贮存和释放内燃发动机燃料流中含硫芳族化合物的设备和方法

专利名称：贮存和释放内燃发动机燃料流中含硫芳族化合物的设备和方法
技术领域：
本发明涉及一种用以减少、控制和/或分配内燃发动机燃料流中含硫化合物的燃料过滤器、设备和方法。具体地，本发明提高了燃烧后排放装置的性能，以减少内燃发动机，尤其是汽车发动机，的氮氧化物排放。
背景技术：
氮氧化物或“NOx”吸附器用来从移动和固定的内燃发动机尾气流中除去氮氧化物。然而，在存在含硫化合物的情况下，这种NOx吸附器的效率降低。这些含硫化合物尤其是含硫芳族化合物会与NOx吸附器中的催化剂产生“不可逆”的“毒化”或反应。催化剂受污染后的NOx吸附器的效率降低。因此，内燃发动机使用燃料存在的含硫化合物会对尾气排放产生有害效应，尤其是对于一氧化二氮的排放。这一问题在采用柴油发动机的机动车辆及固定系统尤为令人关注。
NOx吸附器中的催化剂通常要进行再生处理，再生处理可延长催化剂/NOx吸附器的预期寿命。第一种类型的再生过程设计成以氮气的形式从NOx吸附器中驱除NOx(氮氧化物)。在第二种类型的再生过程中，污染物如含硫化合物被释放或除去。后一种过程有时称作脱硫作用而且通常所发生的温度比NOx再生过程更高。重复暴露在这么高的温度下会对催化剂的预期寿命造成不利影响。
燃料流存在的含硫化合物的浓度直接影响到间隔多长时间NOx吸附器必须进行一次脱硫处理。浓度越高，NOx吸附器的催化剂就越加频繁进行脱硫处理。类似地，进行的脱硫处理越频繁，NOx吸附器的预期寿命就越短。
因此需要提供一种能够使NOx吸附器上硫杂质的不利影响减到最小的燃料过滤器。
先有技术试图提供一些能够从内燃发动机燃料流中除去含硫化合物的装置。举例来说，在此引用参考的美国专利申请公报编号US2002/0028505 A1公开了一种可安装在汽车的脱硫装置，布置在燃油箱和发动机的喷射器之间，这种装置包括含硫化合物吸附剂和含硫化合物氧化剂或氧化催化剂，其中含硫化合物吸附剂用于吸附和浓缩含硫化合物，含硫化合物氧化剂用于使吸附的含硫化合物氧化，这种装置还包括回收和除去所得到的含硫氧化物的机构。
然而，仍然需要能够将内燃机燃料流中的含硫化合物量降低至所要求浓度的装置，比如燃料过滤器，将浓度降低至3ppm以下。
而且这种燃料过滤器最好能够再生，也就是说，能够分配其中一些或所有贮存的含硫化合物，以延长燃料过滤器的寿命周期或容量。这种再生过程的发生最好不会对NOx吸附器或发动机的尾气排放造成有害影响。此外，这种燃料过滤器最好能够通过降低脱硫频率来延长NOx吸附器的寿命周期。

发明内容
在一实施例中，公开了一种从内燃机燃料流中除去含硫化合物的燃料过滤器，这种燃料过滤器包括包含吸附剂的至少一个柱体。在一示范实施例中，所述吸附剂能够从内燃发动机使用的燃料，如柴油中，除去含硫化合物如含硫芳族化合物。
本发明还公开了一种延长燃烧后排放控制装置寿命周期的设备。在一示范实施例中，这种设备包括从内燃机燃料流除去含硫化合物的燃料过滤器、内燃发动机、燃烧后排放控制装置、以及连接过滤器、发动机和排放控制装置的空心导管。
一种能够除去、贮存和释放含硫化合物的除硫过滤器，其中，过滤器能够在排放控制装置的再生循环过程中分配其中一些或所有被贮存的含硫化合物，而且含硫化合物的释放是在再生过程中发生的，因而不会对NOx吸附器或发动机的尾气排放造成有害影响。
一种延长排放控制装置的再生循环之间时间周期的系统，系统包括从燃料流除去、贮存和释放含硫化合物的燃料过滤器；与燃料系统和燃料过滤器流体连通的内燃发动机；与内燃发动机的排出气流流体连通的排放控制装置；和用于控制被贮存含硫化合物释放的机构。
最后，本发明公开了一种从内燃机燃料流除去含硫化合物的方法。在一示范实施例中，方法包括使燃料流经可除去含硫化合物的燃料过滤器、贮存所除去的含硫化合物、释放一部分被贮存的含硫化合物、以及所释放的这一部分含硫化合物通过发动机送到燃烧后排放控制装置中。


图1是所公开的由单个柱体构成的燃料过滤器一实施例的示意图；图2示出了所公开的包括带有保护床的单个柱体的燃料过滤器另一实施例；
