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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen für eine Brennkraftmaschine.
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Allgemein ist bekannt, dass in dem
Fall, in dem ein Abgas, welches in einen Reiniger für Abgasemissionen
fließt,
der ein Mittel zum Halten von NOx enthält, eine
Schwefel- bzw. Sulphurkomponente enthält (SOx etc.),
sich die Kapazität
zur Reinigung der Abgasemission des Reinigers für Abgasemissionen durch eine
Schwefelvergiftung verschlechtert.
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Um zu verhindern, dass sich die Kapazität zur Reinigung
von Abgasen des Reinigers für
Abgasemissionen aufgrund der Schwefelvergiftung verschlechtert,
offenbart die japanische ungeprüfte
Patentveröffentlichung
Nr. 6-346768 eine
Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen, in welcher ein Mittel zum Halten
von Schwefelkomponenten, das in der Lage ist, die Schwefelkomponenten
in dem Abgas zu halten bzw. aufzunehmen, das hierin hineinfließt, in dem Abgas
stromaufwärts
von dem Reiniger für
Abgasemissionen angeordnet ist. In dieser Vorrichtung zur Reinigung
von Abgasen wird, wenn die Schwefelkomponente, die durch das Mittel
zum Halten von Schwefelkomponenten gehalten wird, frei gesetzt wird,
verhindert, dass das Abgas, das die freigesetzten Schwefelkomponenten
enthält,
in den Reiniger für
die Abgasemissionen fließt,
um somit den Reiniger für
die Abgasemissionen gegen die Schwefelvergiftung zu schützen. Wie
oben dargestellt, ist eine Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen
erforderlich, die einen Reiniger für Abgase enthält, um eine Schwefelvergiftung
des Reinigers für
Abgasemissionen zu vermeiden.
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Bei einem Reiniger für Abgasemissionen bzw.
Abgase, der ein Mittel zum Halten von NOx enthält, wird
das Luft-Treibstoffverhältnis des
Abgases, das in den Reiniger für
Abgase fließt,
durch eine hohe bzw. reiche Spitze bzw. einen Impuls angereichert,
um das NOx freizusetzen, das in dem Mittel zum
Halten von NOx gehalten wird. Wenn die hohe Spitze
eingeführt
wird, d. h., wenn das Luft-Treibstoffverhältnis des Abgases angereichert
wird, ist Treibstoff erforderlich. Der Treibstoff, der für die hohe
Spitze verbraucht wird, soll betragsmäßig möglichst klein sein, um den
Treibstoffverbrauch zu minimieren. In der Vorrichtung zur Reinigung
von Abgasen, die in der oben zitierten Veröffentlichung beschrieben ist, ist
es daher erforderlich, die Menge an Treibstoffverbrauch für die hohe
Spitze so weit wie möglich
zu reduzieren.
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Angesichts dieser Situation ist es
die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Reinigung
von Abgasen zur Verfügung
zu stellen, um die Menge an Treibstoffverbrauch zu reduzieren, während zur
gleichen Zeit eine Schwefelvergiftung eines Reinigers für Abgase
vermieden wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Gemäß einer Ausführung der
vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen
für eine
Brennkraftmaschine zur Verfügung gestellt,
die umfasst: ein Mittel zum Halten von Schwefelkomponenten, das
in dem Abgasweg der Brennkraftmaschine angeordnet ist, um die Schwefelkomponente
bzw. die Schwefelkomponenten zu halten, ein Mittel zum Halten von
NOx, das in dem Abgas stromabwärts von
dem Mittel zum Halten von Schwefelkomponenten angeordnet ist, um
das NOx und die Schwefelkomponenten zu halten,
wenn das Luft-Treibstoffverhältnis
des Abgases, das hier hinein fließt, mager ist, und ein Mittel
zum Hinzufügen
eines reduzierenden Agens zu dem Abgas, das in das Mittel zum Halten
von NOx fließt, wobei die Konzentration
der Schwefelkomponente, die in dem reduzierenden Agents enthalten
ist, das durch das Mittel zum Hinzufügen eines reduzierenden Agens
hinzugefügt wird,
niedriger ist als die Konzentration von wenigstens der Schwefelkomponente,
die in dem Treibstoff enthalten ist, der einer Brennkammer der Brennkraftmaschine
zugeführt
wird.
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Bei dieser Ausführung der vorliegenden Erfindung
eliminiert die Anordnung des Mittel zum Halten von Schwefelkomponentens
im Abgas stromaufwärts
von dem Mittel zum Halten von NOx im Wesentlichen
die Schwefelkomponente von dem Abgas, das in das Mittel zum Halten
von NOx fließt. Darüberhinaus ist auch die Schwefelkomponente,
die in dem reduzierenden Agens enthalten ist, das zu dem Abgas hinzugefügt wird,
welches in das Mittel zum Halten von NOx fließt, in ihrer
Konzentration gering. Somit wird das Einströmen der Schwefelkomponente
in das Mittel zum Halten von NOx unterdrückt. Darüberhinaus
kann der Treibstoff, der erforderlichen Mindestmenge, um das NOx von dem Mittel zum Halten von NOx freizusetzen, dem Abgas hinzugefügt werden, wodurch
es möglich
wird, einen unnötigen
Treibstoffverbrauch zu verhindern. Gemäß der ersten Ausführung der
vorliegenden Erfindung kann daher die Menge an Treibstoffverbrauch
reduziert werden, während zur
gleichen Zeit eine Schwefelvergiftung bzw. -übersättigung des Reinigers für die Abgase
vermieden wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführung der
vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen für eine Brennkraftmaschine
zur Verfügung
gestellt, die weiters eine Überbrückung bzw.
einen Bypass zum Überbrükken des
Mittel zum Halten von NOx und ein Ventil
zum Regulieren der Flussrate zum Kontrollieren der Flussrate des
Abgases enthält,
das in den Bypass fließt,
wobei das Mittel zum Halten von Schwefelkomponenten die Schwefelkomponente
in dem Abgas hält,
das hierin hineinfließt,
wenn die Bedingungen zum Halten der Schwefelkomponente erfüllt sind,
und die darin gehaltene Schwefelkomponente freisetzt, wenn die Bedingungen
zum Freisetzen der Schwefelkomponente erfüllt sind, und wobei die Bedingungen
zum Freisetzen der Schwefelkomponente dann erfüllt sind und der größere Teil
des Abgases in den Bypass fließt,
wenn die Schwefelkomponente von dem Mittel zum Halten von Schwefelkomponenten
frei gesetzt wird.
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Bei dieser Ausführung der vorliegenden Erfindung
sind die Bedingungen zum Halten der Schwefelkomponente beispielsweise
erfüllt,
wenn das Luft-Treibstoffverhältnis
des Abgases, das in das Mittel zum Halten von Schwefelkomponenten
fließt mager
ist, oder in dem Fall, in dem das Luft-Treibstoffverhältnis des
Abgases, das in das Mittel zum Halten von Schwefelkomponenten fließt, im Wesentlichen
gleich dem stoichiometrischen Luft-Treibstoffverhältnis oder
reich ist und zur gleichen Zeit die Temperatur des Mittel zum Halten
von Schwefelkomponentens niedriger als die Temperatur zum Freisetzen
der Schwefelkomponente ist, während
die Bedingungen zum Freisetzen der Schwefelkomponente beispielsweise
erfüllt
sind in dem Fall, in dem das Luft-Treibstoffverhältnis des Abgases, das in das
Mittel zum Halten von Schwefelkomponenten fließt, im Wesentlichen gleich
dem stoichiometrischen Luft-Treibstoffverhältnis oder reich ist und zur
gleichen Zeit die Temperatur des Mittel zum Halten von Schwefelkomponentens
höher als
die Temperatur zum Freisetzen der Schwefelkomponente ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführung der
vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen
für eine
Brennkraftmaschine zur Verfügung
gestellt, die weiters einen ringförmigen Weg bzw. eine ringförmige Leitung
umfasst, die von dem Abgasweg abzweigt und zu dem Verzweigungsbereich
zurückkehrt,
und ein Ventil zum Regulieren der Flussrate zum Kontrollieren der
Flussrate des Abgases, das in den ringförmigen Weg fließt, und
der Richtung, in der das Abgas in den ringförmigen Weg fließt, wobei
das Mittel zum Halten von Schwefelkomponenten die Schwefelkomponente
in dem Abgas, das hierin hineinströmt, hält, wenn die Bedingungen zum
Halten der Schwefelkomponente erfüllt sind, und die Schwefelkomponente,
die dadurch gehalten wird, freisetzt, wenn die Bedingungen zum Freisetzen
der Schwefelkomponente erfüllt
sind, wobei ein Mittel zum Halten von NOx an
dem ringförmigen
weg angeordnet ist und das Ventil zum Regulieren der Flussrate an
dem Verzweigungsbereich angeordnet ist, und wobei, wenn die Schwefelkomponente
von dem Mittel zum Halten von Schwefelkomponenten freigesetzt wird,
die Bedingungen zum Halten der Schwefelkomponente erfüllt sind
und zur gleichen Zeit das Ventil zum Regulieren der Flussrate verursacht,
dass der größere Teil
des Abgases durch den Abgasweg stromabwärts von dem Verzweigungsbereich
fließt,
ohne, dass es durch den ringförmigen Weg
fließt.
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Gemäß einer weiteren Ausführung der
vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen
für eine
Brennkraftmaschine zur Verfügung
gestellt, wobei das Mittel zum Hinzufügen eines reduzierenden Agens
an dem ringförmigen Weg
angeordnet ist. In dem Fall, in dem das Mittel zum Hinzufügen eines
reduzierenden Agens im Abgas stromaufwärts von dem Ventil zum Regulieren der
Flussrate angeordnet ist, würde
das reduzierende Agens ungewollt an dem Ventil zum Regulieren der
Flussrate haften. Bei der Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen
für eine
Brennkraftmaschine gemäß dieser
Ausführung
der vorliegenden Erfindung ist im Gegensatz hierzu das Mittel zum
Hinzufügen eines
reduzierenden Agens an dem ringförmigen Weg
angeordnet und folglich in dem Abgas stromabwärts von dem Ventil zum Regulieren
der Flussrate, was es ermöglicht,
das Problem zu vermeiden, dass das reduzierende Agens an dem Ventil
zum Regulieren der Flussrate haften würde oder könnte.
