DE60109847T2 - Verfahren zum Reinigen von Abgasen einer Brennkraftmaschine - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasreinigungsverfahren für einen Verbrennungsmotor, das eine Verschlechterung der Abgasreinigungseffizienz von Abgasreinigungskatalysatoren vom Typ NOx-Okklusionsreduktion aufgrund einer SOx-Vergiftung verhindern kann, womit eine höhere Reinigungseffizienz des Abgases erreicht wird.
  • Verwandter Stand der Technik
  • Das Abgas eines Verbrennungsmotors wird durch einen Emissionsreinigungskatalysator, wie ein Dreiwegekatalysator, gereinigt und dann in die Atmosphäre abgegeben. Die Abgasreinigungskatalysatoren vom Typ NOx-Okklusionsreduktion sind bereits als eine Art dieser Abgasreinigungskatalysatoren verwendet worden. Die Abgasreinigungskatalysatoren vom Typ NOx-Okklusionsreduktion sind Katalysatoren, die Stickstoffoxide [NOx] bei Überschuss von Sauerstoff [O2) im Abgas okkludieren, allerdings lassen sie das okkludierte NOx bei der Bedingung, dass O2 im Abgas nur in geringer Menge vorhanden ist, frei und bewirken somit deren Reduktion (wobei Kohlenstoffmonoxid [CO] und Kohlenwasserstoffe [HC] im Abgas oxidiert werden).
  • Die Abgasreinigungseffizienz kann noch mehr erhöht werden, wenn diese Abgasreinigungskatalysatoren vom Typ NOx- Okklusionsreduktion so verwendet werden, dass das NOx im Abgas während eines schwachen Betriebs okkludiert wird, wobei dann allerdings das okkludierte NOx während des stöchiometrischen oder stärkeren Betriebs freigesetzt und reduziert wird. Diese Abgasreinigungskatalysatoren vom Typ NOx-Okklusionsreduktion sind für die Erhöhung der Abgasreinigungseffizienz von schwachbrennenden Maschinen geeignet, die dafür konzipiert sind, einen schwachen Betrieb gegenüber normalen Maschinen durchzuführen, und deswegen tragen sie ebenfalls zur Verbesserung des Brennstoffverbrauchs bei.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Diese Abgasreinigungskatalysatoren vom Typ NOx-Okklusionsreduktion haben die Eigenschaft, dass sie Schwefeloxide [SOx] stabiler als NOx okkludieren können. Das SOx im Abgas wird durch Oxidation der Schwefelkomponente, die im Brennstoff oder Maschinenöl enthalten ist, während der Verbrennung im Verbrennungsmotor hergestellt. Obwohl die Menge der Schwefelkomponente sehr klein im Brennstoff oder Maschinenöl ist, erhöht sich die Menge der Schwefelkomponente allmählich, da sie sich im Katalysator ansammelt und stabil in den Abgasreinigungskatalysatoren vom Typ NOx-Okklusionsreduktion okkludiert ist. Wenn einmal die Abgasreinigungskatalysatoren vom Typ NOx-Okklusionsreduktion viel SOx okkludiert haben, sind sie nicht mehr in der Lage, eine entsprechende Okklusion und die Freisetzung/Reduktion von Nox zu bewirken. Das ist die sog. "Sox-Vergiftung" in den Abgasreinigungskatalysatoren vom Typ NOx-Okklusionsreduktion.
  • Bei herkömmlichen Abgasreinigungskatalysatoren vom Typ NOx-Okklusionsreduktion wird der größte Teil der Okklusionskapazität auf die Okklusion von NOx übertragen, während nach der SOx-Vergiftung nur ein kleiner Teil der Okklusionskapazität auf die Okklusion von NOx verwendet wird. Wenn diese SOx-Vergiftung unterdrückt wird, dann wird es möglich, die Okklusionsfähigkeit und die Freisetzung von NOx zu vergrößern, was die Abgasreinigungsleistung der Abgasreinigungskatalysatoren vom Typ NOx-Okklusionsreduktion im großen Ausmaß verstärkt. Es gibt bekannte Techniken zur Unterdrückung der SOx-Vergiftung von NOx-Okklusionsreduktionskatalysatoren, z. B. ist eine in der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2000-27712 beschrieben, allerdings ist ihre Wirkung noch nicht zufrieden stellend.
  • Die US-A-5,792,436 und EP-A-0 582 917 beschreiben Verfahren unter Verwendung einer Schwefelfalle zur Absorption von SOx. Die Schwefelfalle nach der US-A-5,792,436 ist aus einem Sorptionsmaterial, wie einem Alkalimetall, Erdalkalimetall oder gewisse Übergangsmetalloxide, zusammengesetzt. Das SOx-Absorptionsmaterial nach der EP-A-0 582 917 enthält mindestens eine Substanz, die aus Alkalimetallen, Erdalkalimetallen und Seltenerdemetallen und Platin gewählt ist.
  • Die Erfinder haben in Richtung einer weiteren Verbesserung der Abgasreinigungsleistung geforscht und somit ist die vorliegende Erfindung entstanden.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Abgasreinigungsverfahren für einen Verbrennungsmotor zur Verfügung zu stellen, das die SOx-Vergiftung von Abgasreinigungskatalysatoren vom Typ von NOx-Okklusionsreduktion unterdrücken kann, so dass weiterhin die Reinigungseffizienz des Abgases verbessert wird.
  • Ein erfindungsgemäßes Abgasreinigungsverfahren für einen Verbrennungsmotor ist ein Verfahren zur Verfestigung der Schwefelkomponente, die die Ursache der SOx-Vergiftung ist, unter Verwendung eines Schwefelverfestigungsmittels, das, wie in Anspruch 1 definiert, umfasst.
  • Erfindungsgemäß, weil das Schwefelverfestigungsadditiv (im folgenden Schwefelverfestiger genannt) die Schwefelkomponente, die die Ursache der SOx-Vergiftung ist, verfestigt, ist es möglich, die SOx-Vergiftung des Abgasreinigungskatalysators vom Typ NOx-Okklusionsreduktion zu unterdrücken, wobei weiterhin die Reinigungseffizienz des Abgases verstärkt wird. Da der vorstehend genannte Schwefelverfestiger das basische Metallelement umfasst, kann er effektiv die Schwefeloxide verfestigen, die die Ursache der SOx-Vergiftung des Abgasreinigungskatalysators sind, und somit eine Verbesserung der Reinigungsleistung sicherstellen.
  • Der Schwefelverfestiger umfasst weiterhin ein Metallelement mit einer Funktion zur Oxidierung der Schwefelkomponente, und die Schwefelkomponente, die die Ursache der SOx-Vergiftung ist, wird verfestigt, bevor das Abgas in einen Abgasreinigungskatalysator vom Typ NOx-Okklusionsreduktion, der auf einem Abgasweg angeordnet ist, strömt. Mit dieser Anordnung, weil der zuvor genannte Schwefelverfestiger das Metallelement mit der Funktion zur Oxidierung der Schwefelkomponente, zusätzlich zu dem basischen Metallelement umfasst, ist es möglich, die Schwefelkomponente (einschließlich die Schwefeloxide), die die Ursache der SOx-Vergiftung des Abgasreinigungskatalysators ist, noch effektiver zu verfestigen, womit eine weitere Verbesserung der Reinigungsleistung erreicht wird.
  • In einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann der Schwefelverfestiger in einen Einlassweg, in eine Verbrennungskammer oder in den Auslass- bzw. Abgasweg, separat vom Brennstoff, hinzugegeben werden. Bei dieser Konfiguration, weil der Schwefelverfestiger in den Einlassweg, in die Verbrennungskammer oder in den Abgasweg separat vom Brennstoff hinzugegeben wird, ist es möglich, die Position und den Zeitpunkt der Zugabe, die für die Verfestigungsreaktion geeignet sind, auszuwählen und eine Ladungsmenge nach dem Betriebsstatus des Verbrennungsmotors oder dergleichen (einschließlich einer Situation, wo keine Zugabe des Verfestigers gewünscht ist) einzustellen, was dazu beiträgt, dass die Verfestigungseffizienz der Schwefelkomponente erhöht wird.
  • Das Metallelement mit der Funktion der Oxidation der Schwefelkomponente (einschließlich Schwefeloxide) im Schwefelverfestiger ist ein Übergangselement.
  • In einem anderen Aspekt ist das basische Metallelement im Schwefelverfestiger bevorzugt ein Alkalimetallelement oder ein Erdalkalimetallelement. Das basische Metallelement, das das Alkalimetallelement oder das Erdalkalimetallelement ist, ist dazu geeignet, mit der Schwefelkomponente zu reagieren und Salze (festes Material) zu bilden, und es ist deswegen in der Lage, die Verfestigungseffizienz der Schwefelkomponente zu erhöhen.
  • Des Weiteren ist das basische Metallelement im Schwefelverfestiger bevorzugt ein Alkalimetallelement mit einer Atomzahl, die gleich oder höher als die Atomzahl von Kalium ist. Wenn das basische Metallelement ein Alkalimetallelement mit einer Atomzahl ist, die gleich oder höher als die Atomzahl von Kalium ist, ist es insbesondere einfach, mit der Schwefelkomponente zu reagieren und Salze (festes Material) zu bilden, und deswegen ist es in der Lage, die Verfestigungseffizienz der Schwefelkomponente zu erhöhen.
  • Es ist außerdem bevorzugt, die verfestigte Schwefelkomponente in der Weise auszugestalten, dass sie auf dem Abgasreinigungskatalysator gehalten wird und als katalytische Komponente wirkt. Wenn die verfestigte Schwefelkomponente so angeordnet wird, dass sie auf dem Abgasreinigungskatalysator gehalten wird, um auf diese Weise als katalytischer Bestandteil zu wirken, kann die Okklusionskapazität des Abgasreinigungskatalysators hoch gehalten werden. Im Ergebnis ist es möglich, die Abgasreinigungsleistung weiterhin zu erhöhen und eine Schädigung des Abgasreinigungskatalysators zu verhindern.
