Фильтрующий элемент для улавливания твердых частиц

Фильтрующий элемент предназначен для улавливания твердых частиц, присутствующих в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания. Он содержит стопку пористых пластин 1-5, разделенных перегородками 6, 7, расположенными в шахматном порядке. Соседние пластины расположены наклонно относительно друг друга, образуя каналы 8, 9 переменной высоты для проходов отработавших газов, расширяющиеся в сторону перегородок 6, 7. При использовании изобретения повышается ресурс фильтрующего элемента путем обеспечения более равномерного осаждения дисперсных частиц на фильтрующей поверхности. 1 ил.

 

Техническое решение относится к двигателям внутреннего сгорания, к их выхлопным устройствам, снабженным средствами очистки отработавших газов. Оно касается фильтрующих элементов, предназначенных для улавливания в отработавших газах твердых частиц, в частности сажи.

Известны различные фильтрующие элементы для улавливания в отработавших газов твердых частиц, показанные, например, в патентах №№2094623, 2467180, выданных в РФ, в заявках №№2156658, 2488734, опубликованных Европейским патентным ведомством, в заявках №№20100269491, 20130074476, опубликованных в США.

В качестве более близкого аналога принят фильтрующий элемент для улавливания твердых частиц, изображенный в патенте №2338896, МПК F01N 3/022, выданном в РФ. Этот фильтрующий элемент содержит стопку параллельно расположенных листов, разделенных перегородками. Он представляет собой керамический блок, изготовленный из тугоплавкого материала с высокой открытой пористостью. Фильтрующую поверхность образуют стенки каналов, которые с торцов заглушены в шахматном порядке. Причем порядок заглушки входных и выходных каналов смещен на одну позицию (на один канал). В этом фильтрующем элементе сформирована структура, состоящая из входных и выходных заглушенных с одной стороны каналов с общими пористыми стенками, через которые перетекают отработавшие газы дизеля. При этом дисперсные частицы, осаждаются на внутренних стенках входного канала, образуя слой дисперсных частиц. При продолжительной работе толщина слоя возрастает, однако увеличение толщины происходит неравномерно. Максимальная толщина слоя фиксируется со стороны заглушки канала, а минимальная - во входном участке. Наращивание слоя сажи на поверхности фильтра приводит к повышению аэродинамического сопротивления фильтрующего элемента. Поэтому накапливаемая сажа периодически или непрерывно удаляется путем окисления кислородом (термическая регенерация при температурах свыше 650-700°С) или двуокисью азота (каталитическая регенерация при 350-400°С). Неравномерное осаждение дисперсных частиц на фильтрующей поверхности канала создает ряд нежелательных последствий при длительной эксплуатации фильтрующего элемента. Так, накопление больших количеств сажи в конце канала приводит к повышенному газодинамическому сопротивлению этого участка, к ухудшенному массообмену и перераспределению течения газового потока в сторону входного участка. Результатом этих явлений является ухудшение регенерации фильтра, в особенности при каталитической регенерации. Так, доставка основного окислителя - диоксида азота к торцевому участку, заполненному дисперсными частицами, оказывается затрудненным и мало результативным, поскольку часть окислителя проходит через фильтрующую стенку во входном участке канала и далее попадает в выходной канал, не принимая участия в регенерации. Проблемы возникают и при термической регенерации фильтров с неравномерным слоем дисперсных частиц. Основной из них является повышенное тепловыделение в зоне с большой массой дисперсных частиц за счет экзотермической реакции окисления материала дисперсных частиц (углерода и органических фракций), что может вызвать разрушение (расплавление) фильтра или привести к повышенному износу фильтрующего материала.

Задачей является улучшение условий регенерации, снижение газодинамического сопротивления и повышение ресурса фильтрующего элемента путем обеспечения более равномерного осаждения дисперсных частиц на фильтрующей поверхности.

Решение задачи повышения эффективности фильтрующего элемента для улавливания твердых частиц в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания обеспечено тем, что в этом фильтрующем элементе, содержащем стопку пористых пластин разделенных перегородками, расположенными в шахматном порядке, соседние пластины расположены наклонно относительно друг друга, образуя каналы переменной высоты для прохода отработавших газов, расширяющиеся в сторону перегородок.

При такой форме каналов для прохода отработавших газов двигателя обеспечено равномерное осаждение дисперсных частиц на фильтрующей поверхности, снижен темп нарастания аэродинамического сопротивления. При этом стало возможным применять только каталитическую схему регенерации фильтра.

Фильтрующий элемент для улавливания в дизельных двигателях внутреннего сгорания твердых частиц в отработавших газах содержит стопку пористых пластин 1-5, выполненных из керамического материала. Пластины разделены перегородками 6 и 7, расположенными в шахматном порядке. Соседние пластины, например 1 и 2, 2 и 3, расположены наклонно относительно друг друга. Они образуют канал 8 переменной высоты для прохода отработавших газов дизельного двигателя, расширяющиеся в сторону перегородок 7, и каналы 9 тоже переменной высоты, расширяющиеся в сторону перегородок 6. Угол между соседними наклонными пластинами, например между пластинами 2 и 3, находится в пределах 15°-20°.

При работе фильтрующего элемента отработавший газ двигателя проходит между перегородками 6 и входит в расширяющиеся каналы 8, откуда через поры в пластинах 1-5 проходит в сужающиеся каналы 9, При этом в порах пластин 1-5 вдоль их длины происходит равномерное осаждение твердых частиц, в частности сажи.