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Gemäß einer weiteren Ausführung der
vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen
für eine
Brennkraftmaschine zur Verfügung
gestellt, wobei der größere Teil
des Abgases von dem Abgasweg in den ringförmigen Weg derart fließt, dass
es in dem Fall in eine Richtung durch den ringförmigen Weg fließt, in dem
das Ventil zum Regulieren der Flussrate sich in einer ersten Arbeitsposition
befindet, und der größere Teil
des Abgases von dem Abgasweg in den ringförmigen Weg derart fließt, dass
es in die entgegengesetzte Richtung in den ringförmigen Weg fließt, falls
sich das Ventil zum Regulieren der Flussrate in einer zweiten Arbeitsposition
befindet.
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Gemäß einer weiteren Ausführung der
vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen
für eine
Brennkraftmaschine zur Verfügung
gestellt, wobei das Mittel zum Halten von NOx auf
einem Partikel- bzw. Feststofffilter ("particulate filter") getragen
wird, der in der Lage ist, die Partikel zu fangen, die in dem Abgas
enthalten sind, dass hierin hineinfließt.
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Gemäß einer weiteren Ausführung der
vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen
für eine
Brennkraftmaschine zur Verfügung
gestellt, wobei die Konzentration der Schwefelkomponente bzw. der
Schwefelkomponenten, die in dem reduzierenden Agens enthalten sind, im
Wesentlichen gleich null ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführung der
vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen
für eine
Brennkraftmaschine zur Verfügung
gestellt, wobei das reduzierende Agens Leichtöl oder Methan ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführung der
vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen
für eine
Brennkraftmaschine zur Verfügung
gestellt, wobei das reduzierende Agens in einem Tank gespeichert
ist, der ein anderer ist, als der Tank zum Speichern des Treibstoffes,
der der Brennkammer der Brennkraftmaschine zugeführt wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführung der
vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen
für eine
Brennkraftmaschine zur Verfügung
gestellt, wobei das reduzierende Agens qualitativ von dem Treibstoff
verändert
ist, der der Brennkammer der Brennkraftmaschine zugeführt wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführung der
vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen
für eine
Brennkraftmaschine zur Verfügung
gestellt, die umfasst: einen Tank, der zwei Treibstoffzufuhrwege
umfasst, einschließlich
eines Treibstoffzufuhrweges zum Zuführen des Treibstoffes zur Brennkammer
der Brennkraftmaschine und eines Treibstoffzufuhrweges zum Zuführen des Treibstoffes
zu dem Mittel zum Hinzufügen
eines reduzierenden Agens, und eine entschwefelnde Einheit, zum Ändern der
Qualität
des Treibstoffes, die in dem Treibstoffzuführweg zum Zuführen des
Treibstoffes zu dem Mittel zum Hinzufügen eines reduzierenden Agens
angeordnet ist.
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Diese und weitere Aufgaben, Merkmale
und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und
den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigt:
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1 eine
schematische Ansicht der Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen für eine Brennkraftmaschine
gemäß der vorliegenden
Erfindung als Ganzes, die eine Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen
enthält;
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2 eine
schematische Ansicht, die eine Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen
gemäß einer ersten
Ausführung
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3A – 3C schematische Ansichten, die eine Vorrichtung
zur Reinigung von Abgasen gemäß einer
zweiten Ausführung
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4 eine
schematische Ansicht, die eine Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen
gemäß einer dritten
Ausführung
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 eine
schematische Ansicht, die eine Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen
gemäß einer vierten
Ausführung
der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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6A und 6B Darstellungen zur Erläuterung
des Betriebs des Entfernens von feinen Partikeln.
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Nachfolgend wird anhand der Figuren
eine Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen gemäß der vorliegenden Erfindung
näher erläutert. 1 zeigt einen Dieselmotor
mit Kompressionszündung
vom Typ mit Einspritzung im Zylinder, der eine Vorrichtung zur Reinigung
von Abgasen gemäß der vorliegenden Erfindung
enthält.
Die Vorrichtung zur Rei nigung von Abgasen gemäß der vorliegenden Erfindung
ist auch bei einer Brennkraftmaschine vom Typ mit Zündfunke
anwendbar.
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In den 1 und 2 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen
Motorkörper
bzw. -block, das Referenzzeichen 2 einen Zylinderblock,
das Referenzzeichen 3 einen Zylinderkopf, das Referenzzeichen 4 einen
Kolben, das Referenzzeichen 5 eine Brennkammer, das Referenzzeichen 6 einen
elektrisch gesteuerten bzw. geregelten Einspritzer, das Referenzzeichen 7 ein
Einlassventil, das Referenzzeichen 8 einen Einlassanschluss,
das Referenzzeichen 9 ein Abgas- bzw. Auslassventil und
das Referenzzeichen 10 einen Abgas- bzw. Auslassanschluss.
Der Einlassanschluss 8 ist mit einem Ausgleichstank 12 durch eine
zugehörige
Einlassverzweigungsleitung 11 verbunden und der Ausgleichstank 12 ist
mit einem Kompressor 15 eines Turboladers 14 durch
einen Einlasskanal 13 verbunden.
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Innerhalb des Einlasskanals 13 ist
ein Drosselventil 17 angeordnet, das von einem Stufenmotor 16 gesteuert
wird. Darüberhinaus
ist eine Kühleinheit 18 um
den Einlasskanal 13 herum angeordnet, um die Einlass- bzw.
Eiunsaugluft zu kühlen,
die in den Einlasskanal 13 strömt. Bei der in 1 gezeigten Brennkraftmaschine wird das
Motorkühlwasser
in die Kühleinheit 18 geleitet
und die eingesaugte bzw. Einlassluft durch das Motorkühlwasser
gekühlt.
Auf der anderen Seite ist der Auslassanschluss 10 mit einer Abgasturbine 21 des
Abgasturboladers 14 durch einen Abgaskrümmer bzw. -verteiler 19 und
einen Abgaskanal 20 verbunden und der Auslass der Abgasturbine 21 ist
mit der Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen 23, die nachfolgend
detailliert beschrieben wird, durch eine Abgasleitung 22 verbunden.
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Der Abgasverteiler 19 und
der Auffangtank 12 sind miteinander durch einen Abgasrückführ- bzw. rezirkulationsweg 24 (nachfolgend
als EGR bezeichnet) verbunden. Ein elektrisch kontrolliertes EGR-Kontrollventil 25 ist
in dem EGR-Weg angeordnet. Eine EGR-Kühleinheit 26 ist um
den EGR-Weg 24 angeordnet, um das EGR-Gas zu kühlen, das
in den EGR-Weg 24 strömt.
Bei der in 1 dargestellten
Brennkraftmaschine wird das Motorkühlwasser in die EGR-Kühleinheit 26 geleitet
und das EGR-Gas wird gekühlt.
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Die Treibstoffeinspritzer 6 sind
mit einem Treibstoffreservoir einer gemeinsamen Bank ("Common Rail") 27,
durch Treibstoffzufuhrleitungen 6a verbunden. Der Treibstoff
wird in die gemeinsame Bank 27 von einer elektrisch kontrollierten
Pumpe 28 mit einer variabler Förderleistung zugeführt. Der Treibstoff,
der in die gemeinsame Bank 27 zugeführt wird, wird durch die Treibstoffzufuhrleitungen
bzw. -kanäle 6a zu
den Treibstoffeinspritzern 6 gebracht. Ein Treibstoffdrucksensor 29 ist
an der gemeinsamen Bank 27 montiert, um den Treibstoffdruck
in der gemeinsamen Bank 27 zu erfassen. Die Fördermenge der
Treibstoffpumpe 28 wird basierend auf dem Ausgabesignal
des Treibstoffdrucksensors 29 derart kontrolliert, dass
der Treibstoffdruck in der gemeinsamen Bank 27 den Zieltreibstoffdruck
erreicht.
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Die elektronische Kontrolleinheit
(ECU) 40 umfasst einen digitalen Computer, der seinerseits
ein ROM (schreibgeschützter
Speicher "read only memory") 42, ein RAM (Speicher für wahlfreien
Zugriff, "random access memory") 43, eine CPU (Mikroprozessor) 44,
einen Eingabeanschluss 45 und einen Ausgabeanschluss 46 aufweist,
die miteinander durch einen bidirektionalen Bus 41 verbunden
sind. Das Ausgabesignal des Treibstoffdrucksensors 29 wird
durch einen zugehörigen
A/D-Wandler 47 in den Eingabeanschluss 45 eingelesen.
Ein Gaspedal 51 ist mit einem Lastsensor 52 zur
Erzeugung einer Ausgabespannung verbunden, die proportional zu dem Grad
des Betätigens
des Gaspedals 51 ist. Die Ausgabespannung des Lastsensors 52 wird
durch einen A/D-Wandler 47 in den Eingabeanschluss 45 eingelesen.
Darüberhinaus
ist der Eingabeanschluss 45 mit einem Kurbelwinkelsensor 53 zum
Erzeugen eines Ausgabepulses jedesmal, wenn sich eine Kurbelwelle
um beispielsweise 30° (weiter)
dreht, verbunden. Der Ausgabeanschluss 46 ist auf der anderen
Seite mit dem Treibstoffeinspritzventil 6, dem EGR-Kontrollventil 25 und
der Treibstoffpumpe 28 durch eine zugehörige Steuerschaltuung 48 verbunden.
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Als nächstes wird der Aufbau der
Vorrichtung 23 zur Reinigung von Abgasen gemäß der vorliegenden
Erfindung anhand von 2 näher beschrieben. Die
Vorrichtung 23 zur Reinigung von Abgasen gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst ein Mittel zum Halten bzw. Aufnehmen von Schwefelkomponenten 61,
das in der Lage ist, eine Schwefelkomponente (SOx,
etc.) des Abgases, das hierin hineinfließt, zu halten bzw. aufzunehmen,
und ein Mittel zum Halten bzw. Aufnehmen von NOx 62,
das in der Lage ist, andere als die Schwefelkomponenten des Abgases, das
hierin hineinfließt,
oder insbesondere NOx in dem Abgas zu halten
bzw. aufzuunehemen.
