-
Technischer Bereich
-
Die
vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Abgassteuerungssystem
und genauer auf ein Abgassteuerungssystem, welches eine Schwefeldetektion
durchführt.
-
Stand der Technik
-
Verbrennungsmotoren,
welche Dieselmotoren, Benzinmotoren, mit gasförmigen Kraftstoffen betriebene
Motoren und andere, dem Stand der Technik bekannte Motoren umfassen,
können
eine komplexe Mischung luftverschmutzender Stoffe ausstossen. Die
luftverschmutzenden Stoffe können
aus gasförmigen
Verbindungen und Feststoffteilchen zusammengesetzt sein.
-
Aufgrund
erhöhter
Rücksichtnahme
auf die Umwelt sind die Abgassemissionsstandards strenger geworden,
und die Menge an verschmutzenden Stoffen, die von einem Motor in
die Atmosphäre
abgegeben wird, kann in Abhängigkeit
von der Art des Motors, der Grösse
des Motors, und/oder der Klasse des Motors vorgeschrieben werden.
Viele verschiedene Abgasbehandlungslösungen können durch Motorenhersteller
durchgeführt
werden, um diese Vorschriften einzuhalten, wie beispielsweise Abgasrezirkulations(Exhaust
Gas Recirculation, EGR)-lösungen,
Filterlösungen,
Katalysatorlösungen
und andere solche Behandlungslösungen.
-
Einige
der Komponenten dieser Abgasbehandlungslösungen können durch das Vorhandensein
von Schwefel in den Abgasen nachteilig beeinflusst werden. Um die
nachteiligen Effekte des Schwefels zu minimieren, wurden Verfahren
entwickelt, um das Vorhandensein von Schwefel in den Abgasen zu
detektieren und den Betrieb des Motors ansprechend auf die Detektion
zu ändern.
Beispielsweise offenbart das
U.S.
Pat. No. 6,772,587 (das '587-Patent), erteilt an Manaka am 10.
August 2004 eine Abgasreinigungssteuervorrich tung, welche einen
NOx-Absorber und einen Abgassensor aufweist. Das '587-Patent offenbart
das Abfühlen
eines Schwefelbestandteils in einem Abgas, das Berechnen der Menge
des Schwefelbestandteils in dem Abgas, und das Ändern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
eines Motors, basierend auf der detektierten Menge des Schwefelbestandteils.
Das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
wird geändert,
um den Magerbetrieb des Motors einzuschränken, der zu einer „Vergiftung" (poisoning) des
NOx-Absorbers führen
könnte,
wenn Schwefel vorhanden ist.
-
Obwohl
die Abgasreinigungssteuervorrichtung des '587-Patents das "Vergiften" eines NOx-Absorbers einschränken kann,
kann sie unwirksam bezüglich
der Minimierung der nachteiligen Effekte des Vorhandenseins von
Schwefel auf andere Bestandteile eines Abgassystems sein. Insbesondere
kann das Ändern
des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
eines Motors möglicherweise
wenig ausrichten, um die nachteiligen Effekte des Schwefels auf
ein EGR-System oder andere Bestandteile eines Abgassystems zu minimieren.
Zusätzlich
kann die Vorrichtung des '587-Patents,
weil sie nur das Vorhandensein von Schwefel im Abgas abfühlt, möglicherweise
wenig ausrichten, um Bestandteile des Motors zu schützen, die
sich in Strömungsrichtung
oberhalb des Abgases befinden.
-
Das
offenbarte Abgassteuerungssystem zielt darauf ab, eines oder mehrere
der oben angeführten Probleme
zu überwinden.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
In
einer Hinsicht bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Abgassteuerungssystem
für eine Kraftquelle.
Das Abgassteuerungssystem umfasst ein Luftzuführungssystem, ein Auslasssystem,
und ein Rezirkulationssystem. Das Rezirkulationssystem ist eingerichtet,
um mindestens einen Anteil eines Abgasstroms von dem Auslasssystem
in das Luftzuführungssystem
zu leiten. Das Abgassteuerungssystem umfasst auch einen Sensor,
der ausgelegt ist, um das Vorhandensein von Schwefel zu detektieren, und
eine Steuereinheit, die mit dem Sensor in Verbindung steht. Die
Steuereinheit ist ausgelegt, um den Betrieb des Rezirkulationssystems
entsprechend dem abgefühlten
Vorhandensein von Schwefel abzuändern.
