Выхлопная система с катализатором реформинга

Изобретение относится к выхлопной системе, предназначенной для обработки выхлопного газа двигателя внутреннего сгорания. Выхлопная система включает тройной катализатор (TWC – three-way catalyst), катализатор реформинга топлива, расположенный по потоку после TWC, и устройство подачи топлива, расположенное по потоку до катализатора реформинга топлива, при этом первую часть выхлопного газа направляют в обход TWC и приводят в контакт с катализатором реформинга топлива в присутствии топлива, добавляемого из устройства подачи топлива, с образованием потока газообразных продуктов реформинга, а вторую часть выхлопного газа приводят в контакт с TWC и используют для нагревания катализатора реформинга топлива, после чего сбрасывают в атмосферу, и при этом поток газообразных продуктов реформинга рециркулируют в систему впуска двигателя. Изобретение обеспечивает улучшение теплообмена и максимальное снятие тепла выхлопного газа с целью улучшения каталитического реформинга. 7 з.п. ф-лы, 2 ил., 4 табл., 2 пр.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к выхлопной системе, предназначенной для обработки выхлопного газа двигателя внутреннего сгорания.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В двигателях внутреннего сгорания образуется выхлопной газ, содержащий множество загрязняющих веществ, включая углеводороды, монооксид углерода, оксиды азота, оксиды серы и твердые частицы. В постоянно ужесточаемом национальном и местном законодательстве уменьшается количество загрязняющих веществ, которое разрешено к выбросу из двигателей внутреннего сгорания. В выхлопных системах уже применяется множество разнообразных технологий, направленных на очистку выхлопного газа до его выброса в атмосферу.

Один из предложенных способов очистки выхлопного газа основан на использовании процесса каталитического реформинга. См., например, SAE-07NAPLES-175, где описан бортовой реформинг выхлопного газа бензинового двигателя с использованием комбинации реформинга и тройного катализатора. В заявке на патент СШВ №2012/0117943 также описана бортовая система реформинга газа.

Считается, что меньшего количества испускаемых загрязняющих веществ можно достичь путем введения водорода из устройства каталитического реформинга в топливо двигателя внутреннего сгорания. Например, было предложено подвергать дизельное или бензиновое топливо реформингу с получением водорода и добавлять этот водород в подаваемое в двигатель топливо, чтобы непосредственно восстанавливать выбрасываемые из двигателя NOx и твердые частицы. Кроме того, реформинг сейчас привлекает внимание благодаря возможности извлечения из выхлопного газа энергии (например, теплоты сгорания) путем превращения компонентов выхлопного газа в компоненты топлива с большей теплотворной способностью (Н2 и СО). Это могло бы позволить увеличить общую эффективность бензинового двигателя и, соответственно, снизить потребление топлива и выбросы СО2.

Что касается автомобильных систем и процессов, желательно добиться дополнительного усовершенствования систем обработки выхлопного газа, в частности, тех систем, в которых используется каталитический реформинг. Авторами обнаружена новая выхлопная система, в которой используется катализатор реформинга топлива.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение представляет собой выхлопную систему, предназначенную для обработки выхлопного газа двигателя внутреннего сгорания. Эта система включает тройной катализатор (TWC), катализатор реформинга топлива, расположенный по потоку после TWC, и устройство подачи топлива, расположенное по потоку до катализатора реформинга топлива. Выхлопной газ разделяется на два части. Первая часть направляется в обход TWC и вступает в контакт с катализатором реформинга топлива в присутствии топлива, добавляемого из устройства подачи топлива, после чего рециркулируется в систему впуска двигателя, вторая часть вступает в контакт с TWC, после чего, до выброса в атмосферу, используется для нагревания катализатора реформинга топлива. Изобретение способствует улучшению теплообмена (уменьшению потерь тепла) с целью улучшения каталитического реформинга.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 представляет собой схему одного из вариантов осуществления изобретения.

Фиг. 2 представляет собой схему второго варианта осуществления изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение представляет собой выхлопную систему, предназначенную для обработки выхлопного газа двигателя внутреннего сгорания. Эта система включает тройной катализатор (TWC).

Системы с тройным катализатором хорошо известны в данной области. Как правило, TWC осуществляет три основные функции: (1) окисление СО до СО2; (2) окисление несгоревшего топлива до СО2 и Н2О; и (3) восстановление NOx до N2. Тройной катализатор, предпочтительно, включает один или несколько металлов платиновой группы и одну или несколько подложек из неорганического оксида. Металлом платиновой группы (PGM – platinum group metal), предпочтительно, является платина, палладий, родий или их смеси.