  • Wenn der Schwefelverfestiger in die Einlassluft, die Luft/Brennstoff-Mischung oder das rezirkulierte Abgas vor der Verbrennung im Zylinder des Verbrennungsmotors gegeben wird, wird es möglich, die Lademenge bzw. Zugabemenge des Schwefelverfestigers entsprechend einzustellen und den Zugabezeitplan einzustellen. Wenn beispielsweise der Schwefelverfestiger im Brennstoff eingeschlossen ist, sind die Zugabemenge und der Zeitpunkt für den Schwefelverfestiger durch die Menge des eingespritzten Brennstoffs und den Zeitpunkt der Brennstoffeinspritzung begrenzt. Wenn der Verfestiger in die Einlassluft, Luft/Brennstoff-Mischung oder in das rezirkulierte Abgas gegeben wird, ist es möglich, die Verfestigung der Schwefelkomponente (einschließlich Schwefeloxide) unter Bedingungen einer hohen Temperatur und eines hohen Drucks während der Verbrennung oder sofort nach der Verbrennung im Zylinder effektiv zu fördern, was somit ohne weiteres zur Erhöhung der Verfestigungseffizienz führt. Bei dieser Gelegenheit wird der Schwefelverfestiger in die Einlassluft, die Luft/Brennstoff-Mischung oder in das rezirkulierte Abgas auf dem Einlassweg oder in das rezirkulierte Abgas auf einem Abgasrezirkulierungsweg, der vom Abgasweg zum Einlassweg angeordnet ist, gegeben.
  • Der Schwefelverfestiger enthält bevorzugt das basische Metall in einer Menge, die größer ist als ein chemisches Äquivalent zur Schwefelkomponente, die verfestigt werden soll. Dieses ermöglicht, dass die Schwefelkomponente effizient verfestigt wird.
  • In einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird die Schwefelkomponente durch Verwendung des Schwefelverfestigers oberhalb des Abgasreinigungskatalysators vom Typ NOx-Okklusionsreduktion, der sich im Abgasweg befindet, verfestigt, und die verfestigte Schwefelkomponente wird veranlasst, dass sie auf dem Abgasreinigungskatalysator gehalten wird und als katalytische Komponente wirkt. Bei dieser Konfiguration wird die verfestigte Schwefelkomponente veranlasst, dass sie auf dem Abgasreinigungskatalysator gehalten wird und als katalytische Komponente wirkt, wodurch die Okklusionskapazität des Abgasreinigungskatalysators hoch gehalten werden kann. Aus diesem Grund kann die Abgasreinigungsleistung weiterhin verstärkt werden, und die Verschlechterung des Abgasreinigungskatalysators kann unterdrückt werden.
  • Hier besitzt der Abgasreinigungskatalysator bevorzugt eine Wandströmungsstruktur. Diese Struktur macht es leichter, die verfestigte Schwefelkomponente innerhalb des Abgasreinigungskatalysators gleichmäßig zu tragen und das Abgas mit der Schwefelkomponente, die als Katalysator auf dem Abgasreinigungskatalysator funktioniert, umzusetzen, was die Reinigungsleistung des Abgases verbessern kann.
  • Nach dem Halten auf dem Abgasreinigungskatalysator unterwirft man die darauf verfestigte Schwefelkomponente bevorzugt einer hohen Temperatur und reichen Bedingungen, um zu erwirken, dass das basische Metallelement auf dem Abgasreinigungskatalysator getragen wird. Nach diesem Aspekt unterwirft man die verfestigte Schwefelkomponente nach dem Halten auf dem Abgasreinigungskatalysator einer hohen Temperatur und reichen Bedingungen, um die Trägerwirkung des basischen Metalls auf dem Abgasreinigungskatalysator zu fördern und die Reinigung des Abgases durch das basische Metall, das nunmehr auf dem Abgasreini gungskatalysator getragen wird, zu erhöhen, was weiterhin die Abgasreinigungsleistung verstärkt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Alkalimetallelement oder ein Erdalkalimetallelement auf dem Abgasreinigungskatalysator getragen, ist das basische Metallelement im Schwefelverfestiger ein Alkalimetallelement oder Erdalkalimetallelement und das Alkalimetallelement oder Erdalkalimetallelement im Schwefelverfestiger ist ein solches mit einer stärkeren Basizität als das Alkalimetallelement oder das Erdalkalimetallelement, das auf dem Abgasreinigungskatalysator getragen wird. Selbst wenn in dieser Ausführungsform gasförmige Schwefeloxide, die ohne Verfestigung verbleiben, frisch in den Abgasreinigungskatalysator einströmen, können sie stärker mit dem Alkalimetallelement oder Erdalkalimetallelement, das auf dem Abgasreinigungskatalysator von Beginn an getragen wird, koppeln. Im Ergebnis wird verhindert, dass die ursprüngliche NOx-Okklusionskapazität des Abgasreinigungskatalysators verschlechtert wird, und die Anfangsleistung des Abgasreinigungskatalysators wird aufrechterhalten, so dass die Abgasreinigungsleistung hoch gehalten werden kann.
  • In einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird ein Alkalimetallelement oder ein Erdalkalimetallelement auf dem Abgasreinigungskatalysator getragen, ist das basische Metallelement im Schwefelverfestiger ein Metallalkalielement oder Erdalkalimetallelement, und das Alkalimetallelement oder Erdalkalimetallelement im Schwefelverfestiger ist ein solches, das sich schlechter zersetzt als das Alkalimetallelement oder Erdalkalimetallelement, das auf dem Abgasreinigungskatalysator getragen wird. Bei dieser Ausführungsform, während der Zersetzung von NOx und SOx, die im Abgasreinigungskatalysator okkludiert sind, wird das Alkalimetallelement oder Erdalkalimetallelement, das nun frisch von dem Schwefelverfestiger getragen wird, zunächst zersetzt, was das Streuphänomen des Alkalime tallelements oder des Erdalkalimetallelements, das auf dem Abgasreinigungskatalysator von Beginn an getragen wird, verhindert. Im Ergebnis ist es möglich, die Anfangsleistung des Abgasreinigungskatalysators zu erhalten und ebenfalls die Abgasreinigungsleistung hoch zu halten.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Schwefelverfestiger in das Abgas nach der Verbrennung in einem Zylinder des Verbrennungsmotors geladen, um die Schwefelkomponente zu verfestigen, und das Abgas nach der Verfestigung der Schwefelkomponente (einschließlich Schwefeloxide) als Quelle für die SOx-Vergiftung wird veranlasst, in den Abgasreinigungskatalysator vom Typ NOx-Okklusionsreduktion zu strömen. Bei dieser Konfiguration muss man sich keine Gedanken darüber machen, ob die verfestigte Schwefelkomponente ein Klopfen oder einen Verbrennungsfehler verursacht. Im Ergebnis ist es machbar, die Schwefelkomponente als Ursache der SOx-Vergiftung des Abgasreinigungskatalysators effektiv zu verfestigen, die Verbesserung der Reinigungsleistung sicherzustellen und ebenfalls einen stabilen Betrieb des Verbrennungsmotors sicherzustellen.
  • Wenn der Schwefelverfestiger in das Abgas auf dem Abgasweg, der mit dem Abgasreinigungskatalysator zur Verfügung gestellt wird, geladen wird, wird eine Haftung der verfestigten Schwefelkomponente in der Nähe eines Auslassventils an einer Auslassöffnung verhindert.
  • Wenn ein Oxidationskatalysator oberhalb des Auslassreinigungskatalysators auf dem Auslassweg angeordnet wird und wenn der Schwefelverfestiger in das Abgas zwischen dem Oxidationskatalysator und dem Abgasreinigungskatalysators geladen wird, verfestigt sich die Schwefelkomponente nach der Oxidation von Schwefeloxid von SO2 bis SO3 durch den Oxidationskatalysator, was die Verfestigungsrate der Schwefelkomponente erhöhen kann.
  • In einer anderen Ausführungsform kann der Schwefelverfestiger in das Abgas in einem Zylinder in einem Expansionshub oder in einem Abgashub nach der Verbrennung im Zylinder geladen werden. Bei dieser Konfiguration wird der Schwefelverfestiger in den Zylinder im Expansionshub oder im Abgashub sofort nach der Verbrennung geladen, wobei sich ein Teil der Schwefelkomponente im Zylinder verfestigt und der Rest sich nacheinander auf dem Weg zum Abgasweg (der größte Teil der Schwefelkomponente zersetzt sich wohl aufgrund beträchtlich hoher Temperaturen gleich nach der Verbrennung), was zwei Vorteile der effektiven Ausnutzung von hohen Verbrennungstemperaturen gegenüber der Verfestigungsreaktion und der Herabsetzung des Haftens von festem Material im Innenraum des Zylinders mit sich bringen kann.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Zeichnung und zeigt die Struktur des Verbrennungsmotors und seine Umgebung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Abgasreinigungsverfahrens (Mischen des Verfestigers im Brennstoff).
  • 2 ist eine Zeichnung und zeigt die Struktur des Verbrennungsmotors und seine Umgebung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Abgasreinigungsverfahrens (Eingabe des Verfestigers in den Einlassweg).
  • 3 ist eine Zeichnung und zeigt die Struktur des Verbrennungsmotors und seine Umgebung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Abgasreinigungsverfahrens (Zugabe des Verfestigers in die Zylinder).
  • 4 ist eine Zeichnung und zeigt die Struktur des Verbrennungsmotors und seine Umgebung zur Durchfüh rung eines erfindungsgemäßen Abgasreinigungsverfahrens (Zugabe des Verfestigers in den Auslassweg).
  • 5 ist eine Zeichnung und zeigt die Struktur des Verbrennungsmotors und seine Umgebung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Abgasreinigungsverfahrens (Zugabe des Verfestigers in den EGR-Weg).
  • 6 ist ein Graph und zeigt die Beziehung zwischen den Elementen im Verfestiger und der Verfestigungsrate der Schwefelkomponente.