-
In
einer weiteren Hinsicht bezieht sich die vorliegende Erfindung auf
ein Verfahren zum Betrieb eines Abgassteuerungssystems. Das Verfahren
umfasst das Zurückführen zumindest
eines Teils eines Abgasstroms einer Kraftquelle in die Kraftquelle
zur nachfolgenden Verbrennung. Das Verfahren umfasst weiterhin die
Detektierung des Vorhandenseins von Schwefel und das Verändern der
Menge des in die Kraftquelle zurückgeleiteten
Abgasstroms in Abhängigkeit
des detektierten Vorhandenseins von Schwefel.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 ist
eine Darstellung einer Kraftquelle in Form eines Diagramms, welches
ein Abgassteuerungssystem gemäß eines
beispielhaften offenbarten Ausführungsbeispiels
aufweist.
-
Detaillierte Beschreibung
-
1 zeigt
eine Kraftquelle 10, welche ein beispielhaftes Abgassteuerungssystem 12 aufweist. Die
Kraftquelle 10 kann einen Motor, wie beispielsweise einen
Dieselmotor, einen Benzinmotor, einen durch gasförmige Kraftstoffe angetriebenen
Motor wie beispielsweise einen Erdgasmotor, oder jeden anderen,
dem Fachmann offensichtlichen Motor beinhalten. Die Kraftquelle 10 kann
alternativ jede andere Kraftquelle beinhalten, wie beispielsweise
eine Feuerstelle bzw. Brennofen oder eine andere Kraftquelle. Das
Abgassteuerungssystem 12 kann beispielsweise ein Lufteinlasssystem 14,
ein Auslasssystem 16 und ein Rezirkulationssystem 18 aufweisen.
-
Das
Lufteinlasssystem 14 kann Mittel zum Einführen unter
Druck stehender Luft in eine Brennkammer 20 der Kraftquelle 10 beinhalten.
Beispielsweise kann das Lufteinlasssystem 14 ein Einlass- oder
Zuführventil 22,
einen oder mehrere Kompressoren 24, und einen Luftkühler 26 aufweisen.
Es ist vorgesehen, dass zusätzliche
Komponenten in das Lufteinlasssystem 14 mit einbe zogen
werden, wie beispielsweise zusätzliche
Ventilmittel, ein oder mehrere Luftreiniger, ein oder mehrere Abblaseventile, ein
Steuerungssystem, und andere Mittel zur Einführung unter Druck stehender
Luft in die Verbrennungskammer 20, die gemäß Stand
der Technik bekannt sind.
-
Das
Einlassventil 22 kann strömungstechnisch mit den Kompressoren 24 mittels
eines Strömungsdurchlasses 28 verbunden
und eingerichtet sein, um den Strom der atmosphärischen Luft in die Kraftquelle 10 zu
regulieren. Das Einlassventil 22 kann ein Kolbenventil,
ein Flatterventil, ein Schmetterlingsventil, ein Rückschlagventil,
ein Membranventil, ein Absperrventil, ein Zweidruckventil, ein Kugelventil,
ein Ringkolbenventil, oder jede andere Art von Ventil, die gemäß Stand
der Technik bekannt ist, sein. Das Einlassventil 22 kann
elektromagnetisch, hydraulisch, pneumatisch, oder auf jede andere
Art betätigt
werden. Das Einlassventil 22 kann mit einem Steuerelement
(nicht gezeigt) in Verbindung stehen, und wahlweise in Abhängigkeit
von einer oder mehreren vorbestimmten Bedingungen betätigt werden.
-
Die
Kompressoren 24 können
eingerichtet sein, um die in die Kraftquelle 10 strömende Luft
auf ein vorher festgelegtes Drucklevel zu verdichten. Die Kompressoren 24 können in
einer reihenförmigen Beziehung
stehen und mit der Kraftquelle 10 mittels eines Strömungsdurchlasses 30 strömungstechnisch verbunden
sein. Jeder der Kompressoren 24 kann einen Kompressor mit
festgelegter Geometrie, einen Kompressor mit variabler Geometrie
oder jede andere Art von Kompressor, der gemäß Stand der Technik bekannt
ist, beinhalten. Es ist vorgesehen, dass die Kompressoren 24 parallel
verbunden angeordnet sein können,
oder dass das Luftzuführungssystem 14 nur
einen Kompressor 24 beinhalten kann. Es ist weiterhin vorgesehen,
dass die Kompressoren 24 weggelassen werden können, wenn
ein nicht unter Druck stehendes Luftzuführungssystem gewünscht wird.