Подложки из неорганического оксида, чаще всего, содержат оксиды элементов групп 2, 3, 4, 5, 6, 13 и 14 и лантаноидов. Пригодные подложки из неорганического оксида, предпочтительно, характеризуются удельной площадью поверхности в диапазоне от 10 до 700 м2/г, пористостью в диапазоне от 0,1 до 4 мл/г и диаметром пор, примерно, от 10 до 1000 Å. Подложка из неорганического оксида представляет сбой, предпочтительно, оксид алюминия, оксид кремния, оксид титана, оксид циркония, оксид церия, оксид ниобия, оксиды тантала, оксиды молибдена, оксиды вольфрама или смешанные оксиды или составные оксиды из двух или более из перечисленных, например оксид кремния – алюминия, оксид церия – циркония или оксид алюминия – церия – циркония. Оксид алюминия и оксид церия являются особенно предпочтительными. Помимо функции подложки, подложка, содержащая оксид церия, например оксид церия (СеО2) или смешанный оксид церия - циркония, также может выполнять функцию компонента хранения кислорода (OSC – oxygen storage component) в TWC. Подложка из неорганического оксида также может представлять собой цеолит, такой как бета-цеолит, цеолит ZSM, ферриерит или хабазит.

Тройной катализатор, предпочтительно, наносят в виде покрытия на субстрат. Субстрат, предпочтительно, представляет собой керамический субстрат или металлический субстрат; более предпочтительно субстрат представляет собой металлический субстрат, обеспечивающий лучший теплообмен и простоту конструкции. Керамический субстрат может быть изготовлен из любого пригодного жаропрочного материала, например оксида алюминия, оксида кремния, оксида титана, оксида церия, оксида циркония, оксида магния, цеолитов, нитрида кремния, карбида кремния, силикатов циркония, силикатов магния, алюмосиликатов и металл-алюмосиликатов (таких как кордиерит и сподумен) или смеси или смешанного оксида любых двух или более из них. Кордиерит, магнийалюмосиликат и карбид кремния являются особенно предпочтительными.

Металлический субстрат может быть изготовлен из любого пригодного металла, в частности, жаропрочных металлов и металлических сплавов, таких как титан и нержавеющая сталь, а также ферритные сплавы, содержащие железо, никель, хром и/или алюминий, помимо других металлов в следовых количествах.

Субстрат может представлять собой фильтрующий субстрат или проточный субстрат, наиболее предпочтительно, фильтрующий субстрат, особенно – сотовый монолит. Субстрат обычно выполняют имеющим некоторое количество каналов, через которые проходят выхлопные газы автомобиля. На поверхность каналов наносят тройной катализатор.

Тройной катализатор может быть нанесен на субстрат любым известным способом. Например, подложка из неорганического оксида или содержащий PGM материал подложки могут быть нанесены и связаны с субстратом в форме реактивной грунтовки, при этом, пористый, обладающий большой удельной площадью поверхности слой соединяется с поверхностью субстрата. Реактивную грунтовку обычно наносят на субстрат из суспензии на водной основе, затем сушат и обжигают при высокой температуре. Если в форме реактивной грунтовки на субстрат наносят только подложку из неорганического оксида, PGM может быть нанесен на высушенный слой нанесенной в виде реактивной грунтовки подложки (путем пропитки, ионного обмена и т.п.), после чего высушен и обожжен. Предпочтительные величины заполнения субстрата PGM лежат в диапазоне от 0,02 до 1,7 г/л (от 1 до 300 г/фут3) объема катализатора.

Система настоящего изобретения дополнительно включает катализатор реформинга топлива, расположенный по потоку после TWC. Катализатор реформинга топлива размещен так, что может использовать тепло, выделяющееся в ходе экзотермических реакций TWC. Пригодными катализаторами реформинга топлива являются те, которые катализируют реформинг топлив с образованием синтез-газа (Н2 и СО).

К предпочтительным катализаторам реформинга топлива относятся катализаторы на основе платины, палладия, родия, никеля и их смесей. Предпочтительно, катализаторы реформинга топлива, используемые в системе настоящего изобретения, включают до 5 вес.%, более предпочтительно, от 0,5 до 4 вес.% платины, палладия, родия и/или никеля, диспергированных на жаропрочном оксидном материале подложки, см., например, патент США №6887455, положения которого включаются в настоящее описание путем ссылки. К предпочтительным катализаторам относятся Rh-катализаторы, содержащие до 3 вес.% Rh, Pt-катализаторы, содержащие до 5 вес.% Pt, и Rh-Pt-катализаторы, содержащие до 3 вес.% Rh и до 5 вес.% Pt. Подложки для PGM и содержащих Ni катализаторов реформинга включают подложки из неорганического оксида, наиболее часто, включат оксиды элементов групп 2, 3, 4, 5, 13 и 14 и лантаноидов, в частности оксид алюминия, оксид титана, оксид церия, оксид циркония, оксид кремния, оксид кремния - алюминия и смеси или смешанные оксиды, содержащие два или более из перечисленных компонентов. Катализатор реформинга топлива, предпочтительно, находится в форме осажденного слоя на обычном сотовом субстрате, желательно – металлическом.