  • 7 ist ein Graph und zeigt die Beziehung zwischen der Lademenge des Verfestigers und der Verfestigungsrate der Schwefelkomponente.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgasreinigungsverfahrens wird nun nachfolgend beschrieben. 1 zeigt einen Verbrennungsmotor 1 mit einem Reinigungssystem zur Durchführung des Reinigungsverfahrens der vorliegenden Ausführungsform.
  • Der unten beschriebene Motor 1 ist ein Multizylindermotor, allerdings ist nur einer seiner Zylinder als Querschnittsansicht vorliegend erläutert. Der Motor 1 ist ein Motor vom Zylindereinspritzungtyp, der so ausgestaltet ist, dass der Brennstoff direkt in die Zylinder eingespritzt wird, und ein Niederbrennmotor. Der Motor 1 erzeugt die Antriebskraft, wenn ein Zündstopfen 2 die Luft/Brennstoff-Mischung in jedem Zylinder 3 zündet. Für die Verbrennung im Motor 1 strömt Luft, die von außen genommen wird, durch einen Auslassweg 4 und wird mit Brennstoff, der aus jedem Einspritzer 5 eingespritzt wird, ge mischt, um eine Luft/Brennstoff-Mischung zu bilden. Ein Einlassventil 6 ist angeordnet, das sich zwischen dem Innenraum eines jeden Zylinders und dem Einlassweg 4 öffnet und schließt. Nach dem Brennen im Innenraum des Zylinders 3 wird die Luft/Brennstoff-Mischung als Abgas in einen Abgasweg 7 ausgegeben. Ein Abgasventil 8 ist angeordnet, um sich zwischen dem Innenraum eines jeden Zylinders 3 und dem Abgasweg 7 zu öffnen und zu schließen.
  • Eine Drosselklappe, die einen Einlassluftstrom in die Zylinder 3 steuert, ist auf dem Einlassweg 4 angeordnet. Verbunden mit dieser Drosselklappe 9 ist ein Drosselpositionssensor 10 für den Nachweis ihrer Öffnung. Zusammen mit der Drosselklappe 9 gibt es ebenfalls einen Beschleunigungspositionssensor 12 für den Nachweis der Stufe-an-Position eines Beschleunigerpedals 11 und einen Drosselmotor 13 zum Antreiben der Drosselklappe 9. Obwohl nicht in 1 gezeigt, ist auf dem Einlassweg 4 ebenfalls ein Einlasslufttemperatursensor für den Nachweis der Temperatur der Einlassluft montiert.
  • Ein Druckausgleichsbehälter 14 befindet sich unterhalb der Drosselklappe 9, und ein Vakuumsensor 15 und ein Kaltstartinjektor 17 sind innerhalb des Druckausgleichsbehälters 14 angeordnet. Der Vakuumsensor 15 weist den Druck innerhalb des Einlassweges 4 (Einlassleitungsdruck) nach. Der Kaltstartinjektor 17 ist dafür montiert, um die Kaltstartreaktion des Motors 1 zu verstärken und den Brennstoff in dem Druckausgleichsbehälter 14 beim Kaltstart diffus zu atomisieren, um eine gleichmäßige Luft/Brennstoffmischung zu bilden.
  • Ein Wirbelsteuerungsventil 18 befindet sich weiterhin unterhalb des Druckausgleichsbehälters 14. Das Wirbelsteuerungsventil 18 ist dafür montiert, eine ständige Wirbelung innerhalb des Zylinders 3 während der schwachen Verbrennung (Schicht-verbrennung) zu erzeugen. Zusammen mit dem Wirbelsteuerungs ventil 18 gibt es ebenfalls einen SCV-Positionssensor 19 zum Nachweis der Öffnung des Wirbelsteuerungsventils 18 und einen DC-Motor 20 zum Antrieb des Wirbelsteuerungsventils 18.
  • Bei dem Motor 1 der vorliegenden Ausführungsform kann der Öffnungs-/Schließungs-Zeitplan der Einlassventile 6 variabel durch einen variablen Ventilzeitraummechanismus 21 gesteuert werden. Die offen/geschlossen-Bedingungen der Einlassventile 6 können durch einen Nockenpositionssensor 22 zum Nachweis einer Rotationsposition eines Nockenschafts nachgewiesen werden, auf welchen Nocken für die Öffnung/Schließung die Einlassventile 6 montiert sind. Außerdem ist ein Kurbelpositionssensor 23 zum Nachweis einer Rotationsposition eines Kurbelschafts in der Nähe des Kurbelschafts des Motors 1 montiert. Es ist ebenfalls möglich, Positionen der Kolben 24 in den Zylindern und die Maschinengeschwindigkeit vom Output des Kurbelpositionssensors 23 zu bestimmen. Der Motor 1 ist ebenfalls mit einem Klopfsensor 25 zum Nachweis des Klopfens des Motors 1 und mit einem Wassertemperatursensor 26 zum Nachweis der Temperatur des Kühlwassers ausgerüstet.
  • Andererseits sind Startkatalysatoren 27, die in der Regel Dreiwegekatalysatoren sind, auf dem Abgasweg 7 und in der Nähe des Körpers des Motors 1 angeordnet. Da die Startkatalysatoren 27 in der Nähe der Verbrennungskammern (Zylinder 3) der Maschine 1 angeordnet sind, werden sie leicht durch das Abgas erhitzt. Die Startkatalysatoren 27 sind so angeordnet, dass sie auf die Temperatur der katalytischen Aktivität in einem früheren Stadium sofort nach dem Start des Motors erhitzt werden und die toxischen Substanzen im Abgas reinigen. Dieser Motor 1 hat vier Zylinder und es gibt einen Startkatalysator 27 pro zwei Zylinder, das heißt, insgesamt 2 Startkatalysatoren. Jeder Startkatalysator 27 ist mit einem Abgastemperatursensor 28 ausgestattet, und die Abgastemperatursensoren 28 weisen die Temperatur des Abgases nach.
  • Die zwei Abgasleitungen werden in eine unterhalb der Startkatalysatoren 27 vereint, und es befindet sich dort ein Abgasreinigungskatalysator 39 vom NOx-Okklusionsreduktionstyp. Dieser Abgasreinigungskatalysator vom Typ NOx-Okklusionsreduktion 39 wird nachfolgend im Einzelnen erklärt. Ein Luft/Brennstoff-Verhältnissensor 40, der ein Abgas-Luft-Brennstoff-Verhältnis des Abgases, das in den Abgasreinigungskatalysator strömt, nachweist, ist oberhalb des Abgasreinigungskatalysators 39 montiert. Der hier verwendbare Luft-Brennstoff-Verhältnissensor 40 ist entweder ein linearer Luft-Brennstoff-Verhältnissensor, der linear das Abgas-Luft-Brennstoff-Verhältnis von der reichen Region zur mageren Region nachweisen kann, ein O2-Sensor (Sauerstoffsensor) zum Nachweis, ob das Abgas-Luft-Brennstoff-Verhältnis im reichen Bereich oder im mageren Bereich ist, auf einer an-aus-Basis, usw.
  • Weiterhin ist ein externer EGR-(Abgasrezirkulation)weg für die Rezirkulierung des Abgases vom Abgasweg 7 zum Einlassweg 4 angeordnet. Der externe EGR-Weg 43 ist mit dem Druckausgleichsbehälter 14 auf der Seite des Einlassweges 4 und mit einer Position oberhalb der Startkatalysatoren auf der Seite des Abgasweges 7 verbunden. Ein EGR-Ventil 44 zum Einstellen einer Menge von rezirkuliertem Abgas ist auf dem externen EGR-Weg 43 angeordnet. Der EGR-Mechanismus rezirkuliert einen Teil des Abgases in den Einlassweg 4 unter Anwendung eines Einlassleitungsvakuums im Einlassweg 4, wobei der Effekt der verringerten der Produktion von NOx und der Effekt der Verbesserung des Brennstoffverbrauchs zutage treten. Es ist ebenfalls möglich, eine interne EGR-Kontrolle anzuwenden, die ähnliche Effektive zeigen kann durch Steuern eines Öffnungs-/Schließungstimings der Einlassventile 6, in Kombination mit der externen EGR-Steuerung.
  • Der in einem Brennstofftank 29 aufbewahrte Brennstoff wird mit einer Niederdruckbrennstoffpumpe 30 für die Brennstoffzuführung zugeführt, weiterhin durch ein Brennstofffilter 31 geführt, auf einen hohen Druck durch eine Hochdruckbrennstoffpumpe 32 gebracht und danach zu den Injektoren 5 geleitet. Dieser Motor 1 ist ein schwach brennender Motor, und die Bedingungen, die für die Schichtverbrennung geeignet sind, müssen durch direktes Einspritzen des Brennstoffs in den Zylinder 3 im Kompressionshub aufgestellt werden, um eine gute schwache Brennung (Schichtverbrennung) herzustellen. Für diesen Zweck wird der Brennstoff von den Injektoren 5, nachdem er auf einen hohen Druck gebracht worden ist, gespritzt.
  • Zusammen mit den Injektoren 5 gibt es ebenfalls Brennstoffdrucksensoren 33 für den Nachweis des Drucks des Brennstoffs zur Durchführung einer genauen Steuerung. Die Hochdruckbrennstoffpumpe 32 erhöht den Druck des Brennstoffs unter Ausnutzung der Leistung des Motors 1, das heißt, die Rotation des Noppenschafts auf der Seite des Abgasventils 8. Der Brennstoff, der durch die Niederdruckbrennstoffpumpe 30 zugeführt wird, wird in einem zugeführten Zustand zu dem Kaltstartinjektor 17 geleitet.
  • Zusammen mit dem Brennstofftank 20 gibt es einen Kohlekanister 34 zum Sammeln von verdampftem Brennstoff im Brennstofftank 29. Der Kohlekanister 34 hat in seinem Innenraum einen Aktivkohlefilter, und dieses Aktivkohlefilter sammelt den verdampften Brennstoff. Dann lässt man den gesammelten Brennstoff in den Einlassweg 4 strömen, damit er in den Zylindern 3 brennt, während die zu reinigende Menge durch ein Klärungssteuerungsventil 35 gesteuert wird. Der Brennstofftank 29 weist ebenfalls eine Rücklaufleitung 36 auf, um den Rest Brennstoff, der nicht bei der Brennstoffinjektion verwendet wurde, in den Brennstofftank zurück zu leiten.