-
Der
Luftkühler 26 kann
ein Luft-Luft-Wärmetauscher
oder ein Luft-Flüssigkeits-Wärmetauscher sein
und kann eingerichtet sein, um die Übertragung von Wärme zu oder
von der in die Kraftquelle 10 geleiteten Luft zu er leichtern.
Beispielsweise kann der Luftkühler 26 einen
Rohrbündelwärmetauscher,
einen Plattenwärmetauscher,
oder jeden anderen nach Stand der Technik bekannten Wärmetauscher
beinhalten. Der Luftkühler 26 kann
mit der Kraftquelle 10 mittels eines Strömungsmitteldurchlasses 30 verbunden
sein.
-
Das
Auslasssystem 16 kann Mittel beinhalten, um den Abgasstrom
aus der Kraftquelle 10 zu leiten. Beispielsweise kann das
Auslasssystem 16 eine oder mehrere Turbinen 32 beinhalten,
die in einer seriellen Anordnung verbunden sind. Es ist vorgesehen,
dass das Auslasssystem 16 weitere Komponenten wie Feststofffallen,
NOx-Absorber oder andere katalytische Vorrichtungen, Schalldämpfer-Vorrichtungen,
und andere Mittel zum Ausleiten des Abgasstroms aus der Kraftquelle 10 beinhaltet,
die gemäß Stand
der Technik bekannt sind.
-
Jede
Turbine 32 kann mit einem Kompressor 24 verbunden
und eingerichtet sein, um den angeschlossenen Kompressor anzutreiben.
Insbesondere weil sich die heissen Abgase, die die Kraftquelle 10 verlassen,
gegen die Schaufeln (nicht gezeigt) der Turbine 32 ausdehnen,
kann die Turbine 32 rotieren und den angeschlossenen Kompressor 24 antreiben. Es
ist vorgesehen, dass die Turbinen 32 alternativ in einer
parallelen Anordnung angebracht sein können oder dass nur eine einzige
Turbine 32 in dem Auslasssystem 16 beinhaltet
sein kann. Es ist ebenso vorgesehen, dass die Turbinen 32 weggelassen
und die Kompressoren 24 durch die Kraftquelle 10 mechanisch,
hydraulisch, elektrisch oder auf jede andere gemäß Stand der Technik bekannte
Art angetrieben werden können,
falls erwünscht.
-
Das
Rezirkulationssystem 18 kann Mittel zur Umleitung eines
Teils des Abgasstroms der Kraftquelle 10 von dem Auslasssystem 16 in
das Luftzuführungssystem 14 beinhalten.
Beispielsweise kann das Rezirkulationssystem 18 einen Einlassanschluss 40,
einen Rezirkulationspartikelfilter 42, einen Massenstromssensor 43,
einen Auslasskühler 44,
ein Rezirkulationsventil 46, und einen Auslassanschluss 48 beinhalten.
Es ist vorgesehen, dass das Rezirkulationssystem 18 weitere
oder andere Komponente so wie beispielsweise ei nen Katalysator,
eine elektrostatische Abscheidevorrichtung, ein Schutzgassystem,
und andere gemäß Stand
der Technik bekannte Mittel zum Umleiten beinhalten kann.
-
Der
Einlassanschluss 40 kann mit dem Auslasssystem 16 verbunden
und eingerichtet sein, um zumindest einen Teil des Abgasstroms von
der Kraftquelle 10 zu empfangen. Der Einlassanschluss 40 kann
spezifischerweise in Strömungsrichtung
unterhalb der Turbinen 32 angebracht sein, um Abgase von
den Turbinen 32 zu empfangen. Es ist vorgesehen, dass der
Einlassanschluss 40 alternativ auch in Stromungsrichtung
oberhalb der Turbinen 32 angebracht sein kann.