Система настоящего изобретения дополнительно включает устройство подачи топлива, расположенное по потоку до катализатора реформинга топлива. Устройство подачи топлива обеспечивает введение топлива в первую часть выхлопного газа, которую направляют в обход TWC. Предпочтительно, устройство подачи топлива, по существу, идентично устройствам, используемым для инжекции топлива в двигатель. Предпочтительно, устройство подачи топлива включает инжектор топлива, предназначенный для инжекции топлива в выхлопной газ по току непосредственно перед катализатором реформинга топлива. Предпочтительно, устройство подачи топлива управляется надлежащим образом запрограммированным устройством управления, необязательно, являющимся частью блока управления двигателем (ECU - engine control unit), с вводными параметрами, включающими температуру катализатора и/или температуру газов на входе и выходе блока реформинга топлива.

Обычно устройство подачи топлива представляет собой инжектор топлива, предпочтительно, снабжено насосом или другим пригодным дозатором, вход которого соединен с топливным насосом. Насос, в свою очередь, соединен с инжектором, который может иметь одно или несколько сопел, расположенных по потоку до катализатора реформинга топлива.

Топливо, добавляемое в первую часть выхлопного газа при помощи устройства подачи топлива, предпочтительно, представляет собой то же топливо, что и топливо, используемое в двигателе. Топливо, предпочтительно, является углеводородным (например, дизельным или бензиновым), однако также могут быть использованы другие виды топлива, такие как спирты или простые эфиры.

В выхлопной системе выхлопной газ, выходящий из двигателя внутреннего сгорания, разделяется на две части. Первая часть выхлопного газа направляется в обход TWC, так что первая часть выхлопного газа не контактирует с каталитическим материалом TWC. После обхода TWC первая часть выхлопного газа, наряду с топливом, введенным при помощи устройства подачи топлива, вступает в контакт с катализатором реформинга топлива, образуя поток газообразных продуктов реформинга. Поток газообразных продуктов реформинга затем рециркулируют в систему впуска двигателя.

Предпочтительно, по потоку после катализатора реформинга топлива размещают охладитель продуктов реформинга, так что он располагается между катализатором реформинга топлива и системой впуска двигателя. Охладитель продуктов реформинга обеспечивает понижение температуры потока газообразных продуктов реформинга до их подачи в систему впуска двигателя. Охладитель продуктов реформинга, предпочтительно, охлаждается охлаждающей жидкостью двигателя, циркулирующей по трубопроводу охлаждающей жидкости.

До вступления в контакт с катализатором реформинга топлива первая часть выхлопного газа может быть направлена вокруг TWC и/или направлена сквозь TWC. Под выражением «направлена сквозь TWC» понимается, что первая часть выхлопного газа проходит по пространству внутри TWC, не контактируя с каталитическим материалом TWC. Под выражением «направлена вокруг TWC», предпочтительно, понимается, что первая часть контактирует с наружной частью субстрата TWC, не контактируя с каталитическим материалом TWC.

Будучи направленной сквозь или вокруг TWC, первая часть выхлопного газа нагревается теплом экзотермических реакций TWC перед вступлением в контакт с катализатором реформинга топлива. Чем выше температура газа, вступающего в контакт с катализатором реформинга топлива, тем более эффективной будет реакция реформинга. Предпочтительно, первая часть выхлопного газа составляет менее половины (предпочтительно, от 1 до 30 об.%, более предпочтительно, от 10 до 30 об.%) всего количества выхлопного газа.

Вторая часть выхлопного газа вступает в контакт с TWC. Предпочтительно, вторая часть выхлопного газа является большей частью (предпочтительно, от 70 до 99 об.%, более предпочтительно, от 70 до 90 об.%) всего количества выхлопного газа. При контакте с TWC выделяется тепло вследствие окисления СО до СО2, окисления несгоревшего топлива до СО2 и Н2О и восстановления NOx до N2 в выхлопном газе. Нагретую вторую часть выхлопного газа затем, перед выбросом в атмосферу, используют для нагревания катализатора реформинга топлива. Выхлопная система обеспечивает максимальный теплообмен с выхлопным газом, результатом чего является, предположительно, на 70–100% более горячий катализатор реформинга.

Предпочтительно, катализатор реформинга устанавливают в выхлопной системе по потоку после TWC, чтобы повысить теплообмен со второй частью выхлопного газа. Предпочтительно, катализатор реформинга может быть расположен в кольцевом пространстве выхлопной системы по потоку после TWC так, чтобы катализатор реформинга находится в окружении из внутреннего газового канала и наружного газового канала. Вторая часть выхлопного газа следует по внутреннему и наружному газовым каналам и передает дополнительное тепло блоку реформинга.