  • Die oben beschriebenen Zündstopfen 2, Injektoren 5, Drosselpositionssensor 10, Beschleunigungspositionssensor 12, Drosselmotor 13, Vakuumsensor 15, Kaltstartinjektor 17, DC-Motor 20, Stellvorrichtung für den variablen Ventiltimingmechanismus 21, Nockenpositionsensor 22, Kurbelpositionssensor 23, Klopfsensor 25, Wassertemperatur 26, Abgastemperatursensor 28, Klärsteuerungsventil 35, Luft-Brennstoff-Verhältnissensor 40, EGR-Ventil 44, Einlasslufttemperatursensor und andere Stellvorrichtungen und Sensoren sind mit einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 37 verbunden, um den Motor 1 im Allgemeinen zu steuern.
  • Bei dem in 1 erläuterten System befindet sich eine elektronische Steuerungsantriebseinheit (EPU) 38 zwischen der ECU 37 und den Injektoren 5. Die EDU 38 ist derart ausgestaltet, dass sie den Treiberstrom von der ECU 37 amplifiziert, um die Injektoren 5 durch einen starken Strom hoher Spannung zu betätigen. Diese Stellvorrichtungen und Sensoren werden auf der Grundlage von Signalen von der ECU 37 gesteuert oder senden ihre Nachweisergebnisse an die ECU 37. Die ECU 37 weist eine CPU für ausführende Operationen, einen RAM zum Speichern verschiedener Informationsgehalte, wie die Ergebnisse der Operationen und dergleichen, einen Back-up-RAM, dessen Speichergehalte mit einer Batterie erhalten werden, ROMs speicherbezogene Steuerprogramme usw. auf. Die ECU 37 steuert den Motor 1, auf der Basis der verschiedenen Informationsgehalte, wie Einlassröhrendruck, Luft-Brennstoff-Verhältnis usw.
  • Der Abgasreinigungskatalysator vom Typ NOx-Okklusionsreduktion 39 wird nun nachfolgend beschrieben.
  • Der Abgasreiniungskatalysator 39 trägt Edelmetalle von Platin, Palladium, Rhodium, etc. und trägt weiterhin ein Alkalimetall (K, Na, Li, Cs oder dergleichen), ein Erdalkalimetall, wie (Ba, Ca oder dergleichen) oder ein Seltenerdenelement (La, Y oder dergleichen) auf einem Träger mit einer Beschichtung aus einer Aluminiumoxiddünnfilmschicht auf seiner Oberfläche, und er ist derart ausgestaltet, dass er in der Lage ist, NOx zu okkludieren, bzw. einzuschließen, welches in dem Abgas vorhanden ist, wenn der Motor bei schwachen bzw. mageren Luft-Brennstoff-Verhältnissen fährt. Aus diesem Grund weist der Abgasreinigungskatalysator 39 die Fähigkeit auf, NOx, das ohne reduziert worden zu sein, im Abgas verbleibt, zu okkludieren, zusätzlich zu seiner Funktion als normaler Dreiwegekatalysator, das heißt, die Funktion der Reinigung von HC, CO und NOx im Abgas bei einer Verbrennung nahe des stöchiometrischen Luft-Brennstoff-Verhältnisses.
  • Das NOx, das in dem Abgasreinigungskatalysator 39 okkludiert ist, wird bei der Verbrennung bei reichen Luft-Brennstoff-Verhältnissen oder bei dem stöchiometrischen Luft-Brennstoff-Verhältnis freigesetzt und durch HC, CO im Abgas reduziert, wobei es gereinigt wird (zur gleichen Zeit werden HC und CO oxidiert und gereinigt). Aus diesem Grund, wenn bestimmt wird, dass die Menge an NOx, das im Abgasreinigungskatalysator 39 okkludiert ist, nahe der Sättigung ist, dann gibt es ebenfalls Fälle, bei denen zwangsläufig eine sog. spikes-reiche Operation durchgeführt wird, um den Motor bei einem reichen Luft/Brennstoff-Verhältnis für einen kurzen Zeitraum laufen zu lassen, um das okkludierte NOx zu reduzieren.
  • Der Abgasreinigungskatalysator 39 weist eine Wandstromstruktur auf. Die hier vorliegende Wandstromstruktur ist eine Struktur mit vielen verlängerten Zellen, die durch poröse, dünne Wände geteilt sind, worin Zellen, die nach oben geöffnet sind, allerdings nach unten geschlossen sind, neben Zellen angeordnet sind, die oben geöffnet, allerdings unten geschlossen sind, wobei das Abgas von den Zellen, die oben geöffnet sind, zu den Zellen, die unten geöffnet sind, durch die dünnen Wände strömt. In dieser Ausführungsform sind die oben beschriebenen verlängerten Zellen etwa parallel zur Stromrichtung des Abgases angeordnet. Die Wandstromstruktur ist insbesondere im Detail beispielsweise in der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. H09-94434 beschrieben.
  • Der Abgasreinigungskatalysator 39 weist die Eigenschaft auf, dass er SOx relativ stabil, eher als NOx, was zuvor beschrieben worden ist, okkludiert, was zu der SOx-Vergiftung führt. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Schwefelkomponente als Quelle dieser SOx-Vergiftung verfestigt, um den SOx-Gehalt im Abgas zu reduzieren, wobei die Menge an SOx, das in dem Abgasreinigungskatalysator vom Typ NOx-Okklusionsreduktion 39 okkludiert ist, herabgesetzt wird. Dieses führt zu einer Verstärkung der Kapazität des Abgasreinigungskatalysators 39 für die Okklusion und Reduktion von NOx (das heißt NOx-Okklusionskapazität), was die Reinigungsrate von NOx im Abgas erhöhen kann.
  • Beispielsweise gibt es Situationen, bei denen die zuvor genannte spike-reiche Operation nicht anwendbar ist, was von den Betriebszuständen abhängt, und deswegen wird die NOx-Okklusionskapazität des Abgasreinigungskatalysators bevorzugt so groß wie möglich gehalten. Wenn eine große Okkulusionskapazität sichergestellt ist, ist es machbar, zu vermeiden, dass NOx nach unten strömt, ohne okkludiert zu werden. Der Schwefelverfestiger wird für die Verfestigung der Schwefelkomponente verwendet.
  • Die Schwefelkomponente im Abgas wird durch den Schwefelverfestiger (der ebenfalls nachfolgend der Einfachheit halber "Verfestiger" genannt wird) verfestigt, und die Verfestigung wird bewirkt, bevor das Abgas in den Abgasreinigungskatalysator 39 strömt. In diesem Fall kann der Verfestiger in die Einlassluft oberhalb des Zylinders 3 gegeben werden, er kann in die Zylinder gegeben werden oder in das Abgas, das aus den Zy lindern 3 strömt. Der Verfestiger kann ebenfalls in den Brennstofftank gegeben werden oder zuvor in den Brennstoff (Benzin), kurz vor der Injektion bzw. Einspritzung, gegeben werden.
  • Der Verfestiger der vorliegenden Ausführungsform enthält das Metallelement mit der Funktion, die Schwefelkomponente zu oxidieren (das nachfolgend der Einfachheit halber "Metallelement mit oxidierender Funktion" genannt wird) und das basische Metallelement. Weil er diese zwei Komponenten besitzt, kann der Verfestiger effektiv die Schwefelkomponente verfestigen. Hier wird die Wirkung offensichtlich, wenn das Metallelement mit der oxidierenden Funktion ein Übergangsmetallelement ist. Des Weiteren ist das basische Metallelement bevorzugt ein Alkalimetallelement oder ein Erdalkalimetallelement, und es ist insbesondere bevorzugt ein Alkalimetall mit einer Atomzahl, die gleich oder höher als die Atomzahl von Kalium ist.
  • Das Metallelement mit der oxidierenden Funktion besteht spezifisch entweder aus Pt, Pd, Rh, Fe, Ce, In, Ag, Au und Ir. Hierbei sind die Elemente, außer In, Übergangsmetallelemente. Andererseits besteht das basische Metallelement entweder aus Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Al, Zn, Zr und La. Hierbei sind die Alkalimetalle Li, Na, K, Rb, Cs und Fr, und hierbei sind die Alkalimetalle mit Atomzahlen, die gleich oder höher als die Atomzahl von Kalium sind, K, Rb, Cs und Fr. Die Erdalkalimetalle sind Be, Mg, Ca, Sr, Ba und Ra.
  • Es wird angenommen, dass die Verfestigung der Schwefelkomponente wie folgt bewirkt wird (hier wird das Metallelement mit der oxidierenden Funktion durch M1 dargestellt und das basische Metallelement durch M2). Die Verbrennung im Motor 1 produziert SO2 und SO3. Dann reagieren diese wie in Formel (1) unten. SO2-(M1) → SO3 → M2SO3 → M2SO4 (1)
  • Wenn der Verfestiger das Metallelement mit der oxidierenden Funktion, wie oben beschrieben, enthält, wird die Oxidationsreaktion der Schwefelkomponente leichter stattfinden. Nämlich, wie in der obigen Formel (1) angezeigt ist, wandelt sich das SO2 in SO3 leichter um, und es kann die Verfestigungsrate von Schwefel erhöhen. Dann wird das durch die Oxidation bewirkte Schwefeloxid in Form eines Sulfits und eines Sulfats durch das basische Metallelement verfestigt.