图3示出了所公开的图2中燃料过滤器的另一可供选择的实施例，燃料过滤器包括带有保护床的单个柱体；图4是所公开燃料过滤器另一实施例的示意图，燃料过滤器包括带有双保护床的单个柱体；图5是所公开燃料过滤器还有一个实施例的示意图，燃料过滤器包括带有单个保护床的双柱体；图6是所公开燃料过滤器另一实施例的示意图，燃料过滤器包括带有双保护床的双柱体；图7示出了图6所公开燃料过滤器另一可供选择的实施例，燃料过滤器包括带有双保护床的双柱体；图8是一曲线图，示出了在步骤5开始时的入口气体混合物；图9是一曲线图，示出了在步骤5开始时的出口气体混合物；图10是一曲线图，示出了在步骤3开始时贫燃NOx收集器(LNT)的活性；图11是一曲线图，示出了在步骤3结束时贫燃NOx收集器(LNT)的活性；图12是一曲线图，示出了在步骤5开始时贫燃NOx收集器(LNT)的活性；图13是一曲线图，示出了在步骤5结束时贫燃NOx收集器(LNT)的活性；图14是基准测试顺序中在正常工作开始时转换效率百分数与步骤编号的关系图；图15是基准测试顺序中在正常工作结束时转换效率百分数与步骤编号的关系图；图16是高硫测试顺序中在正常工作开始时转换效率百分数与步骤编号的关系图；图17是高硫测试顺序中在正常工作结束时转换效率百分数与步骤编号的关系图；和图18是带有根据本发明示范实施例的燃料过滤器的内燃发动机和NOx吸附器的示意图。
具体实施例方式
本发明公开了一种燃料过滤器，能够从内燃发动机的燃料流中除去含硫化合物，使其浓度等于或小于3ppm，并将除去的含硫化合物贮存起来。这种过滤器可以再生，因为当过滤器的贮存容量降低时，所贮存的含硫化合物至少一部分释放。在此使用的术语“燃料过滤器”用来描述能除去然后释放燃料中含硫化合物的燃料过滤器。应当认识到，根据本发明的示范实施例，可以设置单独的燃料过滤器以除去燃料中的杂质(比如普通的或非除硫的燃料过滤器)。或者，单独一个设计成能除去和释放含硫化合物并将其它杂质过滤掉的燃料过滤器也可以认为在本发明可供选择实施例的范围之内。除非在上下文中另外明确指示，单数形式“一”和“这个”等包括复数个涉及对象。“可选的”或“选择性地”表示接下来描述的事件或情况可以发生或者也可以不发生。与数量一起使用的修饰语“大约”包括所宣称的值，而且具有由上下文所确定的意思(比如，包括与具体数量的测量有关的误差程度)。
所公开的燃料过滤器可以用于固定系统和机动车辆的内燃发动机。固定系统的说明性实例包括发电机和发电厂。机动车辆的说明性实例包括小汽车、卡车、轮船、私人小艇、半卡车、施工机械如推土机和起重机、小型发动机装置如割草机和拖拉机，等等，其中除硫燃料过滤器属于机载系统的一部分。在一应用车辆的示范实施例中，除硫过滤器属于排放控制系统的一部分，其中过滤器在NOx吸附器的再生过程中将俘获的含硫化合物释放到燃料流中，其中，NOx吸附器的再生是按照所属领域技术人员已知的技术来进行的。
合适的内燃发动机可以由任何适当的有机燃料提供动力。在一实施例中，燃料将是汽油或柴油。在一示范实施例中，燃料是柴油。
公开的燃料过滤器除去的含硫化合物一般来说可以是内燃发动机使用的燃料通常所能发现的任何一种含硫化合物。在一示范实施例中，所公开的过滤器除去的含硫化合物是含硫芳族化合物。用所公开的燃料过滤器除去的示例性含硫化合物包括硫茚、硫芴及其衍生物。所公开的燃料过滤器可以从燃料流中除去一种或多种这样的化合物。
所公开的燃料过滤器和方法可以用于市场上能够买到的“高”含硫燃料或“低”含硫燃料。在一实施例中，未过滤的燃料流所含的硫浓度可以从大约6ppm至500ppm。在另一实施例中，所公开的过滤器和方法可以用于硫浓度大约为15ppm以下的未过滤燃料流。在一示范实施例中，所公开的过滤器和方法可以用于硫浓度大约为9ppm以下的未过滤燃料流。在一实施例中，所公开的过滤器和方法可以用于硫浓度大约为6ppm至15ppm的未过滤燃料流。
在一实施例中，所公开的方法将导致已过滤燃料流中硫的浓度降低；比如可以使硫浓度达到3ppm以下。