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Das Mittel zum Halten von Schwefelkomponenten 61 ist
in ein Gehäuse 64 eingebaut,
das in der Abgasleitung (Motorabgasweg) 63 angeordnet ist, die
mit dem Auslass der Abgasturbine 21 verbunden ist. Das
Mittel zum Halten von Schwefelkomponenten 61 ist mit einem
Temperatursensor 65 zur Erfassung der Temperatur des Mittels
zum Halten von Schwefelkomponenten 61 versehen. Der Temperatursensor 65 ist
mit dem Einlassanschluss 45 der ECU 40 durch einen
zugehöringen
A/D-Wandler 47 verbunden. Eine Abgasleitung 66 ist
in dem Abgas stromabwärts von
der Abgasleitung 63 angeordnet. Die Abgasleitung 66 umfasst
eine stromaufwärts
gelegene Abgasleitung 66a, einen Verzweigungsbereich 66b, eine
haltemittelseitige Verzweigungsleitung 66c, eine bypassseitige
Verzweigungsleitung (Bypass oder Überbrückung) 66d und eine
stromabwärts
gelegene Abgasleitung 66e. Das Mittel zum Halten von NOx 62 ist in dem Gehäuse 67 eingebaut,
das an der haltemittelseitigen Verzweigungsleitung 66c angeordnet ist.
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Nunmehr wird die Abgasleitung 66 näher beschrieben.
Die stromaufwärts
gelegene Abgasleitung 66a ist mit der Abgasleitung 63 verbunden,
die stromaufwärts
von der Abgasleitung 66 angeordnet ist. Die stromaufwärts gelegene
Abgasleitung 66a verzweigt sich am Verzweigungsbereich 66 in
die haltemittelseitige Verzweigungsleitung 66c und die
bypassseitige Verzeigung 66d zur Überbrückung des Mittel zum Halten
von NOx 62. Die Verzweigungsleitungen 66c und 66d vereinigen
sich miteinander im Abgas stromabwärts vom Mittel zum Halten von
NOx 62. Ein Ventil zum Regulieren
der Flussrate 68 ist an dem Verzweigungsbereich 66b angeordnet.
Das Ventil zum Regulieren der Flussrate 68 wird durch den
Stufenmotor 69 kontrolliert, der mit dem Ausgabeanschluss 46 der ECU 40 durch
eine zugehörige
Steuerschaltung 48 verbunden ist.
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Das Ventil zum Regulieren der Flussrate 68 ist
in der Lage, die Flussrate des Abgases zu regulieren, das in die
bypassseitige Verzweigungsleitung 66d strömt. Insbesondere
kann entsprechend seiner Betriebsstellung des Ventil zum Regulieren
der Flussrate 68 das Verhältnis zwischen der Flussrate des
Abgases, das in die haltemittelseitige Verzweigung 66c fließt, und
der Flussrate des Abgases, das in die bypassseitige Verzweigungsleitung 66d fließt, regulieren.
Beispielsweise kann das Ventil zum Regulieren der Flussrate 68 zwischen
einer Position zum Schließen
der bypassseitigen Verzweigungsleitung 66d (die durch die durchgezogene
Linie in 2 angedeutete
Position) und der Bypassposition zum Überbrücken des Mittel zum Halten
von NOx 62 durch Schließen der
haltemittelseitigen Verzweigungsleitung 66c (die Position,
die durch die gestrichelte Linie angedeutet ist) schwenken und bestimmt
die Flussrate des Abgases, das in jede der Verzweigungsleitungen 66c, 66d strömt, entsprechend
dem Winkel θ von
der Position, bei der die haltemittelseitige Verzweigungsleitung 66c geschlossen
ist.
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Die Vorrichtung 23 zur Reinigung
von Abgasen gemäß der ersten
Ausführung
der vorliegenden Erfindung umfasst weiter eine Einheit zum Hinzufügen eines
reduzierenden Agens (Mittel zum Hinzufügen eines reduzierenden Agens) 70,
die in dem Abgas stromabwärts
von dem Ventil zum Regulieren der Flussrate 68 stromaufwärts von
dem Mittel zum Halten von NOx 62 in
der haltemittelseitigen Verzweigungsleitung 66c angeordnet
ist. Die Einheit 70 zum Hinzufügen eines reduzierenden Agens
fügt ein
reduzierendes Agens zu dem Abgas hinzu, das in das Mittel zum Halten
von NOx 62 fließt. Genauer gesagt ist die
Einheit 70 zum Hinzufügen
eines reduzierenden Agens in der Nähe des Mittel zum Halten von NOx 62 angeordnet, um so das reduzierende
Agens hin zu dem Mittel zum Halten von NOx 62 zu
injizieren. Die Einheit 70 zum Hinzufügen eines reduzierenden Agens
ist mit dem Ausgabeanschluss 46 der ECU 40 durch
eine zugehörige
Steuerschaltung 48 verbunden, sodass die Menge des reduzierenden Agens,
das dem Abgas hinzugefügt
wird, basierend auf einem Signal reguliert wird, das von der ECU 40 übermittelt
wird. Im Übrigen
wird gemäß dieser
Ausführung
der vorliegenden Erfindung ein Treibstoff, der eine ähnliche
Zusammensetzung zu dem Treibstoff hat, der in die Brennkammer der
Brennkraftmaschine zugeführt
wird, als reduzierdes Agens verwendet. Obwohl eine Erläuterung
auf der Annahme gegeben wird, dass der Treibstoff dem Abgas von
der Einheit 70 zum Hin zufügen eines Agens hinzugefügt wird,
kann ein Treibstoff einer Zusammensetzung, die sich von der des
Treibstoffs unterscheidet, der der Brennkammer zugeführt wird,
oder jedes beliebige reduzierende Agens, das sich von dem Treibstoff
unterscheidet, mit ähnlichen
Effekten verwendet werden.
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Das Verhältnis der Luft zu dem Treibstoff,
der dem Abgasweg stromaufwärts
von dem Mittel zum Halten von NOx 62,
der Brennkammer 5 und dem Einlassweg zugeführt wird,
wird als das Luft-Treibstoffverhältnis
des Abgases bezeichnet. Das Mittel zum Halten von NOx 62 der
Vorrichtung 23 zur Reinigung von Abgasen hält das NOx in dem Abgas, wenn das Luft-Treibstoffverhältnis des
Abgases, das hierin hineinfließt,
mager ist, und gibt das NOx, das dadurch gehalten wird, frei, wenn
die Sauerstoffkonzentration des Abgases, das hierin hineinfließt, abnimmt.
Darüberhinaus
wird in dem Fall, in dem die Sauerstoffkonzentration des Abgases,
das in das Mittel zum Halten von NOx 62 hineinfließt, niedrig
ist und das Abgas, das hierin hineinfließt, das reduzierende Agens
enthält,
das NOx, das von dem Mittel zum Halten von NOx 62 freigesetzt wird, reduziert
und gereinigt wird.
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Dieses Mittel zum Halten von NOx 62 ist nicht in der Lage, NOx weiter zu halten, wenn die Menge an NOx, die dadurch gehalten wird ansteigt. Genauer gesagt,
sinkt, in dem Fall, in dem das Luft-Treibstoffverhältnis des
Abgases, das in das Mittel zum Halten von NOx 62 hineinfließt, weiterhin
mager bleibt, die Kapazität
zum Halten von NOx des Mittel zum Halten von
NOx 62 und dann ist das Mittel
zum Halten von NOx 62 nicht in
der Lage, NOx weiter zu halten, mit dem
Ergebnis, dass das Abgas, das durch das Mittel zum Halten von NOx geströmt
ist, immer noch NOx enthält . In dem Fall , in dem die
Menge an NOx, die von dem Mittel zum Halten
von NOx 62 gehalten wird, einen
vorbestimmten Betrag übersteigt,
ist es daher eine übliche
Praxis; die Operation mit der hohen bzw. reichen Spitze durchzuführen, bei
der ein Abgas, das eine niedrige Sauerstoffkonzentration aufweist
und eine große
Menge an reduzierendem Agens enthält, in das Mittel zum Halten
von NOx 62 eingeführt wird, um
somit das NOx, das in dem Mittel zum Halten
von NOx 62 gehalten wird, freizusetzen
und zu reduzieren.
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Genauer gesagt erfasst der NOx-Sensor 71 der im Abgas stromaufwärts von
dem Mittel zum Halten von NOx 62 montiert
ist, die Menge an NOx im Abgas, das in das
Mittel zum Halten von NOx 62 strömt, um so
die Menge an NOx, die durch das Mittel zum Halten
von NOx 62 gehalten wird, abzuschätzen. Sobald
die abgeschätzte
Menge an NOx über einen vorbestimmten Betrag
hinaus angewachsen ist, d. h., in dem Fall, in dem die Kapazität zum Halten
von NOx des Mittel zum Halten von NOx 62 abnimmt, wird der Treibstoff
als ein reduzierendes Agens zu dem Abgas hinzugefügt, das
in das Mittel zum Halten von NOx 62 strömt, und
zwar durch der Einheit 70 zum Hinzufügen eines reduzierenden Agens,
die in dem Abgas stromaufwärts
von dem Mittel zum Halten von NOx 62 montiert
ist, als die Operation mit einer reichen Spitze. Die Menge an Treibstoff,
die durch die Einheit 70 zum Hinzufügen eines reduzierenden Agens
hinzugefügt
wird, ist ausreichend, um die Sauerstoffkonzentration des Abgases,
das in das Mittel zum Halten von NOx 62 fließt, zu verringern
und das NOx, das von dem Mittel zum Halten
von NOx 62 freigesetzt wird, gleichzeitig
zu reduzieren. Als Ergebnis der Durchführung der Operation mit einer
reichen Spitze wird im Wesentlichen das gesamte NOx,
das in dem Mittel zum Halten von NOx 62 gehalten
wird, freigesetzt und reduziert, wodurch die Kapazität zum Halten
von NOx des Mittel zum Halten von NOx 62 wiederhergestellt wird.
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Auf der anderen Seite hält das Mittel
zum Halten von NOx 62 nicht nur
NOx, sondern auch die Schwefelkomponente
in dem Abgas, das hierin hineinströmt. Sobald die Schwefelkomponente
in dem Mittel zum Halten von NOx gehalten
wird, sinkt die Fähigkeit
zum Halten von NOx des Mittel zum Halten von
NOx 62. Die Tatsache, dass die
Fähigkeit
zum Halten von NOx des Mittel zum Halten
von NOx 62 durch die Schwefelkomponente,
die von dem Mittel zum Halten von NOx 62 gehalten
wird, absinkt, wird als "Schwefelvergiftung" des Mittel zum Halten
von NOx 62 bezeichnet. Genauer
gesagt, sinkt mit einem Ansteigen der Menge der Schwefelkomponente,
die durch das Mittel zum Halten von NOx 62 gehalten wird,
die Menge an NOx, die durch das Mittel zum Halten
von NOx gehalten werden kann. Mit anderen Worten
sinkt mit dem Zunehmen der Schwefelvergiftung des Mittel zum Halten
von NOx 62 die Fähigkeit zum
Halten von NOx des Mittel zum Halten von
NOxs 62.