  • Wenn das basische Metallelement ein Alkalimetallelement mit einer Atomzahl, die gleich oder höher als die Atomzahl von Kalium ist, aufweist, kann die Verfestigungsrate der Schwefelkomponente erhöht werden. Dieses ist aus folgendem Grund vorstellbar: Die Alkalimetalle mit ihren Atomzahlen, die gleich oder höher als die Atomzahl von Kalium sind, weisen eine starke Basizität auf, und sie können leichter mit dem Schwefelbestandteil gekoppelt werden, und es finden ebenfalls Reaktionen wie in Formel (2) unten zusätzlich zu denen in Formel (1) oben statt, was im Ergebnis die Verfestigungsrate der Schwefelkomponente erhöht. (In Formel (2) unten sollte das Metallelement M1 mit der oxidierenden Funktion die Verbindung M2SO2 zwischen dem Schwefeldioxid SO2 und dem basischen Metallelement M2 oxidieren). SO2 → M2SO2-(M1) → M2SO3 → M2SO4 (2)
  • Normalerweise kann SO2 zu SO3 bei hohen Temperaturen, wie während der Verbrennung im Verbrennungsmotor, wie Motor 1, oxidiert werden, allerdings wird das chemische Gleichgewicht im Mischzustand von SO3-Gas und Schwefeldioxidgas SO2 hergestellt. Ohne das weitere Auftreten der Reaktionen in Formel (2) oben, kann eine Erhöhung der Verfestigungsrate von Schwefel nicht erwartet werden. Die Schwefeloxide SOx können SO einschließen, allerdings wird es in SO2 oder SO3 oxidiert, und somit, wie oben beschrieben, nachfolgend verfestigt.
  • Die Wirkung des oben beschriebenen Verfestigers wurde experimentell verifiziert. Das Experiment wurde unter Verwendung des Testbrennstoffs, der durch Eingabe des Verfestigers in den Brennstoff mit einem Schwefelgehalt von 500 ppm, bezogen auf das Gewicht, erhalten wurde, durchgeführt. Während der Motor bei Bedingungen einer Motorgeschwindigkeit von 2000 Upm und einer Belastung von 60 Nm laufen gelassen wurde, wurde der SOx-Gehalt im Abgas gemessen, und die Verfestigungsrate der Schwefelkomponente wurde auf der Basis des Abfalls des SOx-Gehalts im Abgas während es Betriebs unter Verwendung des normalen Brennstoffs ohne Verfestiger berechnet. Die Eingabemenge des Verfestigers wird aus den theoretischen Molen des Schwefelsalzes (M2SO4), das aus dem basischen Metallelement (M2) hergestellt wird, welches in dem Verfestiger enthalten ist und des Schwefels, der in dem Brennstoff vorhanden ist, berechnet. 6 zeigt die Verfestigungsraten der Schwefelkomponente durch Verfestiger, die verschiedene Elemente enthalten.
  • Wie aus 6 ersichtlich ist, zeigen die Verfestiger, die nur das Metallelement mit der oxidierenden Funktion (Ce, Fe) enthalten, natürlich nur eine geringe Wirkung, da sie keinen Partner zur Herstellung eines Salzes enthalten. Die Verfestiger, die nur das basische Metallelement (Ca, Ba, K, Cs) enthalten, zeigen einen Effekt hinsichtlich der Verfestigungsrate von etwa 20 % bis 30 %, und die Verfestiger, die beide Elemente enthalten, zeigen eine noch bessere Wirkung.
  • Insbesondere zeigen die Verfestiger unter Verwendung des Alkalimetallelements (K, Cs) mit der Atomzahl, die gleich oder höher als die Atomzahl von Kalium ist, als basisches Metall, eine drastische Wirkung. Weiterhin, was die Metallelemente mit der oxidierenden Funktion (Ce, Fe), die vorliegend verwendet werden, betrifft, zeigten die Verfestiger unter Verwendung von Ce in Kombination mit dem basischen Metall die höheren Verfestigungsraten. Insbesondere wies die Kombination aus Cs+Ce und die Kombination aus K+Ce die bessere Verfestigungsrate auf.
  • Um insbesondere die Schwefelkomponente als Quelle für Schwefeloxide durch die oben beschriebene Verfestigungsreaktionsvollständig zu verfestigen, muss der Verfestiger mindestens das vorgenannte basische Metall in einer Menge, die gleich dem chemischen Äquivalent zu dieser Schwefelkomponente ist, enthalten. Es ist daher eine notwendige Bedingung für die Verfestigung aller Schwefelkomponenten, dass der Verfestiger eine größere Menge an basischem Metall als das Äquivalent enthält. Wenn der Verfestiger eine kleinere Menge des basischen Metalls als das Äquivalent enthält, kann es keine effiziente Verfestigung der Schwefelkomponente geben.
  • Das hier erwähnte Äquivalent stellt die Mole des basischen Metalls dar, die direkt mit der Schwefelkomponente reagieren können und es ist demzufolge die exakte Menge des reagierenden basischen Metalls in der Reaktion mit der Schwefelkomponente, um das Salz zu bilden. Beispielsweise, unter der Annahme, dass es ein Mol Schwefelkomponente gibt, die Schwefeloxide nach der Verbrennung im Motor 1 produzieren kann, wenn die Schwefelkomponente durch die oben erwähnte Methode (z.B. unter Verwendung von K als basisches Metall) verfestigt wird, ist die entstehende Substanz K2SO4. Dieses bedeutet, dass zwei Mol K notwendig für jedes Mol Schwefelkomponente ist. Nämlich ist in diesem Fall das Äquivalent des basischen Metalls 2 Mol K gegenüber 1 Mol Schwefelkomponente.
  • Es ist bevorzugt, 70 % oder mehr der Schwefelkomponente, die die Ursache der SOx-Vergiftung ist, zu verfestigen. Die Messmethode für die Verfestigungsrate ist zuvor beschrieben wor den. So wird nämlich die Verfestigungsrate experimentell als Prozentzahl des verfestigten gegenüber den Schwefeloxiden nach der Verbrennung im Verbrennungsmotor erhalten. Wenn die Verfestigungsrate der Schwefelkomponente, die in dem Abgas enthalten ist, unterhalb 70 % liegt, verursachen die restlichen 30 % oder mehr gasförmiges SOx im Abgas die SOx-Vergiftung des Abgasreinigungskatalysators vom Typ NOx-Okklusionsreduktionstyp in einem Ausmaß, das sich nicht wesentlich zu dem vorherigen unterscheidet. Das ist darauf zurückzuführen, dass SOx selbst in niedrigen Prozentzahlen im Abgas stabil in dem Abgasreinigungskatalysator 39, wie oben beschrieben, okkludiert werden kann, und die Anhäufung davon setzt die Kapazität für die Okklusion von NOx, wie in herkömmlichen Verfahren, herunter.
  • Obwohl die notwendige Verfestigungsrate der oben beschriebenen Schwefelkomponente 70 % oder mehr beträgt, beträgt sie bevorzugt nicht mehr als 95 %. Da feste Materialien natürlicherweise durch die Verfestigung der Schwefelkomponente hergestellt werden, wenn die Verfestigung auf dem Einlassweg 4 oder in den Zylindern dabei erfolgt, ist es verständlich, dass die festen Materialien die Ursache von Klopfen oder Verbrennungsfehlern sein kann, und dass es als Ablagerung in der Nähe der Verbrennungskammern haftet. Es kann ebenfalls die Ursache des Verstopfens der Startkatalysatoren 27 und der Abgaskatalysatoren 39 sein. Es kann ebenfalls vorausgesagt werden, dass, wenn die Verfestigungsrate an die Nähe von 100 % kommt, der Bereich der Verbesserung der SOx-Vergiftung des Abgasreinigungskatalysators 39 allmählich abfällt. Als Konsequenz daraus beträgt die Verfestigungsrate bevorzugt nicht mehr als 95 % in Anbetracht des Verbesserungseffekts der SOx-Vergiftung im Bezug auf die Verfestigungsrate und den zuvor genannten verständlichen Wirkungen.
  • Um weiterhin den Effekt der Unterdrückung der SOx-Vergiftung durch Erhöhung der Verfestigungsrate (beispielsweise um eine Verfestigungsrate von nicht weniger als 70 %, wie oben beschrieben, zu erhalten) zu verstärken, beträgt die Anzahl der Mole des Verfestigers nicht weniger als das 1,5-fache der Anzahl der Mole der zu verfestigenden Schwefelkomponente; das heißt, der Verfestiger wird bevorzugt in einer Menge von nicht weniger als das 1,5-fache der Mole der Schwefelkomponente hinzugegeben. Die Anzahl der Mole des hier beschriebenen Verfestigers entspricht der Anzahl der Mole des basischen Metalls, das direkt mit der Schwefelkomponente, im Fall des oben beschriebenen Verfestigers, reagieren kann. Diese Anzahl der Mole wird auf der Basis der Definition berechnet, das eine Menge, die gleich einmal die Mole des basischen Metalls ist, die exakte Menge des basischen Metalls ist, das mit der Schwefelkomponente reagiert, um das Salz herzustellen.
  • Beispielsweise angenommen, es gibt ein Mol Schwefelkomponente, die die Ursache der SOx-Vergiftung ist. Wenn die Schwefelkomponente durch die zuvor erwähnte Methode (beispielsweise unter Verwendung von K als basisches Metall) verfestigt wird, ist die entstehende Substanz K2SO4. Dieses bedeutet, dass zwei Mol K für 1 Mol der Schwefelkomponente notwendig sind. So bedeutet nämlich in diesem Fall das 1,5-fache der Mole des Verfestigers (das basische Metallelement), dass der Verfestiger 1,5 × 2 = 3 Mol K enthält.
  • Der Verfestiger kann ebenfalls ein Mal mit NOx auf dem Weg der Verfestigung der Schwefelkomponente (SOx, wie SO2, SO3 und dergleichen) reagieren. (Da allerdings Nitrate geringere Zersetzungstemperaturen als Sulfate aufweisen, sollten die Nitrate möglicherweise zersetzt werden). Aus diesem Grund, wenn der Verfestiger in einer Menge, die gleich dem äquivalent (ein Mal Mol) zur Schwefelkomponente ist, gegeben wird, führt dieses zu einem Mangel des Verfestigers bei der Verfestigung aller Schwefelkomponenten. Es ist daher bevorzugt, den Verfestiger zu nicht weniger als das Äquivalent hinzuzufügen, um die Verfestigungsrate der Schwefelkomponente zu erhöhen. Die Reaktionsprodukte zwischen dem Verfestiger und SOx, NOx sind die Sulfate und Nitrate, worin die Nitrationen einwertig sind und die Sulfationen zweiwertig sind. Die Menge des entstehenden NOx ist normalerweise größer als die des entstehenden SOx, obwohl das von der Produktionsrate von NOx während der Verbrennung abhängt. Deswegen betragen die hinzugebenden Mole des Verfestigers (das basische Metallelement) bevorzugt mindestens das Eineinhalbfache der Mole der Schwefelkomponente (darunter ist eines der Mole notwendig für die Reaktion der Schwefelkomponente und die Hälfte davon für die Reaktion für das Stickstoffmaterial notwendig).