在一示范实施例中，燃料过滤器将包括至少一个吸附剂柱体。如图1中所示，至少一个柱体10具有第一开口12和第二开口14，未过滤的燃料将通过第一开口12进入柱体10，已过滤的燃料将通过第二开口14离开柱体10。在燃料过滤器的正常工作过程中，从开口14离开的燃料中的含硫化合物浓度将小于进入开口12的燃料中含硫化合物的浓度。
示例性的吸附剂包括一种或多种活性碳、沸石、粘土、酸性粘土、活性粘土、硅胶、二氧化硅、矾土、氧化铝、中孔硅多孔材料(FSM)、以及它们的混合物等。在一实施例中，吸附剂将包括至少一种矾土或氧化铝。在一示范实施例中，吸附剂将包括矾土。
在另一示范实施例中，所公开的燃料过滤器还将包括至少一个保护床16，如图2或图3中所示。
如图2所示，所述至少一个保护床16可以具有第一开口18和第二开口20，燃料通过第一开口18进入保护床，然后通过第二开口20离开保护床。在此实施例中，保护床16将通过空心导管22与至少一个柱体10相连，燃料通过空心导管22进行传输。
或者，在如图3所示的另一实施例中，所述至少一个保护床16可以连续安装在柱体10上，于是燃料通过第一开口18进入，接着穿过保护床16和柱体10，然后通过柱体10的第二开口14离开。
在图4所示的另一实施例中，公开的燃料过滤器可以包括至少一个柱体10和两个保护床24、26，所述至少一个柱体10通过导管28和30与两个保护床24和26相连。在此实施例中，燃料可以进入保护床24和26的其中一个或两个。在离开所述一个或两个保护床24和26之后，燃料将通过导管30输送给柱体10。在此实施例中，燃料将穿过第一开口12进入柱体10，然后通过第二开口14离开柱体10。
在图5所示的另一个实施例中，燃料过滤器可以包括双柱体32，34以及单个保护床44。双柱体32，34分别具有第一开口36，38以及第二开口40和42，燃料可以通过第一开口进入，然后通过第二开口离开。单个保护床44通过导管46与双柱体32和34相连。在一实施例中，导管46可以分为导管48和50，于是燃料可以依次或同时进入柱体32和34的其中一个或两个。
最后，如图6和7中所示，所公开的燃料过滤器可以包括两个保护床52，54以及两个柱体56，58。如上面参考图2实施例所介绍的，保护床52和54可分别通过导管60和62与柱体56和58相连。或者，保护床52和54可以直接安装在柱体56和58，而不使用任何空心导管。如上面参考图4和5所介绍的，燃料可以进入保护床52和54其中一个或两个，以及柱体56和58其中一个或两个。
除了所公开的燃料过滤器之外，本发明还提供了一种从内燃机燃料流中除去含硫化合物的方法。所公开的方法包括步骤通过使燃料流经可除去含硫化合物的燃料过滤器，除去燃料中的含硫化合物、贮存所除去的含硫化合物、释放一部分被贮存的含硫化合物、以及将这一部分含硫化合物送到排放控制装置中。
当燃料通过所公开的燃料过滤器时，燃料流中的含硫化合物被除去。在一示范实施例中，当燃料经过如上面所介绍的包括吸附剂的至少一个柱体时，含硫化合物被除去。
所公开的燃料过滤器从燃料流中除去的含硫化合物由燃料过滤器贮存起来。在一示范实施例中，除去的含硫化合物将贮存在包括吸附剂的至少一个柱体中。在另一示范性实施例中，除去的含硫化合物被贮存在吸附剂中。
应当知道在内燃发动机的使用过程中，所公开的燃料过滤器将除去大量的含硫化合物。在某时刻，吸附剂会变得不能贮存任何额外的含硫化合物，即使有更多的含硫化合物仍需要贮存起来。此时，可以使所公开的燃料过滤器再生。确定燃料过滤器何时处于含硫化合物饱和状态的非限制性的实例包括利用传感器测量过滤器前后燃料的硫含量，如果硫的测量值等于或接近于进入过滤器时的测量值，那就表示该过滤器已不再能从燃料中除去硫；利用传感器来测定发动机尾气流中放出多少硫；在燃料储存箱中设置传感器以测定汽车燃料中硫的ppm基准线；以及在燃料过滤器前后设置压力传感器，上述方法其中任何一种都可以通过使用微处理器或控制器以及与之相连的各种传感器而变得更加方便，如图18所示的那样。这里所说的燃料过滤器的再生指的是把贮存的含硫化合物的至少一部分释放出来。这种释放或再生可以通过一种或多种方法来实现。
