon herzustellen und zu verwenden. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die angehängten Ansprüche und deren Äquivalente definiert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 2009-0118741 [0001]

Claims

Ein Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor, aufweisend: eine Abgasleitung, durch welche ein Abgas strömt, welches von einem Verbrennungsmotor erzeugt wird, der einen ersten Injektor aufweist, welcher Kraftstoff in die Verbrennungskammer einspritzt, einen zweiten Injektor, welcher an der Abgasleitung montiert ist und zusätzlich Kraftstoff einspritzt, einen Partikelfilter, welcher an der Abgasleitung stromabwärts des zweiten Injektors montiert ist und in dem Abgas enthaltenes Partikelmaterial (PM) filtert, einen Entstickungskatalysator, welcher an der Abgasleitung stromabwärts des Partikelfilters montiert ist und in dem Abgas enthaltenes Stickoxid reduziert, und einen Regler oder Steuerabschnitt, welcher eine Entschwefelung des Entstickungskatalysators durchführt, wenn eine Entschwefelungs-Eintritts-Bedingung und eine Entschwefelungs-Bedingung während der Regeneration des Partikelfilters erfüllt sind.
Das Abgasreinigungssystem nach Anspruch 1, wobei die Regeneration des Partikelfilters beginnt, wenn eine Druckdifferenz zwischen einem vorderen Ende und einem hinteren Ende des Partikelfilters größer oder gleich einem ersten vorbestimmten Druck ist.
Das Abgasreinigungssystem nach Anspruch 2, wobei die Regeneration des Partikelfilters durch eine Nacheinspritzung mittels des ersten Injektors oder eine zusätzliche Einspritzung mittels des zweiten Injektors erfolgt.
Das Abgasreinigungssystem nach Anspruch 2, wobei die Entschwefelungs-Eintritts-Bedingung erfüllt ist, wenn seit einem Regenerationsstartpunkt des Partikelfilters eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist, wenn eine PM-Menge in dem Partikelfilter kleiner ist als eine vorbestimmte PM-Menge oder wenn die Druckdifferenz zwischen dem vorderen Ende und dem hinteren Ende des Partikelfilters kleiner ist als ein zweiter vorbestimmter Druck.
Das Abgasreinigungssystem nach Anspruch 2, wobei die Entschwefelungs-Bedingung erfüllt ist, wenn eine in dem Entstickungskatalysator angehäufte Schwefelvergiftungsmenge größer ist als eine vorbestimmte Vergiftungsmenge.
Das Abgasreinigungssystem nach Anspruch 5, wobei die Vergiftungsmenge von in dem Entstickungskatalysator angehäuftem Schwefel abgeschätzt wird basierend auf zumindest einer von der Motorbetriebszeit, dem Kraftstoffverbrauch und dem Motorölverbrauch, welcher gemäß der Motorbetriebshistorie abgeschätzt wird.
Das Abgasreinigungssystem nach Anspruch 1, wobei die Entschwefelung des Entstickungskatalysators durch zusätzliches Einspritzen von Kraftstoff mittels des zweiten Injektors sowie durch Wiederholen einer mageren Atmosphäre und einer fetten Atmosphäre des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses erfolgt.
Das Abgasreinigungssystem nach Anspruch 7, wobei die Entschwefelung des Entstickungskatalysators bei einer heißen Umgebung durchgeführt wird, welche verursacht wird durch Wärme, welche während der Regeneration des Partikelfilters erzeugt wird.
Das Abgasreinigungssystem nach Anspruch 1, ferner aufweisend einen Kraftstoff-Crack-Katalysator, der an der Abgasleitung zwischen dem zweiten Injektor und dem Entstickungskatalysator angeordnet ist, wobei der Kraftstoff-Crack-Katalysator die Verdampfung von zusätzlich eingespritztem flüssigem Kraftstoff begünstigt oder den zusätzlich eingespritzten Kraftstoff durch thermische Zersetzung in ein hochreaktives Reduktionsmittel umwandelt.