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Allgemein wird daher, sobald das
Mittel zum Halten von NOx 62 einmal
schwefelvergiftet ist, der Regenerierungsprozess der Schwefelvergiftung
ausgeführt,
um die Schwefelkomponente von dem Mittel zum Halten von NOx 62 freizusetzen. Normalerweise muss
zum Freisetzen der Schwefelkomponente, die in dem Mittel zum Halten
von NOx 62 gehalten wird, das Luft-Treibstoffverhältnis, das
in das Mittel zum Halten von NOx 62 hineinfließt, angereichert
werden und zur gleichen Zeit die Temperatur des Mittel zum Halten
von NOx 62 über die Temperatur zum Freisetzen
des Schwefels (d. h. ungefähr
650°C) angehoben
werden.
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Bei einem Dieselmotor vom Typ mit
Kompressionszündung
ist jedoch die Temperatur des Abgases, das in das Mittel zum Halten
von NOx 62 während des normalen Motorbetriebs
strömt,
viel niedriger als die Temperatur zum Freisetzen des Schwefels des
Mittel zum Halten von NOx 62. Um
den Prozess zur Regenerierung der Schwefelvergiftung des Mittel
zum Halten von NOx 62 durchzuführen, ist
es daher erforderlich, dass die Brennkraftmaschine auf eine spezielle
Weise kontrolliert wird, um die Temperatur des Abgases; das von
der Brennkraftmaschine abgegeben wird, zu erhöhen. Wenn das Mittel zum Halten
von NOx 62 eine Temperatur erreicht,
die höher
als die Temperatur zum Freisetzen des Schwefels ist, wird auf der
anderen Seite das Mittel zum Halten von NOx 62 thermisch
verschlechtert und die Kapazität
zum Halten von NOx von diesem Mittel sinkt. Auch wird in dem Fall,
in dem das Mittel zum Halten von NOx 62 eine
Katalysatorsubstanz zum Oxidieren der Komponenten des Abgases enthält, die
Leistung wie etwa die Fähigkeit
zur Oxidation der katalytische Substanz durch die Wärme verschlechtert.
Darüberhinaus
benötigt
das Freisetzen der Schwefelkomponente von dem Mittel zum Halten
von NOx 62 eine relativ lange Zeit
und daher muss das Luft-Treibstoff-Verhältnis des
Abgases, das in das Mittel zum Halten von NOx 62 einströmt, für eine vergleichsweise
lange Periode fett bzw. reich gehalten werden, mit dem Ergebnis,
dass der Treibstoffverbrauch erhöht
wird und die Treibstoffkosten beträchtlich ansteigen. Darüberhinaus
würden
in dem Fall, in dem das Mittel zum Halten von NOx 62 auf
dem Partikel- bzw. Feststofffilter (nachfolgend als der Filter bezeichnet)
getragen wird, wie später
beschrieben, die Teilchen, die in großer Masse in dem Filter gefangen
werden können,
gezündet,
falls die Temperatur des Filters 62 über die Temperatur zum Freisetzen von
Schwefel angehoben wird. Als Ergebnis würde die Temperatur des Filters
bis zu einem solchen Grade ansteigen, dass der Filter schmilzt oder
sich Risse in dem Filter entwickeln.
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Angesichts der oben dargestellten
Problematik ist bei der Vorrichtung 23 zur Reinigung von Abgasen,
die in den
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1 und 2 dargestellt ist, ein Mittel zum Halten
von Schwefelkomponenten 61 zum Halten der Schwefelkomponente
des Abgases, das hierin hineinfließt, im Abgas stromaufwärts von
dem Mittel zum Halten von NOx 62 angeordnet,
sodass ein Abgas, das im Wesentlichen frei von der Schwefelkomponente
ist, in das Mittel zum Halten von NOx 62 einströmt. Als
Ergebnis wird es der Schwefelkomponente erschwert, während des
normalen Betriebs der Brennkraftmaschine in das Mittel zum Halten
von NOx 62 einzuströmen, oder
genauer gesagt, während einer
anderen als der Operation mit einer reichen Spitze für das Mittel
zum Halten von NOx 62. Dies verringert
die Anzahl von Malen, die ein Prozess zur Regenerierung der Schwefelvergiftung
für das
Mittel zum Halten von NOx 62 durchgeführt werden
muss.
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Bei der Vorrichtung 23 zur
Reinigung von Abgasen, die in den 1 und 2 dargestellt ist, strömt der Treibstoff,
der von der Einheit 70 zum Hinzufügen des reduzierenden Agens,
das im Abgasstrom stromaufwärts
von dem Mittel zum Halten von NOx 62 angeordnet
ist, während
der Operation mit reicher Spitze direkt in das Mittel zum Halten
von NOx 62 , um NOx von
dem Mittel zum Halten von NOx 62 freizusetzen.
Allgemein enthält
der Treibstoff eine Schwefelkomponente. Falls der zugefügte Treibstoff
direkt in das Mittel zum Halten von NOx 62 strömt, führt dies dazu,
dass die Schwefelkomponente des Treibstoffs in dem Mittel zum Halten
von NOx 62 gehalten wird, was ungewollt
die Schwefelvergiftung des Mittel zum Halten von NOx fördert.
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Im Gegensatz dazu ist bei der Vorrichtung 23 zur
Reinigung von Abgase gemäß der ersten
Ausführung
der vorliegenden Erfindung die Konzentration der Schwefelkomponente,
die in dem Treibstoff enthalten ist, das von der Einheit 70 zum
Hinzufügen des
reduzierenden Agens dem Abgas hinzugefügt wird, das in das Mittel
zum Halten von NOx 62 hineinströmt, niedriger
als diejenige der Schwefelkomponente in dem Treibstoff, der der
Brennkammer 5 der Brennkraftmaschine zugeführt wird.
Genauer gesagt fügt
die Einheit 70 zum Hinzufügen eines reduzierenden Agens
einen Treibstoff mit einer niedrigeren Konzentration an Schwefelkomponente
dem Abgasweg im Abgas stromaufwärts
von dem Mittel zum Halten von NOx 62,
aber stromabwärts
von dem Mittel zum Halten von Schwefelkomponenten 61 hinzu.
Indem dies getan wird, ist selbst in dem Fall, in dem der Treibstoff
von der Einheit 70 zum Hinzufügen eines redzuzerienden Agens
hinzugefügt
wird, wie wenn die Operation mit reicher Spitze für das Mittel
zum Halten von NOx 62 ausgeführt wird,
die Menge der Schwefelkomponente, die in dem Abgas enthalten ist,
das in das Mittel zum Halten von NOx 62 strömt, vergleichsweise
klein und daher wird ein Fortschreiten der Schwefelvergiftung des
Mittel zum Halten von NOx 62 verhindert.
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Insbesondere in dem Fall, in dem
die Konzentration der Schwefelkomponente des Treibstoffs, der von
der Einheit 70 zum Hinzufügen eines reduzierenden Agens
dem Abgas hinzugefügt
wird, das in das Mittel zum Halten von NOx 62 hineinströmt im Wesentlichen
gleich null ist, fließt
im Wesentlichen keine Schwefelkomponente in das Mittel zum Halten von
NOx 62, wenn die Operation mit
reicher Spitze gegen das Mittel zum Halten von NOx 62 ausgeführt wird.
Auch während
einer anderen Periode als der Operation mit reicher Spitze für das Mittel
zum Halten von NOx 62 wird im Wesentlichen
die gesamte Schwefelkomponente des Abgases, das von der Brennkraftmaschine
abgegeben wird, durch das Schwefelhaltemittel 61 entfernt
und daher strömt
im Wesentlichen keine Schwefelkomponente in das Mittel zum Halten
von NOx 62. Somit strömt in dem
Fall, in dem die Konzentration der Schwefelkomponente des Treibstoffs,
der von der Einheit 70 zum Hinzufügen eines reduzierenden Agens
hinzugefügt
wird, im Wesentlichen gleich null ist, im Wesentlichen keine Schwefelkomponente
in das Mittel zum Halten von NOx 62 und
daher wird die Notwendigkeit des Regenenerierungsprozesses aufgrund
der Schwefelvergiftung des Mittel zum Halten von NOx 62 eliminiert.
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Gemäß der ersten Ausführung der
vorliegenden Erfindung hält
das Mittel zum Halten von Schwefelkomponenten 61 die Schwefelkomponente
in dem Abgas, das hierin hineinströmt, wenn die Bedingungen zum
Halten der Schwefelkomponente erfüllt sind, und setzt die Schwefelkomponente
frei, wenn die Bedingungen zum Freisetzen der Schwefelkomponente
erfüllt
sind. Genauer gesagt hält
in dem Fall, in dem das Luft-Treibstoff-Verhältnis des Abgases, das in das
Mittel zum Halten von Schwefelkomponenten 61 einströmt, mager
ist oder in dem Fall, in dem das Luft-Treibstoffverhältnis des Abgases, das in das
Mittel zum. Halten von Schwefelkomponenten 61 einströmt, im Wesentlichen
gleich dem stoichiometrischen Luft-Treibstoffverhältnis oder
fett oder reich ist, wobei die Temperatur des Mittel zum Halten von
Schwefelkomponentens 61 niedriger als die Temperatur zum
Freisetzen der Schwefelkomponente ist, das Mittel zum Halten von
Schwefelkomponenten 61 die Schwefelkomponente in dem Abgas,
während
in dem Fall, in dem Luft-Treibstoff-Verhältnis des Abgases, das in das
Mittel zum Halten von Schwefelkomponenten 61 strömt, reich
ist und die Temperatur des Mittels zum Halten von Schwefelkomponenten 61 höher als
die Temperatur zum Freisetzen der Schwefelkomponente ist, auf der
anderen Seite das Mittel zum Halten von Schwefelkomponenten 61 die darin
gehaltene Schwefelkomponente frei setzt.
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Bei diesem Mittel zum Halten von
Schwefelkomponenten 61 wird die Menge an Schwefelkomponente,
die in der Lage ist, gehalten zu werden, mit einem Ansteigen der
Menge an Schwefelkomponente, die darin gehalten wird, reduziert.
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Insbesondere sinkt mit einem Anwachsen der
Menge der Schwefelkomponente, die durch das Mittel zum Halten von
Schwefelkomponenten 61 gehalten wird, die Kapazität zum Halten
der Schwefelkomponenten des Mittel zum Halten von Schwefelkomponentens 61.