Кроме того, поскольку первая часть выхлопного газа, направляемая в обход TWC, содержит непрореагировавшие О2, СО и NOx, эти газы могут вступать в реакцию на катализаторе реформинга топлива с выделением тепла в блоке реформинга. Тепло экзотермических реакций может быть использовано для облегчения пуска блока реформинга и подъема температуры для работы в разогретом состоянии. Авторами изобретения также показано, что NOx, содержащиеся в первой части выхлопного газа, которую направляют в обход TWC, также могут облегчать активацию топлива перед стадией каталитического реформинга.

После контакта с катализатором реформинга топлива поток газообразных продуктов реформинга выхлопного газа рециркулируют в систему впуска двигателя. Предпочтительно, перед введением в двигатель поток газообразных продуктов реформинга охлаждаются при помощи охладителя продуктов реформинга.

На фиг. 1 один из вариантов осуществления изобретения показан в виде поперечного сечения устройства. В это устройство входит двигатель 10 и выхлопная система 12. Выхлопная система включает трубу 14, соединяющую двигатель с TWC 16. В этой трубе первая часть выхлопного газа двигателя проходит по байпасному трубопроводу 18 внутри TWC к катализатору 20 реформинга топлива. Первая часть выхлопного газа нагревается в TWC 16 в результате теплообмена и вступает в реакцию на катализаторе 20 реформинга в присутствии добавляемого инжектором 22 топлива с образованием потока продуктов реформинга, который отводится по трубе 24 рециркуляции продуктов реформинга и поступает в систему впуска двигателя 10. На фиг. 1 также показана предпочтительная секция охлаждения 26 продуктов реформинга, предназначенная для охлаждения продуктов реформинга перед введением потока газообразных продуктов реформинга в систему впуска двигателя. Вторая часть выхлопного газа вступает в контакт с TWC 16 перед выбросом в атмосферу. После прохождения TWC 16 выхлопной газ, который был нагрет вследствие экзотермических реакций окисления в системе TWC, проходит над катализатором 20 реформинга топлива, нагревая катализатор реформинга посредством теплообмена, после чего выбрасывается в атмосферу.

Предпочтительно, выхлопная система также включает первый и второй универсальный датчик содержания кислорода в выхлопном газе (universal exhaust gas oxygen - UEGO). Датчики UEGO хорошо известны в данной области техники. Датчик UEGO генерирует сигнал, величина которого пропорциональна содержанию кислорода (и отношению воздух-топливо) в выхлопном газе. В присутствии водорода датчики UEGO показывают более богатую смесь из-за более быстрой диффузии водорода (по сравнению с СО) в датчики. Это завышение может быть использовано для определения количества водорода, образовавшегося в газообразных продуктах реакции, по сравнению с его количеством в выхлопом газе двигателя. Таким образом, датчики UEGO позволяют измерять количество водорода в условиях реформинга, что обычно затруднительно, поскольку многие датчики водорода не работают должным образом в присутствии СО, пара или при высокой температуре. Датчики UEGO в таких условиях работают.

Первый датчик UEGO расположен по потоку до TWC, так что он контактирует с выхлопным газом двигателя внутреннего сгорания. Второй датчик UEGO расположен по потоку после катализатора реформинга топлива, так что он контактирует с потоком газообразных продуктов реформинга, рециркулируемым в систему впуска двигателя. Разность показаний между датчиками UEGO на входе и на выходе уже используют для выявления снижения активности ловушки NOx в отношении выделения водорода во время обогащенной регенерационной продувки. См., например, патент США №7628063.

Выхлопная система настоящего изобретения, предпочтительно, дополнительно включает турбонагнетатель. Турбонагненатели представляют собой хорошо известные устройства, предназначенные для подачи воздуха в систему впуска двигателя внутреннего сгорания с давлением выше атмосферного (давление наддува). Обычный турбонагнетатель, по существу, включает турбинное колесо, приводимое в движение выхлопным газом, которое установлено на вращающейся оси в корпусе турбины. Вращением турбинного колеса приводится во вращение компрессорное колесо, установленное на другом конце оси в корпусе компрессора. Компрессорное колесо обеспечивает подачу сжатого воздуха во впускной патрубок двигателя. Турбины могут относиться к типу с изменяемой или неизменяемой геометрией. Турбины с изменяемой геометрией отличаются от турбин с неизменяемой геометрией тем, что размер входного канала может изменяться с целью оптимизации скорости потока газа во всем диапазоне массового расхода для изменения выходной мощности турбины в соответствии с изменяющимися потребностями двигателя.