  • Hier stellt 7 ein Graph dar, der die Änderung der Verfestigungsrate der Schwefelkomponente gegenüber der Änderung der Lademenge des Verfestigers zeigt. Die Ordinate des in 7 erläuterten Graphen zeigen die Verfestigungsraten der Schwefelkomponente. Die Abszisse des in 7 gezeigten Graphen zeigen das Vielfache der Mole des Verfestigers, worin mit dem Vielfachen von 1,5 gemeint ist, dass der Verfestiger in einer Menge hinzugegeben worden ist, die gleich dem 1,5-fachen der Mole der Schwefelkomponente sind. Es ist aus 7 ersichtlich, dass die Verfestigungsrate der Schwefelkomponente in einem Bereich von nicht weniger als 70 % gehalten werden kann, wenn die Zugabemenge des Verfestigers etwa das 1,5-fache Mole ausmacht. Wenn 70 % oder mehr der Schwefelkomponente im Abgas aus den Zylindern verfestigt wird, ist es machbar, die Verfestigung der Schwefelkomponente und hoher Temperatur und hohen Druck während der Verbrennung in den Zylindern oder gleich nach der Verbrennung effektiv zu fördern, was dafür günstig ist, die Verfestigungsrate zu erhöhen.
  • Der Verfestiger kann das Metallelement mit der oxidierenden Funktion und das Metallelement mit der Basizität als Ionen oder als lösliche Verbindungen enthalten. Der Verfestiger kann fest, flüssig oder ein Gas sein, und die zuvor genannten löslichen Verbindungen können in verschiedenen Formen verfügbar sein, z. B. als Lösungen davon in einem Lösungsmittel, als Feststoffe davon, die löslich in Benzinbrennstoff als Lösungsmittel sind, usw.
  • Beispielsweise wird in Betracht gezogen, dass Kaliumcitrat # oder Calciumnaphtenat als Verbindung für das basische Metall in Ethanol gelöst wird, um Ionen davon in Lösung zu bilden, und die Lösung wird in das Benzin, das der Brennstoff ist, gegeben. Es kann ebenfalls als anderes Beispiel in Betracht gezogen werden, worin Calciumcarbonat, Natriumcarbonat oder Calciumhydroxid als Verbindung des basischen Metalls in Wasser gelöst wird, um damit Ionen in einer wässrigen Lösung zu bilden, und die wässrige Lösung wird atomisiert und in den Einlassweg, die Zylinder oder den Abgasweg gegeben.
  • Da der größte Teil der in dem Abgas enthaltenen Schwefelkomponente wie oben beschrieben, verfestigt wird, wird der Abgasreinigungskatalysator vom Typ NOx-Okklusionsreduktion 39 widerstandsfähig gegenüber Okklusion von SOx und somit kann die Okklusionskapazität des Abgasreinigungskatalysators durch diesen Grad der Okklusion von NOx verwendet werden, was die Reinigungsrate von NOx erhöhen kann.
  • Die auf diese beschriebene Weise verfestigte Schwefelkomponente kann weiterhin in den Abgasreinigungskatalysator 39 strömen und als katalytische Komponente funktionieren. Wenn nämlich diese verfestigte Schwefelkomponente auf dem Abgasreinigungskatalysator gehalten wird, wird diese ein Katalysator für die Reduktion von NOx und für die Verschlechterung der Katalysatorleistung des Abgasreinigungskatalysators 39 oder zur weite ren Ergänzung der katalytischen Leistung, wodurch die Abgasreinigungsleistung hoch gehalten wird.
  • Insbesondere reagiert die Schwefelkomponente mit dem basischen Metall, um Sulfate und Sulfite (Feststoffe) zu bilden und sie haften in diesem Zustand auf den Oberflächen der inneren Zellen des Abgasreinigungskatalysators 39 an. Wenn das basische Material aus den auf diese Weise adsorbierten Feststoffen abgetrennt wird, adsorbiert dieses basische Material durch den Abgasreinigungskatalysator 39. Der Abgasreinigungskatalysator 39 erhöht somit die NOx-Okklusionskapazität durch den Grad einer neuen Adsorption des basischen Metalls. Da diese Absorption des basischen Metalls immer vorkommt, kann verhindert werden, dass sich der Abgasreinigungskatalysator 39 verschlechtert.
  • Wenn der Abgasreinigungskatalysator 39 eine Wandströmungsstruktur aufweist, wird es für die verfestigte Schwefelkomponente leichter, dass sie gleichmäßig im Inneren des Abgasreinigungskatalysators 39 gehalten wird, und es wird für das Abgas leichter, mit dem verdampfbaren basischen Metall zu reagieren, was die Reinigungsleistung des Abgases verstärken kann. Nachdem die verfestigte Schwefelkomponente auf dem Abgasreinigungskatalysator gehalten worden ist, wird diese einer hohen Temperatur und reichen Bedingungen unterworfen, was die Trägerwirkung des basischen Materials auf dem Abgasreinigungskatalysator beschleunigen kann, wobei weiterhin die Abgasreinigungsleistung erhöht wird. Die verfestigte Schwefelkomponente kann einer hohen Temperatur und reichen Bedingungen unterworfen werden, beispielsweise unter Einrichtung der sog. spikes-reichen Operation.
  • Des Weiteren, wie oben beschrieben, trägt der Abgasreinigungskatalysator vom Typ NOx-Okklusionsreduktion 39 das Alkalielement oder das Erdalkalielement (für eine einfachere Beschrei bung wird das "Alkalimetallelement oder Erdalkalielement" der Einfachheit halber als "Metallelement A" bezeichnet). Hier ist das in dem Verfestiger enthaltende basische Metallelement ebenfalls das Metallelement A. Wenn insbesondere das Metallelement A im Verfestiger ein solches mit einer stärkeren Basizität als das Metallelement A, das auf dem Abgasreinigungskatalysator getragen wird, ist, können gasförmige Schwefeloxide, die frisch in den Abgasreinigungskatalysator 39 ohne Verfestiger einströmen (diese gasförmigen Schwefeloxide können sich ebenfalls entwickeln) wahrscheinlich mit dem Metallelement A mit der stärkeren Basizität, das in dem Verfestiger enthalten ist, allerdings können sie wohl unwahrscheinlicher mit dem Metallelement A, das von Anfang an auf dem Abgasreinigungskatalysator getragen wird, koppeln. Im Ergebnis erfolgt keine Verschlechterung der ursprünglichen NOx-Okklusionsleistung des Abgasreinigungskatalysators, und demzufolge bleibt die Anfangsleistung des Abgasreinigungskatalysators 39 erhalten.
  • Das Metallelement A, das frisch von dem Verfestiger getragen wird, ist in einem Fließzustand. Seine Menge (Tragemenge) auf dem Abgasreinigungskatalysator 39 kann in Abhängigkeit des Betriebszustands des Motors 1 variieren. Deswegen, während die inhärente NOx-Okklusionsleistung des Abgasreinigungskatalysators 39 so gut wie möglich erhalten bleibt, wird die NOx-Okklusionsleistung, die durch das Metallelement A, das frisch auf dem Verfestiger getragen wird, wie ein Puffer in gewisser Weise verwendet, wodurch im Ergebnis die Abgasreinigungsleistung so hoch wie möglich gehalten werden kann.
  • Wenn darüber hinaus das Metallelement A in dem Verfestiger ein solches ist, das sich leichter zersetzt als das Metallelement A, das auf dem Abgasreinigungskatalysator gehalten wird, ist es ebenfalls machbar, eine Verschlechterung der Okklusionskapazität des Abgasreinigungskatalysators 39 zu verhindern. Dieses kann aus folgendem Grund geschehen.
  • Die wiederholte Okklusion und Zersetzung-Freisetzung führt zu dem Phänomen, dass das Metallelement A, das auf dem Abgasreinigungskatalysator 39 getragen wird, in Gasform von dem Abgasreinigungskatalysator 39 gestreut wird. Wenn das Metallelement A, das frisch von dem Abgasreinigungskatalysator 39 von dem Verfestiger getragen wird, leichter zu zersetzen ist als das Metallelement, das von Anfang an auf dem Abgasreinigungskatalysator 39 getragen wird, dann zersetzt sich das Metallelement A, das frisch von dem Verfestiger getragen wird, als erstes bei der Gelegenheit einer Zersetzung, und deswegen beginnt das Streuphänomen von dem frisch getragenen Metallelement A. Im Ergebnis wird es schwierig, dass das Metallelement A, das von Anfang an auf dem Abgasreinigungskatalysator 39 getragen wird, gestreut wird, so dass verhindert wird, dass die ursprüngliche NOx-Okklusionskapazität des Abgasreinigungskatalysators 39 verschlechtert wird, wodurch die ursprüngliche Leistung des Abgasreinigungskatalysators 39 erhalten bleibt.
  • Wie oben beschrieben worden ist, ist das Metallelement A, das frisch von dem Verfestiger getragen wird, in einem Strömungszustand, und seine Menge (Tragemenge) auf dem Abgasreinigungskatalysator 39 kann in Abhängigkeit des Betriebszustands des Motors 1 variieren. Deswegen wird die inhärente NOx-Okklusionskapazität des Abgasreinigungskatalysators 39 so gut wie möglich erhalten, und in dem Fall, wo das Metallelement A von dem Abgasreinigungskatalysator gestreut wird, wird das Metallelement A, das frisch von dem Verfestiger getragen wird, gestreut, wodurch die inhärente NOx-Okklusionskapazität des Abgasreinigungskatalysators 39 erhalten bleibt, und wobei die Abgasreinigungsleistung so hoch wie möglich erhalten bleiben kann.