Sobald einmal die Menge der Schwefelkomponente, die durch das Mittel
zum Halten Schwefelhaltekomponenten 61 gehalten wird, über eine
vorbestimmte Menge steigt, wird daher der Prozess zum Freisetzen
der Schwefelkomponente ausgeführt,
um die Schwefelkomponente von dem Mittel zum Halten von Schwefelkomponenten 61 freizusetzen.
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Insbesondere wird zunächst die
Menge der Schwefelkomponente in dem Abgas, das in das Mittel zum
Halten von Schwefelkomponenten 61 strömt, aus der Menge an Treibstoff
abgeschätzt,
die dem Einlassweg, der Brennkammer 5 und dem Abgasweg stromaufwärts von
dem Mittel zum Halten. von Schwefelkomponenten 61 zugeführt wird,
um somit die Menge der Schwefelkomponente abzuschätzen, die
in dem Mittel zum Halten von Schwefelkomponenten 61 gehalten
wird. In dem Fall, in dem die geschätzte Menge an Schwefelkomponente
die vorbestimmte Menge übersteigt,
d. h., in dem Fall, in dem die Kapazität zum Halten der Schwefelkomponente des
Mittel zum Halten von Schwefelkomponentens 61 reduziert
ist, wird der Betrieb der Brennkraftmaschine derart kontrolliert,
dass das Luft-Treibstoffverhältnis
des Abgases, das von der Brennkraftmaschine abgegeben wird, angereichert
wird, und zur gleichen Zeit, die Temperatur des Abgases, das von
der Brennkraftmaschine abgegeben wird, erhöht wird. Als Ergebnis sind
die Bedingungen zum Freisetzen der Schwefelkomponente für das Mittel
zum Halten von Schwefelkomponenten 61 erfüllt und
die Schwefelkomponente wird von dem Mittel zum Halten von Schwefelkomponenten 61 freigesetzt,
um somit die Kapazität
zum Halten der Schwefelkomponente des Mittel zum Halten von Schwefelkomponentens 61 wieder
herzustellen.
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Wenn die Schwefelkomponente von dem Mittel
zum Halten von Schwefelkomponenten 61 freigesetzt wird,
enthält
jedoch das Abgas, das stromabwärts
von dem Mittel zum Halten von Schwefelkomponenten 61 strömt, eine
größere Menge
an Schwefelkomponente als das Abgas, das von der Brennkraftmaschine
stammt. Bei der Vorrichtung 23 zur Reinigung von Abgasen
gemäß der ersten
Ausführung
der vorliegenden Erfindung wird daher der Prozess zum Freisetzen
der Schwefelkomponente für das
Mittel zum Halten von Schwefelkomponenten 61 auf eine solche
Weise durchgeführt,
dass die Bedingungen zum Freisetzen der Schwefelkomponente erfüllt sind
und die Arbeitsposition des Ventil zum Regulieren der Flussrates 58 wird
auf die Bypassposition geschaltet, damit ein größerer Anteil des Abgases in
die bypassseitige Verzweigungsleitung 66d strömt. Als
Ergebnis strömt,
solange die Bedingungen zum. Freisetzen der Schwefelkomponente erfüllt sind,
im Wesentlichen kein Abgas in das Mittel zum Halten von NOx 62 und somit wird verhindert,
dass das Abgas, das eine große
Menge an Schwefelkomponente enthält,
in das Mittel zum Halten von NOx 62 strömt.
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Wie oben beschrieben hält das Mittel
zum Halten von Schwefelkomponenten 61 im Wesentlichen die
Schwefelkomponente in dem Abgas, das hierin hineinströmt, und
wenn das Mittel zum Halten von Schwefelkomponenten die darin gehaltene Schwefelkomponente
frei setzt, wird verhindert, dass das Abgas durch das Mittel zum
Halten von NOx 62 strömt. Auf
diese Weise kann verhindert werden, dass das Abgas, das die Schwefelkomponente
enthält,
in das Mittel zum Halten von NOx strömt, was
es ermöglicht,
die Schwefelkomponente aus dem Abgas im Abgas stromaufwärts von
dem Mittel zum Halten von NOx 62 zu
entfernen, das von der Brennkraftmaschine abgeben wird, In dem Fall,
in dem die Einheit zum Hinzufügen
des reduzierenden Agens zum Hinzufügen des Treibstoffes zu dem
Abgas, das in das Mittel zum Halten von NOx 62 strömt, im Abgas stromaufwärts von
dem Flussratenventil 68 angeordnet ist, haftet der Treibstoff
unerwünschterweise
an dem Ventil zum Regulieren der Flussrate 68. Selbst in
dem Fall, in dem der Treibstoff in einer Menge, die geeignet ist,
um das NOx, das durch das Mittel zum Halten
von NOx gehalten wird, freizusetzen und
zu reduzieren, von der Einheit zum Hinzufügen eines reduzierenden Agens
eingespritzt wird, um die reiche Spitze gegen das Mittel zum Halten
von NOx 62 auszuführen, ist
daher die Menge des Treibstoffs, die tatsächlich in das Mittel zum Halten
von NOx 62, unterschiedlich von
der oben beschriebenen angemessenen Menge. Mit anderen Worten, es
wird unmöglich, angemessen
die Menge an Treibstoff zu regulieren, die in das Mittel zum Halten
von NOx 62 strömt, wenn von der Einheit zum
Hinzufügen
eines reduzierenden Agens der Treibstoff eingespritzt wird. Auch
würde eine
erhöhte
Menge an Treibstoff, die an dem Ventil zum Regulieren der Flussrate 68 haftet,
eine Bewegung des Ventil zum Regulieren der Flussrates 68 verhindern,
und es damit unmöglich
machen, dass Ventil zum Regulieren der Flussrate 68 zu
kontrollieren. Darüberhinaus
wird, falls die Einheit zum Hinzufügen eines reduzierenden Agens
im Abgas stromaufwärts
von dem Ventil zum Regulieren der Flussrate 68 angeordnet
ist, die Distanz von der Einheit zum Hinzufügen des reduzierenden Agens
zu dem Mittel zum Halten von NOx 62 generell
verlängert
und der Treibstoff an dem Bereich der Abgasleitung haften, der von
der Einheit zum Hinzufügen
eines reduzierenden Agens zu dem Mittel zum Halten von NOx reicht. Dies macht es auch unmöglich, angemessen die
Menge an Treibstoff zu regulieren, die in das Mittel zum Halten
von NOx 62 strömt, wenn in der Einheit zum
Hinzufügen
eines reduzierenden Agens der Treibstoff eingespritzt bzw. eingebracht
wird.
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Bei der Vorrichtung 23 zur
Reinigung von Abgas gemäß der vorliegenden
Erfindung ist im Gegensatz hierzu wie in 2 dargestellt, die Einheit 70 zum
Hinzufügen
eines reduzierenden Agens im Abgas stromabwärts von dem Ventil zum Regulieren
der Flussrate 68 und stromaufwärts von dem Mittel zum Halten
von NOx 62 angeordnet. Somit wird
verhindert, dass der Treibstoff, wenn er von der Einheit 70 zum
Hinzufügen
eines reduzierenden Agens eingebracht wird, an dem Ventil zum Regulieren
der Flussrate 68 haftet. Als Ergebnis kann die Menge an
Treibstoff, die in das Mittel zum Halten von NOx 62 strömt, nachdem
sie durch die Einheit 70 zum Hinzufügen eines reduzierenden Agens
eingebracht worden ist, geeignet reguliert werden, während zur
gleichen Zeit das Ventil zum Regulieren der Flussrate 68 nicht
daran gehindert wird, sich zu bewegen. Darüberhinaus kann, indem die Einheit 70 zum
Hinzufügen
eines reduzierenden Agens unmittelbar stromaufwärts von dem Mittel zum Halten
von NOx 62 angeordnet wird oder
das Einbringen von der Einheit 70 zum Hinzufügen eines
reduzierenden Agens in Richtung hin zu dem Mittel zum Halten von
NOx 62 ausgerichtet ist, die Menge
an Treibstoff, der in das Mittel zum Halten von NOx 62 einströmt, nachdem
er von der Einheit 70 zum Hinzufügen eines reduzierenden Agens
eingebracht worden ist, geeignet reguliert werden.
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Als nächstes wird eine Vorrichtung 80 zur Reinigung
von Abgasen gemäß einer
zweiten Ausführung
der vorliegenden Erfindung anhand der 3A bis 3C näher
erläutert.
Die Vorrichtung 80 zur Reinigung von Abgasen gemäß der zweiten
Ausführung
der vorliegenden Erfindung weist einen Aufbau auf, der ähnlich der
Vorrichtung 23 zur Reinigung von Abgasen gemäß der ersten
Ausführung
der vorliegenden Erfindung ist, ausgenommen, dass der Aufbau der
Abgasleitung 86 sich von demjenigen der Abgasleitung 66 gemäß der ersten
Ausführung
unterscheidet. 3A bis 3C zeigen schematische Ansichten ähnlich zu 2. 3A zeigt
das Ventil zum Regulieren der Flussrate 88 in der ersten
Arbeitsposition, 3B das
Ventil zum Regulieren der Flussrate 88 in der zweiten Arbeitsposition
und 3C das Ventil zum
Regulieren der Flussrate 88 in einer Zwischenarbeitsposition.
In diesen Ansichten zeigen die Pfeile das Strömen des Abgases.
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Wie in den 3A bis 3C gezeigt, umfasst gemäß der zweiten Ausführung der
vorliegenden Erfindung die Abgasleitung 86 Hauptleitungen 86a, 86e und
ringförmige
Verzweigungsleitungen (ringförmige Wege) 86c, 86d,
die mit den Hauptabgasleitungen 86a, 86e verbunden
sind. Ein Gehäuse 87,
in dem das Mittel zum Halten von NOx 62 eingebaut
ist, ist an den ringförmigen
Verzweigungsleitungen 86c, 86d angeordnet. Ein
Verzweigungsbereich 86b ist an dem Verbindungspunkt zwischen
den Abgasleitungen 86a, 86e. und den ringförmigen Verzweigungsleitungen 86c, 86d angeordnet.
Insbesondere verzweigen sich die ringförmigen Verzweigungsleitungen 86c, 86d von
dem Verzweigungsbereich 86b der Hauptabgasleitungen 86a, 86e und
kehren zu dem Verzweigungsbereich 86b zurück. Die
ringförmigen Verzweigungsleitungen 86c, 86d enthalten
die Einheit 90 zum Hinzufügen eines reduzierenden Agens.