В выхлопной системе настоящего изобретения турбонагнетатель располагают по потоку после двигателя и до TWC. Если турбонагнетатель используют, вторую часть выхлопного газа перед ее контактом с TWC направляют через турбонагнетатель. Первую часть выхлопного газа перед ее контактом с катализатором реформинга топлива, предпочтительно, направляют в обход турбонагнетателя и в обход TWC. Поскольку перед турбонагнетателем выхлопной газ (газ перед турбиной) имеет большую температуру и меньшее давление, а газ после турбины имеет большее давление и меньшую температуру, является предпочтительным, чтобы первая часть выхлопного газа до вступления в контакт с катализатором реформинга направлялась в обход турбонагнетателя, то есть, чтобы в результате прохождения первой части через турбонагнетатель ее давление не увеличивалась, и чтобы ее температура сохранялась максимально возможно высокой, благоприятной для реакции реформинга.

На фиг. 2 показан второй вариант осуществления изобретения, поясняющий добавление турбонагнетателя и датчиков UEGO. На фиг. 2 показано поперечное сечение устройства. В устройство входит двигатель 100 и выхлопная система 110. Выхлопная система включает трубу 120, соединяющую двигатель с TWC 140 и выхлопом через турбонагнетатель 130. В этой трубе первая часть выхлопного газа двигателя проходит по байпасному трубопроводу 150, идущему в обход турбонагнетателя 130, и направляется к катализатору 160 реформинга топлива. Катализатор 160 реформинга топлива расположен в кольцевом пространстве, окружающем трубу 120, в той части трубы, которая находится между TWC и точкой выброса выхлопного газа в атмосферу. Труба 120 представляет собой внутренний газовый канал для второй части выхлопного газа, благодаря которой к катализатору 160 реформинга подводится дополнительное тепло. Несмотря на то, что на чертеже это не показано, катализатор 160 реформинга также может быть окружен наружным газовым каналом для второй части выхлопного газа, что также способствует подведению к катализатору 160 реформинга дополнительного тепла. Первая часть выхлопного газа проходит вокруг TWC 140 и нагревается в результате теплообмена с TWC 140, после чего вступает в реакцию на катализаторе 160 реформинга в присутствии топлива, вводимого через инжектор топлива 170, с образованием потока продуктов реформинга. Поток продуктов реформинга затем отводят по трубе 180 рециркуляции продуктов реформинга и рециркулируют в систему впуска двигателя 100. Для охлаждения продуктов реформинга перед введением потока газообразных продуктов реформинга в систему впуска двигателя может быть использована секция 190 охлаждения продуктов реформинга. Вторая часть выхлопного газа проходит через турбонагнетатель 130 и вступает в контакт с TWC 140 перед выбросом в атмосферу. Вследствие экзотермических реакций в системе TWC температура второй части выхлопного газа увеличивается, после чего нагретую вторую часть выхлопного газа используют для нагревания катализатора 160 реформинга топлива посредством теплообмена, а затем сбрасывают в атмосферу. Датчики 200 UEGO размещены в трубе 120 по потоку до TWC 140 и в трубе 180 рециркуляции продуктов реформинга с целью определения количества водорода, образовавшегося на катализаторе реформинга, как описано выше.

Нижеследующие примеры лишь поясняют изобретение. Для специалистов в данной области очевидны многие изменения, которые соответствуют сущности изобретения и входят в объем формулы изобретения.

Пример 1: Испытание каталитической активности с использованием катализатора реформинга Pt-Rh

Платина-родиевый катализатор реформинга на подложке, нанесенный в виде покрытия на монолит 600 ячеек/дюйм2 (93 ячейки/см2), использовали в серии проводимых в печи испытаний активности нагретого катализатора. Для моделирования газовой смеси после-TWC и до-TWC использовали две композиции выхлопного газа. Композиции смесей после-TWC и до-TWC представлены в таблице 1. Газовые смеси после-TWC и до-TWC смешивали с различными количествами изооктана (0,3, 0,5 и 0,8 об.% изооктана), полученные газовые смеси приводили в контакт с катализатором реформинга при температурах в диапазоне от 250 до 550°С.

Результаты приведены в таблице 2.

Пример 2: Влияние NO на образование водорода

Влияние NO на образование водорода изучали, используя процедуру примера 1 за исключением того, что количество изооктана поддерживали равным 5000 частей на миллион, и в обе газовые композиции добавляли NO. Композиции искусственных смесей после-TWC и до-TWC представлены в таблице 3.

Результаты приведены в таблице 4.

Полученные результаты показали, что использование выхлопного газа двигателя приводит к образованию на катализаторе реформинга значительного количества водорода, если прежде этого он не вступал в контакт с тройным катализатором (см. таблицу 2). При наличии NO в выхлопном газе продемонстрировано дополнительное увеличение образование водорода (см. таблицу 4). Эти результаты были особенно очевидными при температурах менее 550°С.