-
Der
Rezirkulationspartikelfilter 42 kann mit dem Einlassanschluss 40 mittels
eines Strömungsmitteldurchlasses 50 verbunden
und eingerichtet sein, um Partikel aus dem Anteil des durch den
Einlassanschluss 40 geleiteten Gasstroms zu entfernen. Der
Rezirkulationspartikelfilter 42 kann elektrisch leitende
oder nicht leitende rauhe Gewebeelemente beinhalten. Es ist vorgesehen,
dass der Rezirkulationspartikelfilter 42 einen Katalysator
zur Verringerung einer Zündtemperatur
des durch den Rezirkulationspartikelfilter 42 gefangenenen
partikelförmigen
Stoffs, ein Mittel zur Regenerierung des durch den Rezirkulationspartikelfilter 42 gefangenen
partikelfömigen Stoffs
oder sowohl einen Katalysator als auch ein Mittel zur Regenerierung
beinhalten können.
Die Mittel zur Regenerierung können
unter anderem einen kraftstoffbetriebenen Brenner, eine elektrische
Widerstandsheizung, eine Motorsteuerungsstrategie, oder jedes andere
Verfahren zur Regeneration, welches gemäß Stand der Technik bekannt
ist, beinhalten. Es ist vorgesehen, dass der Rezirkulationspartikelfilter 42 weggelassen
werden kann, falls gewünscht.
-
Der
Massenstromssensor 43 kann eingerichtet sein um den durch
einen Strömungsmitteldurchlass 52 hindurch
tretenden Abgasstrom zu messen. Der Massenstromssensor 43 kann
beispielsweise einen thermischen Massenstromssensor, einen laminaren
Massenstromssensor, ein massenkompensier tes Wälzkolbenverdrängungsmessgerät, oder
jede andere geeignete Vorrichtung darstellen, die eingerichtet ist,
um gasförmige
Strömungen
zu messen.
-
Der
Abgaskühler 44 kann
mittels des Strömungsmitteldurchlasses 52 in
strömungstechnischer Verbindung
mit dem Rezirkulationspartikelfilter 42 stehen und eingerichtet
sein, um denjenigen Teil des Abgases, der durch den Einlassanschluss 40 strömt, zu kühlen. Der
Abgaskühler 44 kann
zur Kühlung
des Abgasstroms einen Flüssigkeits-Luft-Wärmetauscher,
einen Luft-Luft-Wärmetauscher,
oder jede andere Art von Wärmetauscher,
der gemäß Stand
der Technik bekannt ist, umfassen. Es ist vorgesehen, dass der Abgaskühler 44 weggelassen
werden kann, falls gewünscht.
-
Das
Rezirkulationsventil 46 kann mittels eines Strömungsmitteldurchlasses 54 mit
dem Abgaskühler 44 verbunden
und eingerichtet sein, um den Strom des Abgases durch das Rezirkulationssystem 18 zu
regulieren. Das Rezirkulationsventil 46 kann Kolbenventil,
ein Flatterventil, ein Schmetterlingsventil, ein Rückschlagventil,
ein Membranventil, ein Absperrventil, ein Zweidruckventil, ein Kugelventil,
ein Ringkolbenventil, oder jede andere Art von Ventil, die gemäß Stand
der Technik bekannt ist, sein. Das Rezirkulationsventil 46 kann
elektromagnetisch, hydraulisch, pneumatisch, oder auf jede andere
Art betätigt werden.
-
Eine
Strömungseigenschaft
des Rezirkulationsventils 46 kann mit einer Strömungseigenschaft des
Einlassventils 22 in Beziehung stehen. Insbesondere können das
Rezirkulationsventil 46 und das Einlassventil 22 beide
derart gesteuert werden, dass eine Menge des Abgasstroms, die in
das Lufteinlasssystem 14 mittels des Rezirkulationsventils 46 eintritt,
mit einer Menge an Luft, die in das Lufteinlasssystem 14 mittels
des Einlassventils 22 eintritt, in Beziehung steht. Beispielsweise
kann, wenn der Abgasstrom durch das Rezirkulationsventil 46 zunimmt,
der Luftstrom durch das Einlassventil 22 proportional abnehmen.
Gleichermassen kann, wenn der Abgasstrom durch das Rezirkulationsventil 46 abnimmt,
der Luftstrom durch das Einlassventil 22 proportional zunehmen.