在一示范实施例中，燃料过滤器的再生可以通过将燃料过滤器加热至高温来实现。在一实施例中，燃料过滤器的至少一个柱体将用加热元件(在图18中示出)进行加热，使得燃料过滤器中的吸附剂和燃料的其中之一或两者被加热到比燃料流的最高正常工作温度更高的温度，于是所俘获的含硫化合物将被释放到燃料流中。在一示范实施例中，加热元件是电阻型的加热元件，其中电源施加的电流或电压被用来提高燃料或吸附剂材料的温度，以释放所俘获的含硫化合物。当然，其它相类似的加热装置也可以用在本发明的示范性实施例中。在一示范实施例中，燃料过滤器的至少一个柱体将被加热到等于或超过大约100℃的温度。在另一实施例中，燃料过滤器中的至少一个柱体将被加热到等于或低于燃料沸点的温度。
在另一个实施例中，燃料过滤器再生可以通过使用加热的燃料流或者通过用溶剂而不是燃料进行置换，其中溶剂是从与燃料流流体连通的溶剂储存器释放出来，并且能够从吸附剂释放所俘获的含硫化合物。在一示范性实施例中，溶剂从储存器中释放出来然后被适当的过滤器重新俘获，或者溶剂是一种能够被内燃发动机消耗掉而不会损坏内燃发动机或有关排放控制装置的材料。
通过燃料过滤器再生而释放的贮存含硫化合物通过内燃发动机被送到排放控制装置，比如燃烧后排放控制装置。文中的排放控制装置指的是用来从移动和固定的内燃发动机尾气流中除去氮氧化物的氮氧化物或“NOx”吸附器。在一实施例中，排放控制装置是一种贫燃NOx收集器或LNT。“燃烧后”指的是装置所处位置可接收内燃发动机的燃烧产物，也就是说位于内燃发动机的下游。
在一示范实施例中，释放部分将通过发动机输送到排放控制装置，进入排放控制装置的时间或状态处于装置工作周期的增大的硫浓度作用最小的时候。时间或状态的非限制性示例在附图及其包括的实例中示出。
在另一实施例中，所释放的部分可以通过发动机输送到燃烧后排放装置，如NOx吸附器中，此时燃烧后排放装置处于循环周期对高硫水平不太敏感的时刻。时间或状态的非限制性示例在附图及其所包括的实例中示出。在更为优选的一实施例中，通过公开的燃料过滤器再生而释放的含硫化合物部分将在NOx吸附器和/或NOx吸附器催化剂正在进行NOx或脱硫再生处理时被送至NOx吸附器。
NOx吸附器中的催化剂通常要进行再生处理，再生处理设计成用来提高催化剂/NOx吸附器的效率。第一种类型的再生处理设计成能够将氮氧化物转化成氮气。在第二种类型的再生处理过程，杂质如含硫化合物被除去。后一种过程有时候被称作脱硫，而且通常发生在较高的温度下，如附图实例所示。当然，应当认识到本发明示范性实施例的温度可以大于或小于在附图及实例所示的温度。
在一示范实施例中，通过使公开的燃料过滤器再生而释放的含硫化合物部分将在NOx吸附器和/或NOx吸附器催化剂正在进行再生处理时被送至NOx吸附器，再生过程可通过还原作用除去或释放氧化亚氮。
在另一实施例中，通过公开的燃料过滤器再生而释放的含硫化合物部分将在NOx吸附器和/或NOx吸附器催化剂正在进行再生处理时被送至NOx吸附器，这种再生过程可导致含硫化合物的释放，也就是脱硫。
在一示范实施例中，相对于燃料过滤器的再生周期，释放的含硫化合物部分将在很短的时间内送至排放控制装置。在一示范实施例中，燃料过滤器的再生周期近似等于排放控制装置的再生周期。根据本发明的示范实施例，排放控制装置的再生周期达到最大，因为燃料过滤器可减少沉积在NOx吸附器的硫的数量，因此再生次数可以减少，间隔时间更长。
还公开了一种用以延长与内燃发动机72的排出物流体连通的排放控制装置70寿命周期的方法和设备。这种设备或系统包括公开的燃料过滤器，用以除去和贮存在图18中示意性地示出的内燃机燃料流中的含硫化合物。如图所示，内燃发动机接收来自燃料储存箱74通过燃料过滤器的燃料。图18示出了用于监测和控制所贮存的含硫化合物释放到燃料流中的设备、装置或方法的一个非限制性实例。