Таблица 1
Сравнение использованных в испытании композиций выхлопного газа
После-TWC До-TWC
Компоненты Концентрация, об.% Концентрация, об.%
N2 Остальное Остальное
СО2 10 10
Н2О 10 10
СО 0 2
О2 0 1
и-С8Н18 0,3, 0,5, 0,8 0,3, 0,5, 0,8

Таблица 2
Сравнение влияния подаваемого газа до- и после -TWC на образование водорода на катализаторе реформинга
Образование Н2 ( об.%) при различных температурах
Пример № До- или после-TWC Изооктан, об.% 250°С 350°С 450°С 550°С
1А* После 0,3 0 0,1 2,0 3,5
До 0,3 0,6 1,7 3,2 3,6
1С* После 0,5 0 0,05 1,8 4,2
1D До 0,5 0,55 1,2 4,1 4,6
1Е* После 0,8 0 0,15 1,7 4,3
1F До 0,8 0,5 1,3 4,2 5,3
* Сравнительный пример

Таблица 3
Сравнение использованных в испытании композиций выхлопного газа
После-TWC До-TWC
Компоненты Концентрация, об.% Концентрация, об.%
N2 Остальное Остальное
СО2 10 10
Н2О 10 10
СО 0 2
О2 0 1
NO 0 или 1500 частей на миллион 0 или 1500 частей на миллион
и-С8Н18 5000 частей на миллион 5000 частей на миллион

Таблица 4
Влияние NO на образование водорода на катализаторе реформинга
Образование Н2 ( об.%) при различных температурах
Пример № До- или после-TWC NO, частей на миллион 250°С 350°С 450°С 550°С
2А* После 0 0 0 1,8 4,1
2В* После 1500 0 0,2 2,2 3,7
2С* До 0 0,5 1,2 4,1 4,6
2D До 1500 0,9 3,1 5,9 3,9

* Сравнительный пример

1. Выхлопная система, предназначенная для обработки выхлопного газа двигателя внутреннего сгорания, включающая:

(а) тройной катализатор (TWC – three-way catalyst);

(b) катализатор реформинга топлива, расположенный по потоку после TWC; и

(с) устройство подачи топлива, расположенное по потоку до катализатора реформинга топлива,

при этом первую часть выхлопного газа направляют в обход TWC и приводят в контакт с катализатором реформинга топлива в присутствии топлива, добавляемого из устройства подачи топлива, с образованием потока газообразных продуктов реформинга, а вторую часть выхлопного газа приводят в контакт с TWC и используют для нагревания катализатора реформинга топлива, после чего сбрасывают в атмосферу; и

при этом поток газообразных продуктов реформинга рециркулируют в систему впуска двигателя.

2. Выхлопная система по п. 1, в которой первую часть выхлопного газа до приведения в контакт с катализатором реформинга топлива направляют вокруг TWC.

3. Выхлопная система по п. 1, в которой первую часть выхлопного газа до приведения в контакт с катализатором реформинга топлива направляют сквозь TWC.

4. Выхлопная система по любому из пп. 1 – 3, в которой катализатор реформинга топлива включает металл, выбранный из группы, состоящей из платины, палладия, родия, никеля и их смесей.

5. Выхлопная система по п. 1 или п. 2, в которой тройной катализатор включает один или несколько металлов платиновой группы и одну или несколько подложек из неорганического оксида.

6. Выхлопная система по п. 1 или п. 2, дополнительно включающая охладитель продуктов реформинга, расположенный по потоку после катализатора реформинга топлива, при этом при прохождении охладителя продуктов реформинга температура потока газообразных продуктов реформинга перед его подачей в систему впуска двигателя уменьшается.

7. Выхлопная система по п. 1 или п. 2, дополнительно включающая: (1) первый датчик UEGO, расположенный по потоку до TWC, при этом первый датчик UEGO контактирует с выхлопным газом двигателя внутреннего сгорания; и (2) второй датчик UEGO, расположенный по потоку после катализатора реформинга топлива, при этом второй датчик UEGO контактирует с потоком газообразных продуктов реформинга, рециркулируемым в систему впуска двигателя.

8. Выхлопная система по п. 1 или 2, дополнительно включающая турбонагнетатель, расположенный по потоку после двигателя и до TWC, при этом вторую часть выхлопного газа перед ее контактом с TWC направляют через турбонагнетатель, а первую часть выхлопного газа перед ее контактом с катализатором реформинга топлива направляют в обход турбонагнетателя и в обход TWC.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для контроля за выхлопными газами. Устройство для контроля за выхлопными газами ДВС содержит клапан (40) добавления мочевины, выполненный с возможностью добавления водного раствора мочевины в выхлопные газы, выпускаемые из камеры (17) сгорания в выхлопной канал (19).