  • Es ist insbesondere ein Beispiel zu betrachten, wobei der Abgasreinigungskatalysator 39 K (Kalium) von Anfang an trägt und der Verfestiger Cs(Cäsium) als Alkalimetallelement (basisches Metallelement) enthält. Cs ist stärker im Hinblick auf die Basizität und leichter zu zersetzen als K. In diesem Fall ist das Metallelement A im Verfestiger bevorzugt ein solches, das stärker im Hinblick auf die Basizität und leichter zu zersetzen ist als das Metall A, das von Anfang an auf dem Abgasreinigungskatalysator getragen wird.
  • Wie zuvor beschrieben worden ist, gibt es verschiedene vorstellbare Methoden für die Eingabe bzw. Ladung des Verfestigers. Als erstes wird die Methode kurz beschrieben, bei der zuvor erwähnte Verfestiger in dem Brennstoff gemischt wird.
  • Der zuvor erwähnte Verbrennungsmotor von 1 zeigt in diesem Falle die Struktur. In diesem Fall funktioniert der gesamte Motor 1 mit den Einlass/Auslass-Systemen und dem Brennstoffsystem als Mittel zur Verfestigung von Feststoffen für die Verfestigung des Verfestigers. Bei diesem Beispiel ist das basische Alkalimetallelement Kalium, und es wird eine Lösung als Verfestiger verwendet, die durch Lösen von Kaliumcitrat in Ethanol erhalten wird. Dieser Verfestiger enthält weiterhin Ceroctylat, einschließlich Ce als Übergangsmetallelement, mit oxidierender Funktion.
  • Dieser Verfestiger wird in den Brennstofftank 29 geladen. Die Ladung des Verfestigers kann in geeigneter Weise durchgeführt werden, beispielsweise sofort nach der vollen Befüllung des Benzintanks, weil es einfach ist, das Mischungsverhältnis von Verfestiger zu Brennstoffbenzin auf ein vorbestimmtes Mischungsverhältnis zu steuern. Wenn der Verfestiger auf diese Weise in den Benzinbrennstoff hinzugegeben wird, findet die vorgenannte Reaktion der Verfestigung der Schwefelkomponente während der Brennstoffinjektion bzw. Brennstoffeinspritzung in die Zylinder 3 statt und verursacht seine Verbrennung, wonach dann die Schwefelkomponente im Abgas (die aus der Schwefelkom ponente im Brennstoff oder im Motoröl stammt) verfestigt wird, so dass sie nicht im Abgasreinigungskatalysator 39 okkludiert wird.
  • Als nächstes wird die Methode der Atomisierung des zuvor erwähnten Verfestigers auf dem Einlassweg 4, um den Verfestiger zu laden, nachfolgend kurz beschrieben. 2 zeigt die Struktur des Motors 1 und seine Umgebung in diesem Fall. Identische oder äquivalente Bestandteile mit denen, die oben bei 4 beschrieben wurden, sind mit den gleichen Bezugssymbolen bezeichnet, und eine detaillierte Beschreibung derer wird vorliegend weggelassen. Bei diesem Beispiel ist das basische Alkalimetallelement Kalium, und eine wässrige Lösung aus Kaliumhydroxid wird als Verfestiger verwendet. Dieser Verfestiger enthält weiterhin Ceroctylat, das Ce als Übergangsmetallelement enthält und die oxidierende Funktion aufweist.
  • Ein Verfestigertank 41 zur Aufbewahrung des Verfestigers ist zusammen mit dem Motor 1 vorgesehen. Eine Leitung ist vom Verfestigertank 41 zu dem Druckausgleichbehälter 14 angeordnet, und eine Atomisierungsdüse 16 zur Atomisierung des Verfestigers in Richtung des Innenraums des Druckausgleichbehälters 14 ist mit dem distalen Ende dieser Leitung verbunden. Eine Atomisierungspumpe 42 für die Atomisierung des Verfestigers ist in der Mitte dieser Leitung lokalisiert. Die Atomisierungspumpe 42 wird durch die elektrische Leistung der Batterie oder durch einen Teil des Outputs des Motors 1 angetrieben. Des Weiteren ist die Atomisierungsdüse 16 mit der zuvor beschriebenen ECU 37 verbunden, und die EC U 37 steuert den Atomisierungszeitraum und die Atomisierungsmenge des Verfestigers.
  • Wenn der Verfestiger in die Einlassluft unter Anwendung der Atomisierungsdüse 16 atomisiert wird, wird er in diesem Zustand in die Zylinder 3 gezogen und zusammen mit dem Brennstoff, der von den Injektoren 5 einspritzt wird, verbrannt. Im Ergebnis findet die zuvor erwähnte Reaktion der Verfestigung der Schwefelkomponente statt, um die Schwefelkomponente im Abgas (die aus der Schwefelkomponente im Brennstoff oder im Maschinenöl stammt) zu verfestigen, wodurch verhindert wird, dass die Schwefelkomponente in dem Abgasreinigungskatalysator 39 okkludiert wird. In diesem Fall funktioniert der gesamte Motor 1 mit den Einlass/Auslass-Systemen und dem Brennstoffsystem, der Atomisierungsdüse 16 für die Zuführung des Verfestigers, dem Verfestigertank 41 und der Atomisierungspumpe 22 als Mittel zur Verfestigung der Schwefelkomponente für die Verfestigung des Verfestigers.
  • Als nächstes wird nun die Methode des Ladens des Verfestigers durch Atomisierung des zuvor erwähnten Verfestigers in die Zylinder separat vom Benzinbrennstoff kurz beschrieben. 3 zeigt die Struktur des Motors und seine Umgebung in diesem Fall. Identische oder äquivalente Komponenten zu denen, die oben bei 1 und 2 beschrieben wurden, haben die gleichen Bezugssymbole, und ihre detaillierte Beschreibung wird hiermit weggelassen. Bei diesem Beispiel ist das basische Alkalimetallelement ebenfalls Kalium, und es wird die wässrige Lösung aus Kaliumhydroxid als Verfestiger verwendet. Dieser Verfestiger enthält weiterhin Ceroctylat einschließlich Ce als Übergangsmetallelement mit der oxidierenden Funktion.
  • Der Verfestigertank 41 zur Aufbewahrung dieses Verfestigers ist zusammen mit dem Motor 1 vorgesehen. Eine Leitung ist vom Verfestigertank 41 zu den Zylindern 3 angeordnet, und die atomisierenden Düsen 16 zur Atomisierung des Verfestigers in Richtung des Innenraums der Zylinder 3 sind mit dem distalen Ende dieser Leitung verbunden. Die Atomisierungspumpe 42 für die Atomisierung des Verfestigers ist in der Mitte dieser Röhre lokalisiert. Die Atomisierungspumpe 42 wird durch die elektrische Leitung der Batterie oder durch einen Teil des Outputs des Motors 1 angetrieben. Des Weiteren sind die Atomisie rungsdüsen 16 mit der zuvor erwähnten ECU 37 verbunden, und die ECU 37 steuert den Atomisierungszeitplan und die Menge des Verfestigers.
  • Wenn der Verfestiger in die Zylinder 3 unter Anwendung der Atomisierungsdüse 16 atomisiert wird, findet die zuvor erwähnte Reaktion des Verfestigens der Schwefelkomponente statt, um die Schwefelkomponente im Abgas (die aus der Schwefelkomponente im Brennstoff oder im Maschinenöl stammt) zu verfestigen, wobei verhindert wird, dass die Schwefelkomponente in dem Abgasreinigungskatalysator 39 okkludiert wird. In diesem Fall funktioniert der gesamte Motor 1 mit den Einlass/Auslass-Systemen und den Brennstoffsystem, den Atomisierungsdüsen 16 zur Zuführung des Verfestigers, dem Verfestigertank 41 und der Atomisierungspumpe 42 ebenfalls als Verfestigungsmittel für die Schwefelkomponente zur Verfestigung des Verfestigers.
  • Für die Zuführung des Verfestigers in die Zylinder 3 gibt es zwei Wege: Die Zuführung vor der Verbrennung und die Zuführung nach der Verbrennung.
  • Bei der Zuführung des Verfestigers vor der Verbrennung wird der Verfestiger während des Einlasshubs oder während des Kompressionshubs zugeführt. Bei der Atomisierung im Kompressionshub, weil der Verfestiger unter Hochdruck atomisiert wird, wird dieser atomisiert, nachdem er auf einen hohen Druck durch die Atomisierungspumpe 42 gebracht worden ist. Wenn der Verfestiger in die Zylinder 3 durch Anwendung der Atomisierungsdüsen 16 atomisiert wird, wird er nach dem Vermischen mit der Einlassluft und Brennstoff verbrannt. Im Ergebnis findet die zuvor erwähnte Reaktion der Verfestigung der Schwefelkomponente statt, um die Schwefelkomponente im Abgas zu verfestigen (die aus der Schwefelkomponente im Brennstoff oder im Maschinenöl stammt).
  • Andererseits, im Fall der Zuführung des Verfestigers nach der Verbrennung, wird der Verfestiger während des Expansionshubs oder während des Abgashubs zugeführt. Wenn der Verfestiger in die Zylinder 3 durch Anwendung der Atomisierungsdüsen 16 atomisiert wird, reagiert der Verfestiger mit dem Abgas nach der Verbrennung, um die Verfestigungsreaktion der Schwefelkomponente im Abgas zu initiieren. Im Ergebnis findet die zuvor erwähnte Reaktion der Verfestigung der Schwefelkomponente statt, um die Schwefelkomponente im Abgas zu verfestigen (die aus der Schwefelkomponente im Brennstoff oder im Maschinenöl stammt).