-
Der
Auslassanschluss 48 kann strömungsmitteltechnisch mit dem
Rezirkulationsventil 46 mittels eines Strömungsmitteldurchlasses 56 verbunden und
eingerichtet sein, um den durch das Rezirkulationsventil 46 regulierten
Abgasstrom in das Lufteinlasssystem 14 zu leiten. Insbesondere
kann der Auslassanschluss 48 mit dem Lufteinlasssystem 14 oberhalb
der Kompressoren 24 verbunden sein, so dass die Kompressoren 24 den
Abgasstrom von dem Auslassanschluss 48 abziehen können.
-
Das
Abgassteuerungssystem 12 kann weiterhin ein Steuerungssystem 58 beinhalten.
Das Steuerungssystem 58 kann eine Steuereinheit 60 beinhalten,
die mit dem Rezirkulationsventil 46 verbunden ist, um das
Rezirkulationsventil 46 wahlweise in Abhängigkeit
von einer oder mehreren vorbestimmten Bedingungen zu betätigen. Insbesondere
kann die Steuereinheit 60 mit dem Rezirkulationsventil 46 mittels
einer Verbindungsleitung 62 und mit einem Sensor 64 mittels
einer Verbindungsleitung 66 verbunden sein.
-
Der
Sensor 64 kann Mittel zur Detektion des Vorhandenseins
von Schwefel aufweisen. Beispielsweise kann der Sensor 64 ein
Abfühlelement
aufweisen, das gegenüber
der Kraftstoffzufuhr 68 der Kraftquelle 10 offen
liegt und eingerichtet ist, um einen Schwefelbestandteil innerhalb
der Kraftstoffzufuhr 68 zu detektieren. Der Sensor 64 kann
weiterhin eingerichtet sein, um ein Signal zu erzeugen, das die
Menge des in der Kraftstoffzufuhr 68 vorhandenen Schwefelbestandteils
anzeigt und dieses Signal an an die Steuereinheit 60 weiterzuleiten.
Es ist vorgesehen, dass der Sensor alternativ auch ein Abfühlelement
aufweisen kann, das gegenüber
einem Abgas der Kraftquelle 10 oder einem Kondensat innerhalb des
Abgassystems 12 offen liegt, um das Vorhandensein des Schwefelbestandteils
in dem Abgas zu detektieren, oder jegliche andere Mittel zum Detektieren
von Schwefel, wie sie gemäß Stand
der Technik bekannt sind. Es ist weiterhin vorgesehen, dass andere
Mittel zum Detektieren von Schwefel eingesetzt werden können, wie
das Detektieren eines Farbstoffs, der einem hoch schwefelhaltigen
Kraftstoff durch den Kraftstofflie feranten beigemischt wird, oder
jedes andere Verfahren zum Detektieren von Schwefel, wie es gemäß Stand
der Technik bekannt ist.
-
Die
Steuereinheit 60 kann eingerichtet sein, um die Menge des
in die Kraftquelle 10 zurück geleiteten Abgases in Abhängigkeit
von dem durch den Sensor 64 erzeugten Signal abzuändern. Beispielsweise
kann die Steuereinheit 60 eingerichtet sein, um die Menge
des durch den Sensor 64 detektierten Schwefels mit einer
vorbestimmten Menge zu vergleichen, und das Ventilelement des Rezirkulationsventils 46 in
eine den Durchfluss blockierende Position zu bewegen, wenn die detektierte
Menge an Schwefel die vorbestimmte Menge übersteigt. In einem Beispiel
kann die sich vorbestimmte Menge beispielsweise im Bereich von ungefähr 50–70 ppm
bewegen. In der den Durchfluss blockierenden Position, kann der
Durchfluss des Abgases aus dem Rezirkulationssystem 18 in
das Lufteinlasssystem 14 im Wesentlichen gestoppt sein.
-
Die
Steuereinheit 60 kann ebenfalls eingerichtet sein, um in
Abhängigkeit
von dem Signal des Sensors 64 einen Fehlerzustand aufzuzeichnen.
Insbesondere kann die Steuereinheit 60 eingerichtet sein,
um einen Fehlerzustand aufzuzeichnen, wenn das durch den Sensor 64 detektierte
Vorhandensein von Schwefel die vorbestimmte Menge übersteigt.