Изобретение относится к области очистки отработавшего газа (ОГ). Сотовое тело с (1) первым торцом (2), вторым торцом (3), центральной осью (4), которая пронизывает оба торца, и длиной (5), имеющее по меньшей мере один по меньшей мере частично структурированный металлический слой (6), который расположен вокруг центральной оси (4), причем структура (7) по меньшей мере одного металлического слоя (6) имеет возвышения (8) и углубления (9), которые простираются по меньшей мере на части длины (5) сотового тела (1) и проходят наклонно к центральной оси (4), и кроме того, между соседними областями (11) по меньшей мере одного по меньшей мере частично структурированного металлического слоя (6) предусмотрена по меньшей мере одна металлическая соединительная полоса (10), которая выполнена более короткой, чем длина (5) сотового тела (1), и образует паяное соединение (12) или сварное соединение (13) с этими соседними областями (11).

Изобретение раскрывает катализатор для очистки выхлопного газа, включающий благородный металл; оксид, включающий в качестве основного материала А алюминий и цирконий, где оксид циркония составляет от 0,1 до 20% масс., если общая масса основного материала А в пересчете на массу оксида составляет 100% масс.

Изобретение может быть использовано в выхлопных системах двигателей внутреннего сгорания. Выхлопная система двигателя содержит выхлопную трубу (18) с изгибом, направляющим поток выхлопных газов по криволинейной траектории, инжектор (12), экранирующий элемент (4) и направляющую лопатку (6).

Изобретение относится к сотовому телу, которое используется при очистке отработавших газов. Свернутое из слоев или уложенное слоями (2, 3) сотовое тело (1) с геометрической центральной осью (4) и вращательно-симметрично расположенной вокруг центральной оси (4) полостью (5), а также внешней боковой поверхностью (6).

Изобретение относится к области электрически обогреваемых сотовых тел. Электрическое подключение нескольких слоев (1, 2, 3, 4) листового металла сотового тела (14) к соединительному штырю (12).

Заявляется подложка металлического катализатора большой мощности и использующий ее каталитический конвертер, в котором несколько единичных блоков подложки катализатора имеют форму, позволяющую эффективно собирать их для каталитического конвертера, требующегося для обработки большого количества выхлопного газа от больших судов или заводов, использующих много крупномасштабных двигателей внутреннего сгорания, или от больших пищеперерабатывающих устройств, и, таким образом, единичные блоки подложки катализатора легко собираются в крупномасштабную структуру.

Изобретение относится к системе определения неисправностей устройства очистки выхлопных газов. Система определения неисправностей устройства очистки выхлопных газов содержит: катализатор c избирательным каталитическим восстановлением NOx, который расположен в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания и использует аммиак в качестве восстанавливающего агента; модуль подачи восстанавливающего агента, который подает аммиак или исходный реагент аммиака в выхлопной газ, протекающий в катализатор c избирательным каталитическим восстановлением NOx в местоположении выше по потоку относительно катализатора c избирательным каталитическим восстановлением NOx; датчик NOx, который расположен ниже по потоку относительно катализатора c избирательным каталитическим восстановлением NOx и определяет NOx в выхлопном газе.

Изобретение относится к способу получения металлического листа с блокирующим диффузию слоем, используемого в устройстве для очистки отработавшего газа (ОГ), способу изготовления устройства для очистки ОГ, устройству для очистки ОГ и автомобилю, содержащему двигатель внутреннего сгорания, выпускной трубопровод для выпуска отработавшего газа и устройство для очистки ОГ.

Изобретение относится к электрически обогреваемым сотовым телам для обработки отработавшего газа. Сотовое тело (14) с несколькими совместно образующими по меньшей мере одну центральную электрически проводящую токовую цепь (23) слоями (1, 2, 3, 4) листового металла, электрически соединенными с соединительным штырьком (12).

Изобретение относится к катализатору гидролиза для восстановления оксидов азота, выполненному в форме каталитического покрытия. В качестве соединения, адсорбирующего HNCO и оксиды азота, указанный катализатор гидролиза содержит лантан и дополнительно содержит одно из следующих: щелочноземельный металл, иттрий, празеодим, галлий, цирконий, причем каталитическое покрытие из указанного катализатора гидролиза представляет собой покрытие на основе диоксида титана, на основе SiO2, на основе цеолита, и/или на основе двуокиси циркония.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ эксплуатации двигателя заключается в том, что изменяют количество газов системы рециркуляции выхлопных газов (EGR), подаваемых в двигатель (10) с помощью канала (76) системы EGR высокого давления и канала (81) системы EGR низкого давления, в зависимости от концентрации NOx в выпускном канале ниже по потоку от каталитического нейтрализатора (70) системы селективного каталитического восстановления (SCR).

Изобретение может быть использовано в устройствах управления двигателей внутреннего сгорания. Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания включает в себя устройство управления выхлопными газами в выпускной системе двигателя внутреннего сгорания.