在一实施例中，所述排放控制装置是燃烧后排放控制装置，用于接收内燃发动机的燃烧室的气态燃烧产物。
在一示范实施例中，用于监测和控制所贮存含硫化合物释放的设备、方法或机构是一种包括若干个传感器78的机载控制设备，每个传感器提供信号给包括可编程序逻辑的微处理器或控制器80，微处理器设置成能从若干个传感器接收信号，并在需要(比如进行贫燃或富燃操作以提高排气温度)时，提供信号给燃料过滤器及其相连的加热元件、内燃发动机、燃料输送和点火系统以改变空气与燃料的混合比，以及将信号提供给排放控制装置中的加热元件，当收到适当的信号时(比如燃料过滤器的硫容量已经达到，排放控制装置工作在脱硫或再生模式下时)，微处理器将发出指令将硫释放到燃料流中，所释放的硫能够被排放控制装置接收，不会对其造成不利影响。
应当认识到响应于电脑程序工作的控制器可以执行上述过程。为了完成指定的功能和所要求的处理，以及与之有关的计算，控制器可以包括但不限于，处理器、计算机、存储器、存储装置、寄存器、定时器、断续器、通信接口、和输入输出信号接口、以及包括上述其中至少一种的组合。
如上面所介绍的，用以执行本发明示范实施例的算法能够以计算机执行程序和实现这些程序的设备来实施。这些算法还可以有形介质，如软盘、光盘只读存储器、硬盘或其它任何计算机可读存储介质中包括指令的计算机程序代码的形式来实施，当计算机程序代码被装入计算机和/或控制器并运行时，计算机就变成用于实施本发明的设备。具有可重编程存储装置(如闪速存储器)的现有系统能够被更新以执行各种操作码，这些算法还可以计算机程序代码的形式来实施，计算机程序代码比如可以贮存在存储介质中然后由计算机装入和/或运行，或者可以在某些传输介质如电线、电缆或光纤上传输，还可以通过电磁幅射进行传输，当计算机程序代码装入并由计算机运行时。当在通用微处理器上执行时，计算机程序代码段使微处理器形成特定的逻辑电路。
这些指令比如可以驻留在计算机或控制器的随机存取存储器中。或者，这些指令可以容纳于带有计算机可读介质如计算机磁盘的数据存储装置上。这些指令还可以贮存在磁带、传统硬盘驱动器、电子只读存储器、光存储器或其它适当的数据存储装置上。在本发明的说明性实施例中，这些计算机可执行指令可以是与编译C++语言相容的代码行。
在一示范实施例中，控制器包括用于评估来自所述若干个传感器的信号的逻辑电路，以确定在排放控制装置的脱硫或再生过程中是否要将燃料过滤器中的硫释放到燃料流中。在一非限制性实施例中，用于控制硫释放的机构将包括电路和传感器，用以识别发动机或排放控制装置中表示适当释放时刻的预定温度或压力。
虽然已经参考优选实施例对本发明作了介绍，但是所属领域的技术人员应当认识到不脱离本发明范围可以作出各种修改和等同替代。而且，不脱离本发明基本范围还可以对本发明的内容进行许多改进，以适应具体的情况或材料。所以，应当认识到本发明并不限于所公开的作为本发明最佳实施方式的具体实施例，本发明应当包括属于所附权利要求范围之内的所有实施例。
实例下面的试验用来确定恰好在LNT脱硫之前或在脱硫过程中将储存硫从燃料过滤器释放出来并喷射到发动机中是否会对LNT的使用寿命造成不利影响。理论上，LNT在脱硫过程中处于还原条件而且可以在高温下，因此排出气体中的高硫浓度不会保持在LNT中，所以不会对LNT造成不利影响。
将John Matthey公司生产的全尺寸LNT催化剂放在700℃的热水炉中时效24个小时。从所述全尺寸的催化剂切下两个直径为一英寸，长为两英寸的样芯。其中一个样芯被安装到由德克萨斯州圣安东尼奥市的Southwest Research Institute(SwRI)生产的通用合成气体反应器USGRTM中。然后按照表1和2中所给出的测试计划顺序对催化剂进行测试。所采用的气体混合物在表3中给出。
表1.基准LNT性能测试进度表

表2.暴露在高硫下的LNT性能测试进度表


表3.使用的气体混合物