Es ist ebenso vorgesehen, dass die Steuereinheit 60 anstatt
oder zusätzlich
zu der Aufzeichnung des Fehlerzustandes das detektierte Vorhandensein
des Schwefels verfolgt und aufzeichnet.
-
Die
Steuereinheit 60 kann einen einzelnen Mikroprozessor oder
mehrere Mikroprozessoren enthalten, welche ein Mittel zur Veränderung
der Menge des von dem Rezirkulationssystem 18 in das Lufteinlasssystem 14 geleiteten
Abgases beinhalten. Beispielsweise kann die Steuereinheit 60 einen
Datenspeicher, eine sekundäre
Speichervorrichtung und einen Prozessor, wie beispielsweise eine
zentrale Prozessoreinheit oder andere Mittel zu Veränderung des
Flusses des Rezirkulationsgases, wie gemäß Stand der Technik bekannt,
beinhalten. Ein Vielzahl von im Handel erhältlichen Mikroprozessoren kann eingerichtet
werden, um die Funktionen der Steuereinheit 60 auszuführen. Es
ist zu beachten, dass die Steuereinheit 60 einen allgemeinen
Kraftquellenmikroprozessor darstellen kann, der in der Lage ist,
eine Vielzahl von Funktionen der Kraftquelle zu steuern. Verschiedene
andere bekannte Schaltkreise können mit
der Steuereinheit 60 in Verbindung stehen, wie beispielsweise
die Stromversorgungsschaltkreise, die Signalverarbeitungsschaltkreise,
die Magnetventilbetätigungsschaltkreise,
die Kommunikationsschaltkreise, und andere angemessene Schaltkreise.
-
Industrielle Anwendbarkeit
-
Das
offenbarte Abgassteuerungssystem kann auf jede Vorrichtung des Verbrennungstyps
anwendbar sein, wie beispielsweise einen Motor, einen Brennofen,
oder jede andere gemäß dem Stand
der Technik bekannte Verbrennungsvorrichtung, in welcher die Rezirkulation
von schwefelhaltigem Abgas das Abgassteuerungssystem schädigen könnte. Das Abgassteuerungssystem 12 kann
eine einfache, kostengünstige
und kompakte Lösung
für die
Reduzierung der Menge an in die Umwelt abgegebenen Abgasemissionen
sein, während
es gleichzeitig die Vorrichtung des Verbrennungstyps und das Abgas-steuerungssystem 12 von
den nachteiligen Effekten des Schwefels schützt. Der Betrieb des Abgassteuerungssystems 12 wird
nun erklärt
werden.
-
Atmosphärische Luft
kann in das Lufteinlasssystem 14 mittels des Einlassventils 22 zu
den Kompressoren 24 gezogen werden, wo sie auf einen vorbestimmten
Druck gebracht wird, bevor sie in die Verbrennungskammer 20 der
Kraftquelle 10 eintritt. Kraftstoff von der Kraftstoffzufuhr 68 kann
mit der unter Druck stehenden Luft gemischt werden, bevor oder nachdem
sie in die Verbrennungskammer 20 eintritt. Dieses Luft-Kraftstoffgemisch
kann dann durch die Kraftquelle 10 verbrannt werden, und
produziert dadurch mechanische Arbeit und einen Abgasstrom, der
gasförmige
Bestandteile und Feststoffteilchen enthält. Der Abgasstrom kann von
der Kraftquelle 10 zu den Turbinen 32 geleitet
werden, wo die Ausdehnung der heissen Gase eine Rotation der Turbinen 32 bewirkt
und dadurch die verbundenen Kompressoren 24 dreht und die
Einlassluft verdichtet. Nach dem Austritt aus den Turbinen 32 kann
der Abgasstrom in zwei Ströme
aufgeteilt werden, welches einen ersten Strom beinhaltet, der zurück in das
Lufteinlasssystem 14 geleitet wird, und einen zweiten Strom,
der in die Atmosphäre
geleitet wird.