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Insbesondere umfassen die Hauptabgasleitungen
die stromaufwärts
gelegene Teilabgasleitung 86a im Abgas stromaufwärts von
dem Verzweigungsbereich 86b und die stromabwärts gelegene
Teilabgasleitung 86e im Abgas stromabwärts von dem Verzweigungsbereich 86b.
Die ringförmigen
Verzweigungsleitungen umfassen eine erste ringförmige Teilverzweigungsleitung 86c zum
Verbinden des Verzweigungsbereichs 86b mit einer Seite
des Mittel zum Halten von NOx 62 und
eine zweite Teilverzweigungsleitung 86d zum Verbinden des
Verzweigungsbereichs 86b mit der anderen Seite des Mittel
zum Halten von NOx 62. Die stromaufwärts gelegene Teilabgasleitung 86a,
verzweigt sich am Verzweigungsbereich 86b in drei Abgasleitungen
einschließlich
der ersten ringförmigen
Teilverzweigungsleitung 86c, der zweiten ringförmigen Teilverzweigungsleitung 86d und
der stromabwärts
gelegenen Teilabgasleitung 86e. Die stromaufwärts gelegene
Teilabgasleitung 86a und die stromabwärts gelegene Teilabgasleitung 86e fluchten
im Wesentlichen miteinander, während die
erste ringförmige
Teilverzweigungsleitung 86c und die zweite ringförmige Teilverzweigungsleitung 86d sich
in entgegengesetzte Richtungen und im Wesentlichen rechtwinklig
zu der Hauptabgasleitung 86a, 86e verzweigen.
Darüberhinaus
ist auch die Einheit 90 zum Hinzufügen eines reduzierenden Agens in
der ersten ringförmigen
Teilverzweigungsleitung 86c derart angeordnet, dass der
Treibstoff hin zu dem Mittel zum Halten von NOx 62 in
das Abgas eingebracht wird, das von der ersten ringförmigen Teilverzweigungsleitung 86c in
das Mittel zum Halten von NOx 62 fließt.
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Das Ventil zum Regulieren der Flussrate 88 ist
am Verzweigungsbereich 86b angeordnet. Der Betrieb des
Ventil zum Regulieren der Flussrates 88 wird durch den
Stufenmotor 89 kontrolliert, der mit dem Auslassanschluss 46 der
ECU 40 durch die zugehörige
Steuerschaltung 48 verbunden ist. Das Ventil zum Regulieren
der Flussrate 88 wird kontinuierlich um das Zentrum des
Verzweigungsbereichs 86b gedreht und der Winkel θ von diesem ändert sich bezüglich der
axialen Linie der Hauptabgasleitungen 86a, 86e.
Somit ist es möglich,
die Flussrate des Abgases, das in die ringförmigen Verzweigungsleitungen 86c, 86d strömt, und
die Richtung, in der das Abgas in die ringförmigen Verzweigungsleitungen 86c, 86d strömt, zu kontrollieren.
Insbesondere wird das Ventil zum Regulieren der Flussrate 88 gemäß der zweiten
Ausführung
der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen zwischen drei Arbeitspositionen
mit unterschiedlichen Winkeln gedreht. Die drei Positionen umfassen
die erste Arbeitsposition, die in 3A gezeigt
ist, die zweite Arbeitsposition, die in 3B gezeigt ist, und die Zwischenarbeitsposition,
die in 3C gezeigt ist.
In dem Fall, in dem das Ventil zum Regulieren
der Flussrate 88 sich in der ersten Arbeitsposition befindet,
die in 3A dargestellt
ist, wird im Wesentlichen das gesamte Abgas, das von der stromaufwärts gelegenen
Teilabgasleitung 86a in den Verzweigungsbereich 86b strömt, in die
erste ringförmige
Teilverzweigungsleitung 86c geleitet und strömt durch
das Mittel zum Halten von NOx 62 in
einer Richtung und strömt
dann in die zweite ringförmige
Teilverzweigungsleitung 86d und kehrt dann zum Verzweigungsbereich 86b zurück. Das
gesamte Abgas, das von der zweiten ringförmigen Teilverzweigungsleitung 86d zu
dem Verzweigungsbereich 86b zurückgekehrt ist, strömt zu der
stromabwärts
gelegenen Teilabgasleitung 86e. In der nachfolgenden Beschreibung
wird zur Erläuterung
angenommen, dass die Richtung, in der das Abgas durch die ringförmigen Verzweigungsleitungen 86c, 86d und
das Mittel zum Halten von NOx strömt, wie
oben beschrieben, die Vorwärtsrichtung
ist.
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In dem Fall, in dem das Ventil zum
Regulieren der Flussrate 88 sich in der in 3B gezeigten zweiten Arbeitsposition
befindet, strömt
im Wesentlichen das gesamte Abgase, das von der stromaufwärts gelegenen
Abgasleitung 86a in den Verzweigungsbereich 86b strömt, in die
zweite Teilverzweigungsleitung 86d und durch das Mittel
zum Halten von NOx 86 in der Richtung,
die der Richtung entgegengesetzt ist, in der das Abgas strömt, wenn
das Ventil zum Regulieren der Flussrate 88 in der ersten Arbeitsposition
ist, und strömt
dann in die erste ringförmige
Teilverzweigungsleitung 86c und kehrt zum Verzweigungsbereich 86b zurück. Das
gesamte Abgas, das von der ersten ringförmigen Teilverzweigungsleitung 86c zum
Verzweigungsbereich 86b zurückgekehrt ist, strömt zu der
st romabwärts
gelegenen Abgasleitung 86e aus. In der nachfolgenden Beschreibung
wird zur Erläuterung
angenommen, dass die Richtung, in der das Abgas durch die ringförmigen Verzweigungsleitungen 86c, 86d und
das Mittel zum Halten von NOx 62 auf
diese Weise strömt,
die entgegengesetzte Richtung ist.
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Insbesondere kann, wie oben beschrieben, abhängig von
der Arbeitsposition des Ventils zum Regulieren der Flussrate 88 das
Abgas, das in den Verzweigungsbereich 86b von der stromaufwärts gelegenen
Abgasleitung 86a eingeströmt ist, in der einen oder der
entgegengesetzten Richtung durch die ringförmigen Verzweigungsleitungen 86c, 86d strömen, die
das Mittel zum Halten von NOx enthalten,
und kann dann zu der stromabwärts
gelegenen Abgasleitung 86e durch den Verzweigungsbereich 86b strömen.
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Wie oben beschrieben kann gemäß der zweiten
Ausführung
der vorliegenden Erfindung der Strom des Abgases, der durch das
Mittel zum Halten von NOx 62 geht,
zwischen der Vorwärtsrichtung
und der entgegengesetzten Richtung umgeschaltet werden. Daher kann
die Disbalance der Menge an NOx, die abhängig von
den Positionen von dem Mittel zum Halten von NOx 62 gehalten
wird, entspannt werden und das Mittel zum Halten von NOx kann
effektiv verwendet werden. Darüberhinaus
kann in dem Fall, in dem das Mittel zum Halten von NOx von
dem Filter getragen wird, der später
beschrieben wird, die Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen gemäß der zweiten
Ausführung
der vorliegenden Erfindung effektiv den zweiten Filter 62 benutzen,
indem die Disbalance der Menge der gefangenen Partikel abhängig von
den Positionen im Filter entspannt wird. Darüberhinaus wird durch das Wechseln
der Richtung des Strömens
des Abgases verhindert, dass der Filter verstopft.
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In dem Fall, in dem das Ventil zum
Regulieren der Flussrate 88 in der in 3C dargestellten Zwischenarbeitsposition
ist, strömt
im Wesentlichen das gesamte Abgas, das von der stromaufwärts gelegenen
Verzweigungsleitung 86a in den Verzweigungsbereich 86b eingeströmt ist,
in die stromabwärts
gelegene Verzweigungsleitung 86e, jedoch nicht in die ringförmigen Verzweigungsleitung 86c, 86d.
Insbesondere in dem Fall, in dem das Ventil zum Regulieren der Flussrate 88 sich
in der Zwischenarbeitsposition befindet, strömt das Abgas zu der stromabwärts gelegenen
Abgasleitung 86e aus, ohne dass es durch das Mittel zum
Halten von NOx 62 geht. Gemäß der zweiten
Ausführung
der vorliegenden Erfindung bildet daher die Zwischenarbeitsposition
des Ventil zum Regulieren der Flussrates 88 eine Bypass-
bzw. Überbrückungsposition
zum Überbrücken des
Mittel zum Halten von NOx 62 wie
die Bypassposition des Ventil zum Regulieren der Flussrates 68 bei
der vorhergehenden Ausführung.
Bei der Vorrichtung 80 zum Reinigen von Abgasen gemäß der zweiten
Ausführung
der vorliegenden Erfindung wird die Schwefelkomponente von dem Mittel
zum Halten von Schwefelkomponenten 61 freigesetzt, indem
die Bedingungen zum Freisetzen der Schwefelkomponente erfüllt sind,
während
zur gleichen Zeit das Ventil zum Regulieren der Flussrate 88 derart
reguliert wird, dass der größere Teil
des Abgases durch den Abgasweg stromabwärts von dem Verzweigungsbereich 86b strömt, ohne
dass er in die ringförmigen
Wege 86c, 86d strömt.
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Darüberhinaus ist in der Vorrichtung 80 zur Reinigung
von Abgasen gemäß der zweiten
Ausführung
der vorliegenden Erfindung die Einheit 90 zum Hinzufügen des
reduzierenden Agens in der ersten ringförmigen Teilverzweigungsleitung 86c angeordnet.
In dem Fall, in dem das Abgas in der Vorwärtsrichtung in das Mittel zum
Halten von NOx 62 und die ringförmigen Verzweigungsleitungen 86c, 86d strömt, strömt daher
das Abgas mit dem Treibstoff, der zu diesem durch die Einheit 90 zum
Hinzufügen eines
reduzierenden Agens hinzugefügt
worden ist, in das Mittel zum Halten von NOx 62.
In dem Fall, in dem der Treibstoff in die entgegengesetzte Richtung strömt, wird
das Abgas, selbst wenn es den Treibstoff hält, der ihm von der Einheit 90 zum
Hinzufügen
eines reduzierenden Agens hinzugefügt worden ist, abgeführt, ohne
dass er durch das Mittel zum Halten von NOx 62 geht.