燃料硫水平用USGR气体流中的SO2模拟。对于目标15ppm燃料硫水平，且工作在25∶1空气燃油比的发动机来说，排放硫水平被设置为0.6ppm。目标排出气体SO2浓度是通过使用含有10.3ppmSO2和6006ppmNO混合物的气缸得到的。当NO浓度被设置为350ppm时，可以知道SO2的浓度是0.6ppm。NO、CO、CO2、C2H4和H2O的浓度是利用傅里叶转换红外分析仪(FTIR)设定和测量的。O2浓度是利用标准的极谱分析仪进行设定和测量的。采用了23秒贫燃、7秒富燃的循环周期，因为可以使时效的LNT的NOx转换效率接近于百分之90。
进行的第一个测试顺序是基准测试顺序。在此顺序中，除了步骤5之外一直采用低硫，而步骤5中的LNT被暴露在75ppm的SO2下一个小时。基准测试顺序的主要的目的是(i)确定经过几个正常工作/脱硫循环之后LNT性能是否能够保持在可接受的限度内；(ii)确定当暴露在高硫下一小时而其它时候都正常工作时是否会对LNT性能造成不利影响；和(iii)确定在暴露于高硫之后通过脱硫步骤是否能使LNT性能有效地恢复。
图8示出了一个实例的步骤5开始时入口的气体浓度。图9示出了在试验顺序的同一时刻出口的气体浓度。注意到入口处的SO2浓度为75ppm，而在出口处没有测出的SO2，这就表示SO2被全部贮存在LNT上，或者SO2被转变成另一种形式。贫燃/富燃循环也十分明显。测量是在正常工作的每个小时开始时进行的，并在该小时结束时重复进行。图10和11示出了在步骤3开始和结束时测得的含氮物质。步骤3是低硫(0.6ppm)步骤，因此可以预期不会有明显的LNT催化剂失活。显然LNT在这一小时开始和结束时的表现相同。图12和13示出了在步骤5开始和结束时同样的含氮物质。步骤5是高硫(75ppm)步骤，因而可以预期在此步骤结束时催化剂失活将是明显的。从曲线图中可以看出明显的失活。
图14是在每个正常工作步骤开始时所计算的NO、NOx、CO和C2H4转换效率的汇总图。图15是在每个正常工作步骤结束时所计算的NO、NOx、CO和C2H4的转换效率汇总图。对于步骤1来说没有数据，因为这一步骤从28秒贫燃/2秒富燃循环时间开始。计算五个测量步骤的在每个小时开始时的平均NOx转换效率。其标准偏差(σ)在百分之二以内。图中示出了平均起始效率以及所计算的2σ线，可以看到在基准顺序过程中催化剂不会失活。在每个步骤结束时，显然暴露于高硫的步骤5使NOx转换降低到较低的2σ线以下很多。然而，在步骤6的脱硫之后活性完全恢复。因此，基准测试顺序的所有三个目的都达到了。
所进行的第二个测试顺序是表2中的高硫顺序。0.6ppm的SO2用于步骤1、3、7、9和11的正常LNT工作。75ppm的SO2用于步骤5的正常工作以及每16分钟脱硫的最初15分钟。这一顺序的主要目的是确定如果LNT在脱硫过程中暴露于高硫水平，在正常工作时是否还能保持NOx的降低。
图16是在每个正常工作步骤开始时NO、NOx、CO和C2H4的转换效率的汇总图。图17是在每个正常工作步骤结束时NO、NOx、CO和C2H4的转换效率的汇总图。对于基准测试顺序，所有六个测量步骤的NOx转换效率的标准偏差都很好地在百分之二以内。如所预期的那样，所有这些值落在2σ线之内。同样可以知道在每个步骤结束时，暴露于高硫的步骤5使NOx转换降低到2σ线以下很多。到高硫测试顺序结束时活性恢复。因此，可以确定的是，以含硫化合物形式贮存起来的硫可以恰好在排放控制装置，如LNT，脱硫之前或脱硫过程中从燃料过滤器释放并喷射到发动机中，对LNT不会造成损害。
权利要求
1.一种用以从内燃发动机的燃料流中除去含硫化合物的方法，包括步骤通过使燃料流经可除去所述含硫化合物的燃料过滤器除去所述燃料流中的含硫化合物；将所述含硫化合物贮存在所述燃料过滤器中；和在排放控制装置的再生循环过程中将所贮存含硫化合物的一部分释放到所述燃料流中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述燃料过滤器包括可从所述燃料除去、贮存和释放含硫化合物的吸附剂，其中所述释放一部分被贮存含硫化合物的步骤是通过将所述燃料或吸附剂加热到可从吸附剂中释放含硫化合物的温度来实现的。