-
Wenn
der erste Abgasstrom durch den Einlassanschluss 40 der
Rezirkulationssystems 18 tritt, kann er möglicherweise
durch den Rezirkulationspartikelfilter 42 gefiltert werden,
um vor der Verbindung mit dem Abgaskühler 44 Feststoffteilchen
zu entfernen. Die Feststoffteilchen können, wenn sie auf den Gewebeelementen
des Rezirkulationspartikelfilters 42 abgelagert wurden
passiv und/oder aktiv regeneriert werden.
-
Der
Strom des partikelreduzierten Abgases von dem Rezirkulationspartikelfilter 42 kann
durch den Abgaskühler 44 auf
eine vorbestimmte Temperatur abgekühlt werden, und dann durch
das Rezirkulationsventil 46 geleitet werden, um durch die
Kompressoren 24 zurück
in das Lufteinlasssystem 14 gezogen zu werden. Der rezirkulierte
Abgasstrom kann dann mit der in die Verbrennungskammern 20 eintretenden
Luft vermischt werden. Das Abgas, welches in die Verbrennungskammern 20 geleitet
wurde, kann die Sauerstoffkonzentration darin herabsetzen, was wiederum
die maximale Verbrennungstemperatur innerhalb der Kraftquelle 10 senkt.
Die gesenkte maximale Verbrennungstemperatur kann die chemische
Reaktion des Verbrennungsprozesses verlangsamen und dadurch die
Bildung von Stickoxiden verringern. Auf diese Art kann die durch
die Kraftquelle 10 verursachte gasförmige Verschmutzung verringert werden,
ohne dass die schädlichen
Effekte und die schlechte Leistung auftreten, die durch das übermässige Einleiten
von Feststoffteilchen in die Kraftquelle verursacht werden.
-
Das
Verhältnis
von gekühltem
und partikelreduziertem Abgas aus dem Rezirkulationssystem 18 zu
Einlassluft kann durch das Rezirkulationsventil 46 und
das Einlassventil 22 reguliert werden. Wie oben beschrieben,
können
die Strömungspositionen
des Rezirkulationsventils 46 und des Einlassventils 22 zueinander
in Beziehung stehen. Wenn der Strom von Einlassluft in die Kraft quelle 10 mittels
des Einlassventils 22 zunimmt, nimmt der Strom von gekühltem partikelreduziertem
Abgas in die Kraftquelle 10 ab. In ähnlicher Weise nimmt der Strom
von gekühltem
partikelreduziertem Abgas in die Kraftquelle 10 zu, wenn
der Strom von Einlassluft in die Kraftquelle 10 durch das
Einlassventils 22 abnimmt.
-
Wenn
der zweite Abgasstrom die Turbinen 32 verlässt, kann
er durch einen zweiten Feststoffteilchenfilter (nicht gezeigt) geleitet
werden, um Feststoffteilchen zu entfernen und/oder durch einen Katalysator
geleitet werden, um andere verschmutzende Stoffe aus dem Abgas zu
entfernen. Ähnlich
dem Rezirkulationspartikelfilter 42 kann der zweite Feststoffteilchenfilter
ebenfalls passiv und/oder aktiv regeneriert werden, um die Menge
an HC, CO, und/oder Feststoffteilchen zu verringern, die in die
Atmosphäre ausgestossen
werden.
-
Der
Strom des Abgases durch das Rezirkulationssystem 18 kann
in Abhängigkeit
von einer in der Kraftstoffzufuhr detektierten Menge an Schwefel abgeändert werden.
Insbesondere kann eine große Menge
an Schwefel (d.h. einer Menge, die den vorbestimmten Wert von 50–70 ppm übersteigt)
zu sauren Ablagerungen auf den Komponenten des Rezirkulationssystems 18 und
des Lufteinlasssystems 14 führen. Beispielsweise kann Schwefelsäure auf
dem Abgaskühler 44 und/oder
dem Massenstromsensor 43 kondensieren, bevor eine Kondensation
von Wasser auftritt. Zusätzlich
kann sich ein stark saures Kondensat auf dem Luftkühler 26 bilden,
wenn die Mischung von Abgas und Luft in die Kraftquelle 10 strömt. Wenn
dieses unkontrolliert bleibt, können
diese sauren Ablagerungen zu einer gesteigerten Abnutzung der Komponenten
des Rezirkulationssystems 18 und des Lufteinlasssystems 14 und
zu einem Ausfall des Massenstromsensors 43 führen. Um
die Menge der in dem Rezirkulationssystem 18 und dem Lufteinlasssystem 14 zugelassenen
Schwefelbestandteile zu minimieren, kann das Ventilelement des Rezirkulationsventils 46 in
Abhängigkeit
von dem detektierten Vorhandensein von Schwefel, welcher die vorbestimmte
Menge übersteigt,
in die den Durchfluss blockierende Position bewegt werden.