  • Als nächstes wird nun die Methode des Ladens des Verfestigers durch Atomisierung des zuvor erwähnten Verfestigers auf den Abgasweg 7 kurz beschrieben. 4 zeigt die Struktur des Motors 1 und seine Umgebung in diesem Fall. Identische oder äquivalente Komponenten zu denen, die bereits bei 1 bis 3 beschrieben worden sind, weisen die gleichen Bezugssymbole auf, und eine detaillierte Beschreibung der davon wird somit weggelassen. In diesem Beispiel ist das basische Alkalimetallelement ebenfalls Kalium und die wässrige Lösung aus Kaliumhydroxid wird als Verfestiger verwendet. Dieser Verfestiger enthält weiterhin Ceroctylat, einschließlich Cer als Übergangsmetallelement mit oxidierender Funktion.
  • Der Verfestigertank 41 zur Aufbewahrung dieses Verfestigers ist zusammen mit dem Motor 1 vorgesehen. Eine Leitung ist vom Verfestigertank 41 zum Abgasweg 7 angeordnet, und die Atomisierungsdüse 16 zur Atomisierung des Verfestigers auf dem Abgasweg 7 oberhalb des Abgasreinigungskatalysators 39 ist mit dem distalen Ende dieser Leitung verbunden. Die Atomisierungspumpe 42 zur Atomisierung des Verfestigers ist in der Mitte dieser Leitung angeordnet. Die Atomisierungspumpe 42 wird durch die elektrische Leistung der Batterie oder durch einen Teil des Outputs des Motors 1 angetrieben. Weiterhin ist die Atomisierungsdüse 16 mit der zuvor erwähnten ECU 37 verbunden, und die ECU 37 steuert den Atomisierungszeitraum und die Menge des Verfestigers.
  • Wenn der Verfestiger auf dem Abgasweg 7 durch die Anwendung der Atomisierungsdüse 16 atomisiert wird, wird der Verfestiger mit dem Abgas einschließlich der Schwefelkomponente vermischt, um die zuvor erwähnte Reaktion der Verfestigung der Schwefelkomponente hervorzubringen. Während dieser Reaktion fördert die Hitze des Abgases die Reaktion. Diese Reaktion verfestigt die Schwefelkomponente im Abgas (die aus der Schwefelkomponente im Brennstoff oder Maschinenöl stammt), wobei verhindert wird, dass die Schwefelkomponente im Abgasreinigungskatalysator 39 okkludiert wird. In diesem Fall funktionieren ebenfalls der gesamte Motor 1 mit den Einlass/Auslass-Systemenen und dem Brennstoffsystem, der Atomisierungsdüse 16 zur Zuführung des Verfestigers, dem Verfestigertank 41 und der Atomisierungspumpe 42 als Verfestigungsmittel für die Schwefelkomponente für die Verfestigung des Verfestigers.
  • Als nächstes wird nun die Methode des Ladens des Verfestigers durch Atomisieren des zuvor erwähnten Verfestigers auf den externen EGR-Weg 43 kurz beschrieben. 5 zeigt die Struktur des Motors 1 und seine Umgebung in diesem Fall. Identische oder äquivalente Komponenten zu denen, die bei 1 bis 4 beschrieben wurden, haben die gleichen Bezugssymbole, und eine detaillierte Beschreibung davon wird somit weggelassen. Bei diesem Beispiel ist das basische Alkalimetallelement ebenfalls Kalium, und die wässrige Lösung aus Kaliumhydroxid wird als Verfestiger verwendet. Dieser Verfestiger enthält weiterhin Ceroctylat, einschließlich Ce als Übergangsmetallelement mit oxidierender Funktion.
  • Der Verfestigertank 41 zur Aufbewahrung dieses Verfestigers ist zusammen mit dem Motor 1 vorgesehen. Eine Leitung ist vom Verfestigertank 41 auf den externen EGR-Weg 43 angeordnet, und die Atomisierungsdüse 16 für die Atomisierung des Verfestigers in den Innenbereich auf den externen EGR-Weg 43 ist mit dem distalen Ende dieser Leitung verbunden. Die Atomisierungspumpe 42 zur Atomisierung des Verfestigers ist in der Mitte dieser Leitung angeordnet. Die Atomisierungspumpe 42 wird durch die elektrische Leistung der Batterie oder durch einen Teil des Outputs des Motors 1 angetrieben. Des Weiteren ist die Atomisierungsdüse 16 mit der zuvor genannten ECU 37 verbunden, und die ECU 37 steuert den Atomisierungszeitraum und die Menge des Verfestigers.
  • Wenn der Verfestiger auf den externen EGR-Weg 43 unter Anwendung der Atomisierungsdüse 16 atomisiert wird, wird der Verfestiger mit dem Abgas einschließlich der Schwefelkomponente gemischt und weiterhin mit der Einlassluft auf dem Einlassweg 4 vermischt. Die Mischung wird in diesem Zustand in die Zylinder 3 abgezogen und zusammen mit dem Brennstoff, der von den Injektoren 5 eingespritzt worden ist, gebrannt. Im Ergebnis findet die zuvor erwähnte Reaktion der Verfestigung der Schwefelkomponente statt. Diese Reaktion verfestigt die Schwefelkomponente im Abgas (die aus der Schwefelkomponente im Brennstoff oder im Maschinenöl stammt), wobei verhindert wird, dass die Schwefelkomponente in dem Abgasreinigungskatalysator 39 okkludiert wird. In diesem Fall funktionieren ebenfalls der gesamte Motor 1 mit den Einlass/Auslass-Systemen und dem Brennstoffsystem, der Atomisierungsdüse 16 zur Zuführung des Verfestigers, dem Verfestigertank 41 und der Atomisierungspumpe 42 als Verfestigungsmittel für die Schwefelkomponente für die Verfestigung des Verfestigers.

Claims (17)

  1. Verfahren zur Reinigung von Abgas aus einem Verbrennungsmotor, worin eine Schwefelkomponente, die die Ursache der SOx-Vergiftung des Abgasreinigungsfilters ist, verfestigt wird, bevor das Abgas in einen Abgasreinigungskatalysator vom Typ NOx-Okklusionsreduktion strömt, der auf einem Abgasweg angeordnet ist, unter Verwendung eines Schwefelverfestigungsadditivs, das ein basisches Metallelement umfasst und aus einem Alkalimetallelement oder Erdalkalielement gewählt ist, worin das Schwefelverfestigungsadditiv weiterhin ein Übergangselement als Metallelement mit einer Funktion zur Oxidierung der Schwefelkomponente umfasst.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Schwefelverfestigungsadditiv vorher im Brennstoff gemischt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Schwefelverfestigungsadditiv auf einem Einlassweg, in einer Verbrennungskammer oder auf dem Auslassweg, separat vom Brennstoff, geladen wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, worin das basische Metallelement in dem Schwefelverfestigungsadditiv ein Alkalimetallelement mit einer Atomzahl, die gleich oder höher als die Atomzahl von Kalium ist, ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, worin die zu verfestigende Schwefelkomponente in der Weise vorgesehen wird, dass sie auf dem Abgasreinigungskatalysator gehalten wird und als katalytische Komponente funktioniert.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Schwefelverfestigungsadditiv in die Einlassluft, eine Luft/Brennstoff-Mischung oder ein rezirkuliertes Abgas vor der Verbrennung in einem Zylinder des Verbrennungsmotors geladen wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, worin das Schwefelverfestigungsadditiv in die Einlassluft, die Luft/Brennstoff-Mischung oder das rezirkulierte Abgas auf dem Einlassweg geladen wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, worin das Schwefelverfestigungsadditiv in das rezirkulierte Abgas auf einem Abgasrezirkulierungsweg, der vom Auslassweg zu einem Einlassweg angeordnet ist, geladen wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Schwefelverfestigungsadditiv das basische Metall in einer Menge umfasst, die größer als ein Äquivalent zur Schwefelkomponente, die verfestigt werden soll, ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Abgasreinigungskatalysator eine Wandströmungsstruktur aufweist.
  11. Verfahren nach Anspruch 5, worin die verfestigte Schwefelkomponente, die auf dem Abgasreinigungsfilter gehalten wird, unter hoher Temperatur und reichen Bedingungen nach dem Halten auf dem Abgasreinigungskatalysator platziert wird, wobei das basische Metallelement auf dem Abgasreinigungskatalysator getragen wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 5, worin der Abgasreinigungskatalysator ein Alkalimetallelement oder ein Erdalkalimetallelement trägt und das basische Metallelement in dem Schwefelverfestigungsadditiv ein Alkalimetallelement oder ein Erdalkalielement ist und worin das Alkalimetallelement oder das Erdalkalimetallelement in dem Schwefelverfestigungsadditiv stärker basisch ist als das Alkalimetallelement oder das Erdalkalimetallelement, das auf dem Abgasreinigungskatalysator getragen wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 5, worin der Abgasreinigungskatalysator ein Alkalimetallelement oder ein Erdalkalimetallelement trägt und das basische Metallelement in dem Schwefelverfestigungsadditiv ein Alkalimetallelement oder ein Erdalkalimetallelement ist und worin das Alkalimetallelement oder Erdalkalimetallelement in dem Schwefelverfestigungsadditiv leichter zu zersetzen ist als das Alkalimetallelement oder das Erdalkalimetallelement, das auf dem Abgasreinigungskatalysator getragen wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Schwefelverfestigungsadditiv in das Abgas nach der Verbrennung in einem Zylinder der Verbrennungsmaschine geladen wird, um die Schwefelkomponente zu verfestigen und worin das Abgas nach der Verfestigung der Schwefelkomponente, die die Ursache der SOx-Vergiftung ist, in den Abgasreinigungskatalysator vom Typ NOx-Okklusionsreduktion strömt.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, worin das Schwefelverfestigungsadditiv in das Abgas auf dem Abgasweg, der mit dem Abgasreinigungskatalysator zur Verfügung gestellt wird, geladen wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 14, worin ein Oxidationskatalysator oberhalb des Abgasreinigungskatalysators auf dem Abgasweg angeordnet wird und worin das Schwefelverfestigungsadditiv in das Abgas zwischen dem Oxidationskatalysator und dem Abgasreinigungskatalysator geladen wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 14, worin das Schwefelverfestigungsadditiv in das Abgas in dem Zylinder in einem Expansionshub oder in einem Abgashub nach der Verbrennung in dem Zylinder geladen wird.
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