Das Abgasreinigungssystem nach Anspruch 9, wobei der Entstickungskatalysator das in dem Abgas enthaltene Stickoxid absorbiert, das absorbierte Stickoxid infolge des zusätzlich eingespritzten Kraftstoffs freigibt und das Stickoxid durch eine Oxidations-Reduktions-Reaktion mit dem hochreaktiven Reduktionsmittel reduziert.
Ein Entschwefelungsverfahren für ein Abgasreinigungssystem, wobei das Abgasreinigungssystem einen Injektor, welcher an einer Abgasleitung montiert ist und Kraftstoff zusätzlich einspritzt, einen Partikelfilter, welcher an der Abgasleitung stromabwärts des Injektors montiert ist und in dem Abgas enthaltenes Partikelmaterial filtert, und einen Entstickungskatalysator aufweist, welcher an der Abgasleitung stromabwärts des Partikelfilters montiert ist und in dem Abgas enthaltenes Stickoxid reduziert, wobei das Entschwefelungsverfahren aufweist: Ermitteln, ob eine Regenerationsbedingung des Partikelfilters erfüllt ist, Durchführen der Regeneration des Partikelfilters, wenn die Regenerationsbedingung des Partikelfilters erfüllt ist, Ermitteln, ob eine Entschwefelungs-Eintritts-Bedingung und eine Entschwefelungs-Bedingung während der Regeneration des Partikelfilters erfüllt sind, und Durchführen der Entschwefelung des Entstickungskatalysators, wenn die Entschwefelungs-Eintritts-Bedingung und die Entschwefelungs-Bedingung erfüllt sind.
Das Entschwefelungsverfahren nach Anspruch 11, wobei die Regenerationsbedingung des Partikelfilters erfüllt ist, wenn eine Druckdifferenz zwischen einem vorderen Ende und einem hinteren Ende des Partikelfilters größer oder gleich einem ersten vorbestimmten Druck ist.
Das Entschwefelungsverfahren nach Anspruch 11, wobei die Entschwefelungs-Eintritts-Bedingung erfüllt ist, wenn seit einem Regenerationsstartpunkt des Partikelfilters eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist, wenn eine PM-Menge in dem Partikelfilter kleiner ist als eine vorbestimmte PM-Menge oder wenn die Druckdifferenz zwischen dem vorderen Ende und dem hinteren Ende des Partikelfilters kleiner ist als ein zweiter vorbestimmter Druckwert.
Das Entschwefelungsverfahren nach Anspruch 11, wobei die Entschwefelungs-Bedingung erfüllt ist, wenn eine Vergiftungsmenge von in dem Entstickungskatalysator angehäuftem Schwefel größer ist als eine vorbestimmte Vergiftungsmenge.
Das Entschwefelungsverfahren nach Anspruch 14, wobei die Vergiftungsmenge von in dem Entstickungskatalysator angehäuftem Schwefel abgeschätzt wird basierend auf zumindest einer von der Motorbetriebszeit, dem Kraftstoffverbrauch und dem Motorölverbrauch, welcher gemäß dem Motorbetriebsverlauf abgeschätzt wird.
Das Entschwefelungsverfahren nach Anspruch 11, wobei die Entschwefelung des Entstickungskatalysators durch zusätzliches Einspritzen des Kraftstoffes mittels des Injektors sowie durch Wiederholen einer mageren Atmosphäre und einer fetten Atmosphäre des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses erfolgt.
Das Entschwefelungsverfahren nach Anspruch 11, wobei das Ermitteln, ob die Entschwefelungs-Bedingung erfüllt ist, durchgeführt wird, wenn die Entschwefelungs-Eintritts-Bedingung erfüllt ist.
Das Entschwefelungsverfahren nach Anspruch 11, wobei die Ermittlung, ob die Entschwefelungs-Eintritts-Bedingung erfüllt ist, durchgeführt wird, wenn die Entschwefelungsbedingung erfüllt ist.