Группа изобретений относится к машиностроению, а именно к устройствам и способам управления с обратной связью соотношением воздух-топливо в двигателях внутреннего сгорания.

Изобретение раскрывает катализатор для очистки выхлопного газа, включающий благородный металл; оксид, включающий в качестве основного материала А алюминий и цирконий, где оксид циркония составляет от 0,1 до 20% масс., если общая масса основного материала А в пересчете на массу оксида составляет 100% масс.
Изобретение относится к ловушке NOx для выхлопных систем двигателей внутреннего сгорания и способу обработки выхлопных газов из двигателей внутреннего сгорания. Ловушка NOx включает подложку, первый слой, содержащий первый металл платиновой группы, первый компонент аккумулирования NOx и первый носитель, второй слой, содержащий второй металл платиновой группы, второй компонент аккумулирования NOx и второй носитель, и третий слой, содержащий родий и третий носитель, где первый слой характеризуется уровнем введения металла платиновой группы, который находится в диапазоне от 1 до 40 процентов от уровня введения металла платиновой группы во второй слой, при этом первый компонент аккумулирования NOx и второй компонент аккумулирования NOx являются идентичными, и идентичными являются первый носитель и второй носитель.

Изобретение относится к области очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Способ очистки, при котором восстановление оксида азота происходит вследствие того, что в поток отработанного газа до катализатора, который заполнен материалом катализатора для селективного каталитического восстановления оксида азота, добавляют выделяющий аммиак восстановитель, отличающийся тем, что отношение количества NH3 к NOx (коэффициент загрузки α) периодически варьируется с помощью изменения выхода необработанных оксидов азота из двигателя внутреннего сгорания таким образом, что коэффициент загрузки α периодически колеблется около заданного значения.

Изобретение относится к системе нейтрализации вредных выбросов для транспортных средств, оснащенных бензиновыми двигателями внутреннего сгорания, а также к способу уменьшения выброса вредных веществ, содержащихся в отработавших газах бензиновых двигателей.

Изобретение относится к области очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Способ эксплуатации установки нейтрализации отработанных газов, в котором удаление частиц сажи из отработанных газов проводят посредством пылевого фильтра.

Изобретение относится к катализированному блоку-носителю для использования при очистке выхлопного газа, выбрасываемого из двигателя внутреннего сгорания, работающего на бедной топливной смеси.
Изобретение относится к изделиям для обработки выхлопных газов сгорания, в частности к фильтрующему изделию и системе для обработки выхлопного газа. Фильтрующее изделие содержит: (а) непассивированный керамический фильтр с проточными стенками, содержащий пористую подложку, имеющую входную и выходную стороны; и (b) SСR каталитическую композицию, нанесенную на по меньшей мере одно из следующих мест: входную сторону пористой подложки, выходную сторону пористой подложки и между упомянутыми входной и выходной сторонами, где данная каталитическая композиция содержит кристаллы молекулярного сита, промотированного переходным металлом, и где: i) упомянутые кристаллы имеют средний кристаллический размер от приблизительно 0,5 до приблизительно 15 мкм, ii) упомянутые кристаллы присутствуют в упомянутой композиции в виде индивидуальных кристаллов, агломераций, имеющих средний размер частиц меньше чем приблизительно 15 мкм, или комбинаций упомянутых индивидуальных кристаллов и упомянутых агломераций; iii) упомянутые кристаллы представляют собой алюмосиликат или силикоалюмофосфат со структурным типом, имеющим максимальный размер колец восемь тетраэдрических атомов; и iv) упомянутая SСR каталитическая композиция, по существу, свободна от карбоновых кислот, при этом указанные кристаллы молекулярного сита и агломерации являются неизмельченными, упомянутое пористое покрытие нанесено непосредственно на пористую подложку без промежуточного некаталитического покрытия и покрытый пористым слоем керамический фильтр с проточными стенками имеет микротрещины, которые являются пустыми.

Изобретение относится к выхлопной системе, предназначенной для обработки выхлопного газа двигателя внутреннего сгорания. Выхлопная система включает тройной катализатор, катализатор реформинга топлива, расположенный по потоку после TWC, и устройство подачи топлива, расположенное по потоку до катализатора реформинга топлива, при этом первую часть выхлопного газа направляют в обход TWC и приводят в контакт с катализатором реформинга топлива в присутствии топлива, добавляемого из устройства подачи топлива, с образованием потока газообразных продуктов реформинга, а вторую часть выхлопного газа приводят в контакт с TWC и используют для нагревания катализатора реформинга топлива, после чего сбрасывают в атмосферу, и при этом поток газообразных продуктов реформинга рециркулируют в систему впуска двигателя. Изобретение обеспечивает улучшение теплообмена и максимальное снятие тепла выхлопного газа с целью улучшения каталитического реформинга. 7 з.п. ф-лы, 2 ил., 4 табл., 2 пр.

Наверх