In dem Fall, in dem die Operation mit einer reichen Spitze für das Mittel
zum Halten von NOx 62 bei der Vorrichtung 82 zur
Reinigung von Abgasen gemäß der zweiten
Ausführung
der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, wird daher das Ventil
zum Regulieren der Flussrate 88 in die erste Arbeitsposition
gesetzt, um den Vorwärtsstrom
des Abgases sicherzustellen. Insbesondere wird in dem Fall, in dem
eine einzelne Einheit 90 zum Hinzufügen eines reduzierenden Agens
in den ringförmigen
Verzweigungsleitungen 86c, 86d angeordnet ist,
die Operation mit reicher Spitze, falls eine solche durchgeführt wird,
für das
Mittel zum Halten von NOx 62 durchgeführt wird, indem die Arbeitsposition
des Ventils zum Regulieren der Flussrate 88 derart reguliert
wird, dass der Treibstoff von der Einheit 90 zum Hinzufügen eines
reduzierenden Agens stromaufwärts
von dem Mittel zum Halten von NOx 62 dem
Abgas hinzugefügt
wird.
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Bei der Vorrichtung 80 zur
Reinigung von Abgasen gemäß der zweiten
Ausführung
der vorliegenden Erfindung, wie sie oben stehend beschrieben worden
ist, ist eine einzelne Einheit 90 zum Hinzufügen eines
reduzierenden Agens in den ringförmigen Verzweigungsleitungen 86c, 86d angeordnet.
Gleichermaßen
kann jedoch eine Einheit 90 zum Hinzufügen eines reduzierenden Agens
bei jeder der ringförmigen
Verzweigungsleitungen 86c, 86d auf beiden Seiten
des Mittel zum Halten von NOx 62 angeordnet
sein, das heißt,
für sowohl
die erste ringförmige
Teilverzweigungsleitung 86c, als auch die zweite ringförmige Teilverzwei gungsleitung 86d.
Als zweite Alternative kann Einheit 90 zum Hinzufügen eines
reduzierenden Agens im Abgas stromaufwärts von dem Ventil zum Regulieren
der Flussrate 88 angeordnet sein. Als Result kann unabhängig davon,
ob das Abgas in der Vorwärtsrichtung
oder der entgegengesetzten Richtung die ringförmigen Verzweigungsleitungen 86c, 86d in
das Mittel zum Halten von NOx 62 strömt, die
Operation mit reicher Spitze für
das Mittel zum Halten von NOx 62 ausgeführt werden,
solange das Ventil zum Regulieren der Flussrate 88 in einer anderen
Arbeitsposition als der Bypassposition angeordnet ist.
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Als nächstes wird eine Vorrichtung
zur Reinigung von Abgasen gemäß einer
dritten Ausführung der
vorliegenden Erfindung anhand von 4 näher erläutert. 4 stellt eine schematische
Ansicht ähnlich
der 3A dar, die die Vorrichtung 80 zur
Reinigung von Abgasen gemäß der zweiten
Ausführung der
vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 4 dargestellt,
umfasst die Vorrichtung zur Reinigung von Abgas gemäß der dritten
Ausführung
der vorliegenden Erfindung einen Reinigungskatalysator 91,
der in einem Gehäuse 92 stromabwärts von
der Vorrichtung 80 zur Reinigung von Abgas gemäß der zweiten Ausführung der
vorliegenden Erfindung im Abgas angeordnet ist. Der Reinigungskatalysator 91 ist
in der Lage, das Abgas, das durch ihn hindurchfließt zu reinigen,
und ist in dem Abgas von der stromabwärts gelegenen Abgasleitung 86e angeordnet.
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Gemäß der zweiten Ausführung, wie
sie oben beschrieben ist, strömt
in dem Fall, in dem die Arbeitsposition des Ventil zum Regulieren
der Flussrates 88 zur Bypassposition geändert wird, um die Schwefelkomponente
von dem Mittel zum Halten von Schwefelkomponenten 61 freizusetzen,
im Wesentlichen nichts von dem Abgas durch das Mittel zum Halten
von NOx und wird daher in die Atmosphäre abgegeben,
ohne dass es gereinigt wurde. Dies verschlechtert die Abgasemission.
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Gemäß der dritten Ausführung der
vorliegenden Erfindung ist im Gegensatz dazu der Reinigungskatalysator 91 im
Abgas stromabwärts
von der stromabwärts
gelegenen Abgasleitung 86e angeordnet. In dem Fall, in
dem der Prozess zum Freisetzen der Schwefelkomponente für das Mittel
zum Halten von Schwefelkomponenten durchgeführt wird, fließt daher
das Abgas, das im Wesentlichen nicht gereinigt worden ist, in den
Reinigungskatalysator 91, der andere Komponenten als die
Schwefelkomponenten des Abgases reinigt. Selbst in dem Fall, in
dem das Mittel zum Halten von NOx 62 überbrückt wird,
um die Schwefelkomponente von dem Mittel zum Halten von Schwefelkomponenten 61 freizusetzen,
wird daher verhindert, dass das im Wesentlichen ungereinigte Abgas
in die Atmosphäre
abgegeben wird.
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Der Reinigungskatalysator 91 kann
entweder ein Drei-Wege-Katalysator
sein, der nicht einfach in der Lage ist, die Schwefelkomponente
des einströmenden
Abgases zu halten, oder ein Partikel- bzw. Feststofffilter, der
in der Lage ist, die Partikel aufzufangen, die im Abgas enthalten
sind. Auch kann die Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen gemäß der dritten
Ausführung
der vorliegenden Erfindung mit der Vorrichtung zur Reinigung von
Abgasen gemäß der ersten
Ausführung
der vorliegenden Erfindung kombiniert sein. In diesem Fall ist der
Reinigungskatalysator 91 stromabwärts von der Einmündung der haltemittelseitigen
Verzweigungsleitung 66c in der bypassseitigen Verzweigungsleitung 66d angeordnet.
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Als nächstes wird eine Vorrichtung
zur Reinigung von Abgasen gemäß einer
vierten Ausführung der
vorliegenden Erfindung anhand von 5 näher beschrieben. 5 ist eine schematische
Ansicht, ähnlich
der 3A – 3C und 4.
Die Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen gemäß der vierten Ausführung der
vorliegenden Erfindung umfasst eine Einheit 93 zum Hinzufügen eines
reduzierenden Agens zusätzlich
zu der Einheit 90 zum Hinzufügen eines reduzierenden Agens,
die in den ringförmigen
Verzweigungsleitungen 86c, 86d im Abgas stromaufwärts von
dem Mittel zum Halten von Schwefelkomponenten 61 in der
Vorrichtung zur Reinigung von Abgas gemäß der zweiten Ausführung angeordnet
ist.
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Bei der Vorrichtung zur Reinigung
von Abgasen gemäß der vierten
Ausführung
der vorliegenden Erfindung wird in dem Fall, in dem die Schwefelkomponente,
die von der Schwefelhaltevorrichtung 61 gehalten wird,
freizusetzen ist, d. h., in dem Fall, in dem die Schwefelkomponente,
die von dem Mittel zum Halten von Schwefelkomponenten 61 gehalten wird,
einen vorbestimmten Betrag übersteigt,
der Treibstoff von der zusätzlichen
Einheit 93 zum Hinzufügen
eines reduzierenden Agens zum Freisetzen der Schwefelkomponente,
die von dem Mittel zum Halten von Schwefelkomponenten 61 gehalten
wird, eingebracht. Die Menge an Treibstoff, die von der zusätzlichen
Einheit 93 zum Hinzufügen
eines reduzierenden Agens in das Abgas eingebracht wird, ist ausreichend
sowohl um das Luft-Treibstoffverhältnis des Abgases anzureichern,
welches in das Mittel zum Halten von Schwefelkomponenten 61 einströmt, als auch,
um die Temperatur des Mittel zum Halten von Schwefelkomponentens 61 so
zu erhöhen,
dass sie höher
als die Temperatur zum Freisetzen der Schwefelkomponente ist, indem
der eingebrachte Brennstoff verbrannt wird.
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Die Vorrichtung zum Reinigen von
Abgasen gemäß der vierten
Ausführung
der vorliegenden Erfindung kann mit der Vorrichtung zur Reinigung
von Abgasen gemäß der ersten
Ausführung
der vorliegenden Erfindung und/oder der dritten Ausführung der
vorliegenden Erfindung kombiniert sein. In diesem Fall ist die zusätzliche
Einheit 93 zum Hinzufügen
eines reduzierenden Agens im Abgas stromaufwärts von der Vorrichtung zur
Reinigung von Abgasen gemäß der ersten
und/oder dritten Ausführung angeordnet.
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Bei den oben beschriebenen Ausführungen wird
der Treibstoff, der von den Einheiten 70, 90, 93 zum
Hinzufügen
eines reduzierenden Agens eingebracht wird, in einem Treibstofftank
gespeichert (ein zusätzlicher
nicht dargestellter Treibstofftank), der sich von dem Tank für den Treibstoff
unterscheidet, der der Brennkammer 5 der Brennkraftmaschine
zugeführt
wird. Als Ergebnis werden die Treibstoffe von den beiden Tanks nicht
gemischt, bevor sie der Brennkammer 5 der Brennkraftmaschine
zugeführt werden
oder bevor sie von der Einheit 70, 90, 93 zum Hinzufügen eines
reduzierenden Agens eingebracht werden. Ein Treibstoff, dessen Konzentration
an Schwefelkomponente niedriger als diejenige des Treibstoffs ist,
die der Brennkraftmaschine zugeführt wird,
ist in dem zusätzlichen
Treibstofftank für
den Treibstoff gespeichert, der von den Einheiten 70, 90 bzw. 93 zum
Hinzufügen
eines reduzierenden Agens eingebracht wird.
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Alternativ kann bei den oben beschriebenen Ausführungen
der Treibstoff, der von den Einheiten 70, 90 bzw. 93 zum
Hinzufügen
eines reduzierenden Agens eingebracht wird, qualitativ gegenüber dem Treibstoff
geändert
sein, der der Brennkammer 5 der Brennkraftmaschine zugeführt wird.
Insbesondere kann der Treibstoff, der von den Einheiten 70, 90 bzw. 93 zum
Hinzufügen
eines reduzierenden Agens eingebracht wird, dadurch hergestellt
sein, dass der Treibstoff, der der Brennkammer 5 der Brennkraftmaschine
zugeführt
wird, entschwefelt wird. Der Treibstoff kann entweder bevor oder
nachdem der Treibstoff in den Treibstofftank gefüllt wird, entschwefelt werden.
In dem Fall, in dem der Treibstoff entschwefelt wird, bevor er in
den Treibstofftank gefüllt
wird, wird der entschwefelte Treibstoff in dem zusätzlichen Treibstofftank
gespeichert.