-
Wenn
Ausfälle
der Kraftquelle 10 diagnostiziert werden, oder der Umfang
der Gewährleistung bestimmt
wird, kann es nützlich
sein zu wissen, ob Kraftstoffe innerhalb der Kraftquelle 10 verbrannt wurden,
die einen hohen Grad an Schwefel aufweisen. Insbesondere weil das
Vorhandensein von Schwefel innerhalb der Kraftstoffzufuhr 68 die
Lebensdauer der Komponenten und die Funktionalität des Lufteinlasses- und des
Rezirkulationssystems 14, 18 verringern kann,
können
bestimmte Ausfälle direkt
der Verwendung stark schwefelhaltiger Kraftstoffe zugeordnet werden.
Aus dem gleichen Grund kann ein bestimmter Gewährleistungsumfang durch die
Verwendung stark schwefelhaltiger Kraftstoffe unwirksam werden.
Um die Diagnose der Kraftquelle und die Bestimmung des Gewährleistungsumfangs zu
erleichtern, kann die Steuereinheit 60 einen Fehlervorfall
aufzeichnen wenn ein detektierter Schwefellevel den vorbestimmten
Wert übersteigt,
und/oder die Schwefellevel aufzeichnen, so wie sie von dem Sensor 64 detektiert
werden.
-
Weil
die Steuereinheit 60 den Betrieb des Rezirkulationssystems 18 in
Abhängigkeit
von dem detektierten Vorhandensein von Schwefel automatisch ändern kann,
kann die Verlässlichkeit
der Kraftquelle 10 verbessert werden. Insbesondere können durch
Verändern
des Betriebs des Rezirkulationssystems 18 die Komponenten
des Rezirkulations- und des Lufteinlasssystems 14 kürzer niedrigeren Schwefelleveln
ausgesetzt werden, was die Lebensdauer dieser Komponenten potentiell
erhöht.
Weil der Sensor 64 das Vorhandensein von Schwefel in dem an
die Kraftquelle 10 zugeführten Kraftstoff anstatt im Abgas
der Kraftquelle 10 detektieren kann, können zusätzlich diejenigen Komponenten,
die sich in Strömungsrichtung
oberhalb der Abgasvorrichtung befinden, vor den nachteiligen Effekten
des Schwefels geschützt
werden, was bei einer Abgasdetektion in Strömungsrichtung unterhalb nicht
möglich
ist.
-
Es
ist dem Fachmann offensichtlich, dass verschieden Änderungen
und Variationen an dem offenbarten Abgassteuerungssystem vorgenommen werden
können.
Andere Ausführungsbeispiele
werden dem Fachmann durch die Betrachtung der Beschreibung und der
Ausführung
des offenbarten Abgassteue rungssystems offensichtlich sein. Es ist
beabsichtigt, dass die Beschreibungen und Beispiele nur als beispielhaft
betrachtet werden, wobei der tatsächliche Umfang durch die folgenden
Patentansprüche
und ihre Entsprechungen angezeigt wird.
-
Zusammenfassung
-
Ein
Abgasbehandlungssystem (12) für eine Kraftquelle (10)
ist offenbart. Das Abgassystem weist ein Lufteinlasssystem (14),
ein Auslasssystem (16), und ein Rezirkulationssystem (18)
auf. Das Rezirkulationssystem ist eingerichtet, um zumindest einen Teil
des Abgasstroms aus dem Auslasssystem in das Einlasssystem zu leiten.
Das Abgasbehandlungssystem weist ebenfalls einen Sensor (64)
auf, der eingerichtet ist, um das Vorhandensein von Schwefel zu detektieren,
und eine Steuereinheit (60), welche mit dem Sensor in Verbindung
steht. Die Steuereinheit ist eingerichtet, um den Betrieb des Rezirkulationssystems
ansprechend auf das detektierte Vorhandensein von Schwefel zu modifizieren.