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述排放控制装置是NOx吸附器。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述再生循环可导致氧化亚氮的还原。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述再生循环可导致含硫化合物从所述排放控制装置释放。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述被贮存的含硫化合物贮存在所述吸附剂中或所述吸附剂上。
7.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述释放一部分被贮存含硫化合物的步骤包括将所述吸附剂加热到超过所述燃料正常工作温度的温度。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述吸附剂被加热到等于或超过100℃的温度。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述吸附剂被加热到小于所述燃料沸点的温度。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述燃料是柴油机燃料。
11.一种用以从内燃机燃料流除去、贮存、然后释放含硫化合物的燃料过滤器，包括包含吸附剂的至少一个柱体和用于加热所述吸附剂的加热元件。
12.根据权利要求11所述的燃料过滤器，其特征在于，还包括至少一个保护床。
13.根据权利要求12所述的燃料过滤器，其特征在于，包括包含吸附剂的至少两个柱体。
14.根据权利要求13所述的燃料过滤器，其特征在于，包括至少两个保护床。
15.一种用于延长排放控制装置的再生循环之间时间周期的系统，所述系统包括用以从燃料流除去、贮存和释放含硫化合物的燃料过滤器；与所述燃料系统和所述燃料过滤器流体连通的内燃发动机；与所述内燃发动机的排出气流流体连通的排放控制装置；和用于控制所述贮存的含硫化合物释放的机构。
16.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述燃料过滤器包括包含吸附剂的至少一个柱体。
17.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述燃料过滤器还包括至少一个保护床。
18.如权利要求17所述的系统，其特征在于，所述燃料过滤器包括包含吸附剂的至少两个柱体。
19.如权利要求18所述的系统，其特征在于，所述燃料过滤器包括至少两个保护床。
20.如权利要求15所述的系统，其特征在于，还包括过滤燃料流的第二燃料过滤器，所述第二燃料过滤器不设计成从燃料流除去、贮存和释放含硫化合物，而燃烧后排放控制装置是NOx吸附器。
全文摘要
本发明公开了一种用以从内燃机燃料流除去含硫化合物的燃料过滤器。在一实施例中，所述燃料过滤器包括包含吸附剂的至少一个柱体。在一示范实施例中，所述吸附剂能够从内燃发动机使用的燃料如柴油中除去含硫化合物，如含硫芳族化合物。本发明还公开了一种用以延长燃烧后排放控制装置寿命周期的设备。在示范实施例中，所述设备包括用以从内燃机燃料流中除去含硫化合物的燃料过滤器和排放控制装置。最后，本发明公开了一种从内燃机燃料流除去含硫化合物的方法。在示范实施例中，所述方法包括使燃料流经可除去含硫化合物的燃料过滤器、贮存所除去的含硫化合物、释放一部分贮存的含硫化合物、以及通过发动机将这部分含硫化合物送到排放控制装置中。
文档编号B01D15/00GK1954144SQ200580015281
公开日2007年4月25日 申请日期2005年3月15日 优先权日2004年3月15日
发明者R·P·罗尔巴奇, P·D·昂格, G·B·祖劳夫, D·E·鲍塞, R·约翰逊, D·R·罗克维尔 申请人:霍尼韦尔国际公司