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In dem Fall, in dem der Treibstoff
entschwefelt wird, nachdem er in den Treibstofftank gefüllt wird,
ist auf der anderen Seite die Brennkraftmaschine mit einer Einheit
zur Entschwefelung ausgestattet, um den Treibstoff zu entschwefeln.
In diesem Fall ist nur ein Treibstofftank vorhanden, von dem zwei Treibstoffversorgungsleitungen
bzw. -wege ausgebildet sind, einschließlich einer Treibstoffversorgungsleitung
zum Liefern des Treibstoffes zur Brennkammer der Brennkraftmaschine
und einer Treibstoffversorgungsleitung zum Liefern des Treibstoffes
zur Einheit zum Hinzufügen
eines reduzierenden Agens. Die Einheit zur Entschwefelung ist in
der Treibstoffversorgungsleitung zum Liefern des Treibstoffs zur
Einheit zum Hinzufügen
des reduzierenden Agens angeordnet.
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In der Tat kann jedoch jeder Treibstoff
zum Einbringen von der Einheit zum Hinzufügen eines reduzierenden Agens
verwendet werden, solange die Sauerstoffkonzentration des Abgases,
das in das Mittel zum Halten von NOx 62 strömt, verringert
werden kann und das NOx, das von dem Mittel
zum Halten von NOx freigesetzt wird, reduziert
werden kann. Leichtöl,
Methan oder dergleichen sind Beispiele für einen solchen Treibstoff.
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Bei den oben beschriebenen Ausführungen kann
das Mittel zum Halten von NOx 62 auf
dem Partikelfilter sein, der in der Lage ist, die Partikel in dem Abgas
zu fangen, das durch ihn hindurchströmt. Darüberhinaus kann dieser Partikelfilter
ein Mittel zum Erzeugen von aktivem Sauerstoff umfassen, um kontiniuerlich
die gefangenen Partikel zu oxidieren und zu entfernen, wie nachfolgend
beschrieben. Das Mittel zum Erzeugen von aktivem Sauerstoff kann wie das
Mittel zum Halten von NOx 62 in
den oben beschriebenen Ausführung
die Schwefelkomponente des Abgases, das durch es hindurchströmt, halten bzw.
aufnehmen und freisetzen. Die Fähigkeit
des Mittels zum Erzeugen von aktivem Sauerstoff, die Partikel zu
entfernen, wird durch das Halten der Schwefelkomponente reduziert.
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Ein Mechanismus zum Reinigen des
Abgases durch den Partikelfilter (nachfolgend als der Filter bezeichnet)
oder insbesondere die Aktion zum Entfernen der Partikel aus dem
Abgas gemäß der vorliegenden
Erfindung wird nachfolgend erläutert.
In den 6A und 6B wird
eine Erklärung
für einen
Fall gegeben, in dem Platin (Pt) als ein Edelmetallkatalysator verwendet
wird und Kalium (K) als ein Mittel zum Erzeugen von aktivem Sauerstoff
verwendet wird. Eine ähnliche
Aktion zum Entfernen der Partikel kann durchgeführt werden, selbst wenn andere
Edelmetalle, Alkalimetalule, Erdalkalimetalle, seltene Erdenmetalle
oder Übergangsmetalle
verwendet werden.
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6A und 6B sind vergrößerte Darstellungen,
die schematisch die Oberfläche
einer Trägerschicht,
die auf der Oberfläche
einer Filterteil- bzw. trennwand ausgebildet ist, und die mikroporöse Oberfläche der
Teil- bzw. Trennwand zeigt. In den 6A und 6B bezeichnet das Bezugszeichen 95 Platinteilchen
und das Bezugszeichen 96 eine Trägerschicht, die ein Mittel
zum Erzeugen von aktivem Sauerstoff wie etwa Kalium enthält.
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In dem Fall, in dem das Luft-Treibstoffverhältnis des
Abgases, das in den Filter einströmt, mager ist, wird NOx oder insbesondere NO und NO2 in der
Brennkammer 5 erzeugt. Daher enthält das Abgas NOx.
Auf diesem Weg strömt
das Abgas, das einen Überschuss
an Sauerstoff und NOx enthält, in den
Filter.
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Sobald das Abgas einmal in den Filter
einströmt,
haftet, wie in 6A dargestellt,
der Sauerstoff im Abgas an der Oberfläche des Platins in Form von
O2
– oder O2–.
Das NO im Abgas reagiert auf der anderen Seite mit O2
– oder
O2– auf
der Oberfläche des
Platins und wird zu NO2 (2NO + O2 → 2NO2). Dann wird ein Teil des NO2 in
dem Abgas und das derart erzeugte NO2 in
dem Mittel 96 zum Erzeugen von aktivem Sauerstoff absorbiert,
während
es auf dem Platin oxidiert wird, und, während es
mit dem Kalium bindet, diffundiert in das Mittel 96 zum
Erzeugen von aktivem Sauerstoff in Form von Nitrationen (NO3
–) wie in 6A und 6B gezeigt,
um so ein Nitrat (KNO3) zu erzeugen. Mit
anderen Worten, der Sauerstoff in dem Abgas wird in dem Mittel 96 zum
Erzeugen von aktivem Sauerstoff in Form von Stickstoffionen gehalten.
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Partikel bzw. Teilchen, die hauptsächlich aus Kohlenstoff
(C) zusammengesetzt sind, werden in der Brennkammer erzeugt. Somit
enthält
das Abgas diese Partikel. Die Partikel im Abgas kommen, während sie
in den Filter strömen,
in Kontakt mit der Oberfläche
des Mittels 96 zur Erzeugung von aktivem Sauerstoff und
haften an dieser wie in 6B dargestellt.
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Sobald die Partikel 97 einmal
an dem Mittel 96 zum Erzeugen von aktivem Sauerstoff haften,
entwickelt sich ein Unterschied in der Konzentration zwischen der
Oberfläche
des Mittels 96 zur Erzeugung von aktivem Sauerstoff und
dessen Innerem. Das Mittel 96 zum Erzeugen von aktivem
Sauerstoff enthält
in sich Sauerstoff in Form von Nitrat- bzw. Stickstoffionen, und
dieser gehaltene Sauerstoff tendiert dazu, sich hin zu der Kontaktfläche zwischen
den Partikeln 97 und dem Mittel 96 zur Erzeugung
von aktivem Sauerstoff zu bewegen. Als Ergebnis wird das Nitrat
(KNO3), das in dem Mittel 96 zum
Erzeugen von aktivem Sauerstoff ausgebildet ist, in O und NO verlegt, wovon
O sich hin zu der Oberfläche
des Mittels 96 zur Erzeugung von aktivem Sauerstoff bewegt,
während
NO von dem Mittel 96 zum Erzeugen von aktivem Sauerstoff
freigesetzt wird. Das auf diese Weise freigesetzte NO wird an dem
stromabwärts gelegenen
Platin mittels des Mechanismuses oxidiert, der oben beschrieben
worden ist, und wiederum als Nitrat- bzw. Stickstoffionen in dem
Mittel 96 zum Erzeugen von aktivem Sauerstoff gehalten.
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Der Sauerstoff O, der sich hin zu
der Kontaktoberfläche
zwischen dem Partikel 97 und dem Mittel 96 zum
Erzeugen von aktivem Sauerstoff bewegt, und der ein Sauerstoff ist,
der durch das Zerlegen einer chemischen Verbindung wie etwa einem
Nitrat (KNO3) ausgebildet worden ist, weist
ungepaarte Elektronen auf und bildet aktiven Sauerstoff, der eine sehr
hohe Reaktivität
aufweist. Sobald dieser aktive Sauerstoff einmal in Kontakt mit
den Partikeln 97 gebracht worden ist, werden die Partikel 97 in
kurzer Zeit oxidiert (mehrere Sekunden bis zu Minuten), und komplett
entfernt, ohne dass eine leuchtende bzw. brennende Flamme erzeugt
würde.
Auf diese Weise werden die Partikel 97 wegoxidiert und
sammeln sich kaum auf dem Filter.
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In der vorliegenden Beschreibung
bezeichnet der Term "halten" entweder "absorbieren" oder "adsorbieren".
Daher bezeichnet der Term "Mittel zum Halten von NOx"
sowohl einen "NOx-Absorbierer" als auch
einen "NOx-Adsorbierer". Ersterer sammelt
NOx in Form von Nitrat oder dergleichen,
während
Letzterer NOx in Form von NO2 oder
dergleichen adsorbiert. Auch der Term "freisetzen" vom Mittel zum
Halten von NOx ist als "abgeben" als ein
Antonym bzw. Gegenteil von "absorbieren" oder "freisetzen" als ein
Antonym bzw. Gegenteil von "adsorbieren" zu verstehen.
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Vorliegende Erfindung wurde anhand
von spezifischen Ausführungsformen
näher beschrieben, die
nur zu illustrativen Zwecken gewählt
wurden. Daher versteht es sich von selbst, dass verschiedene Modifikationen
im Bereich der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden können, ohne
deren prinzipielles Konzept und den Schutzbereich zu verlassen.
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Zusammengefasst lässt sich die Erfindung auch
wie folgt charakterisieren:
Eine Vorrichtung zur Reinigung
von Abgasen umfasst ein Mittel zum Halten von Schwefelkomponenten,
das an dem Abgasweg einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, um
eine Schwefelkomponente zu halten, ein Mittel zum Halten von NOx, das in dem Abgas stromabwärts von
dem Mittel zum Halten von Schwefelkomponenten angeordnet ist, um
NOx und die Schwefelkomponenten zu halten,
wenn das Luft-Treibstoffverhältnis
des Abgases, das hierdurch strömt,
mager ist, und eine Einheit zum Hinzufügen eines reduzierenden Agens,
um ein reduzierendes Agens zu dem Abgas hinzuzufügen, das in das Mittel zum
Halten von NOx strömt. Die Konzentration der Schwefelkomponente,
die in dem reduzierenden Agens enthalten ist, das durch die Einheit
zum Hinzufügen
eines reduzierenden Agens hinzugefügt wird, ist niedriger als
die Konzentration von wenigstens der Schwefelkomponente, die in
dem Treibstoff enthalten ist, der der Brennkammer der Brennkraftmaschine zugeführt wird.
Somit kann eine Schwefelvergiftung des Reinigers für Abgase
vermieden werden, während
zur gleichen Zeit die Verbrauchsrate an Treibstoff reduziert wird.