Выполненный цикл испытаний показал, что при равных с традиционной схемой фильтра условиях у созданного фильтра при осаждении на нем твердых частиц, в частности сажи, значительно меньший на 20% темп нарастания аэродинамического сопротивления. При этом обеспечена возможность использовать только каталитическую схему регенерации фильтра, исключив термическую схему, что упрощает конструкцию узла обработки отработавших газов и удешевляет двигатель в целом.

Фильтрующий элемент для улавливания твердых частиц, присутствующих в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания, содержащий стопку пористых пластин, разделенных перегородками, расположенными в шахматном порядке, отличающийся тем, что соседние пластины расположены наклонно относительно друг друга, образуя каналы переменной высоты для прохода отработавших газов, расширяющиеся в сторону перегородок.



 

Похожие патенты:

Двигатель с принудительным воспламенением содержит выхлопную систему для автомобильного двигателя внутреннего сгорания с принудительным воспламенением, которая содержит фильтр для фильтрации твердых частиц из выхлопного газа, выпускаемого из автомобильного двигателя внутреннего сгорания с принудительным воспламенением, который содержит пористую подложку, имеющую входные поверхности и выходные поверхности, где данная пористая подложка покрыта, по меньшей мере частично, пористым оксидным покрытием из тройного катализатора, содержащим металл платиновой группы и множество твердых частиц, где данное множество твердых частиц содержит по меньшей мере один оксид неблагородного металла и по меньшей мере один накапливающий кислород компонент, который представляет собой смешанный оксид или композитный оксид, содержащий церий, полученный из золя, где данный смешанный оксид или композитный оксид, содержащий церий, и/или данный по меньшей мере один оксид неблагородного металла имеет средний размер частиц (D50) меньше чем 1 мкм и где данный металл платиновой группы выбирают из группы, состоящей из: (а) платины и родия; (b) палладия и родия; (с) платины, палладия и родия; (d) только палладия или (е) только родия.

Изобретение может быть использовано в дизельных двигателях. Дизельный фильтр для частиц содержит подложку фильтра с проточными стенками и каталитическую композицию (44).
Изобретение относится к области очистки отработанных газов двигателя внутреннего сгорания. Описана выпускная система для очистки выхлопного газа из двигателя внутреннего сгорания.

Изобретение предназначено для очистки выхлопного газа. Каталитический фильтр содержит пористую подложку, впускные и выпускные поверхности, причем впускные поверхности отделяет от выпускных поверхностей пористая структура, содержащая поры, имеющие первый средний размер пор.
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.

Настоящее изобретение относится к способу для извлечения жидкой присадки (8) из внутреннего пространства (1) резервуара (2) в точке (3) извлечения. На этапе a) жидкая присадка (8) фильтруется посредством по меньшей мере одного фильтра (4), который закрывает точку (3) извлечения и который отделяет ее от внутреннего пространства (1) резервуара (2), и через который течет жидкая присадка (8), в котором загрязняющие вещества жидкой присадки (8) откладываются на поверхности (5) фильтра (4), и жидкая присадка (8) извлекается из резервуара (2) в точке (3) извлечения.

Изобретение относится к области очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Каталитический сажевый фильтр для дизельного двигателя содержит проточную подложку, содержащую множество каналов.

Изобретение относится к области очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Предлагается фильтр для улавливания твердых частиц дизельного топлива.

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 катализированному фильтру с проточной стенкой и к способу его приготовления. При этом катализированный фильтр состоит из множества продольных впускных проточных каналов и выпускных проточных каналов, разделенных газопроницаемыми пористыми перегородками, в котором каждый впускной проточный канал имеет открытый впускной конец и закрытый выпускной конец и каждый выпускной проточный канал имеет закрытый впускной конец и открытый выпускной конец, в котором каждый впускной проточный канал содержит первый катализатор, который является активным при реакции оксидов азота с оксидом углерода и водородом с получением аммиака; каждый выпускной канал содержит второй катализатор, который является активным при селективном восстановлении оксидов азота посредством реакции с аммиаком с получением азота; и в котором модальный размер частиц либо первого, либо второго катализатора меньше, чем средний размер пор газопроницаемых пористых перегородок, и модальный размер частиц катализатора, не имеющего меньшего размера частиц, является большим, чем средний размер пор газопроницаемых перегородок, причем катализатор, являющийся активным при конверсии оксидов азота в аммиак, включает палладий, платину, смесь палладия и родия и смесь палладия, платины и родия, а катализатор, являющийся активным при селективном восстановлении оксидов азота, включает в себя, по меньшей мере, один из цеолита, двуокиси кремния и фосфата алюминия, ионообменного цеолита, двуокиси кремния и фосфата алюминия, промотированного железом и/или медью, одного или более оксидов основного металла.

Изобретение относится к области очистки отработанных газов. Система для обработки выхлопных газов, содержащих NOx, из двигателя содержит проточный монолит, имеющий первый каталитический состав для селективного каталитического восстановления NOx и имеющий первый объем.

Способ регенерации сажевого фильтра во время использования двигателя, выпускающего отработавшие газы, в котором выполняют первую часть процесса, которая включает в себя следующие этапы: (a) оценку расхода топлива, которое необходимо добавить в отработавшие газы для достижения требуемой температуры; (b) добавление к отработавшим газам топлива с указанным расходом; (c) сжигание по крайней мере части указанного топлива в указанных отработавших газах с целью повышения температуры отработавших газов; (d) контроль значения температуры отработавших газов и сравнение его с требуемой температурой с целью определения значения отклонения; и (e) сохранение значения отклонения, определенного на этапе (d), в запоминающем устройстве; а затем выполняют вторую часть процесса регенерации, которая включает в себя этап (f) выполнения этапа (a) с применением сохраненного значения отклонения для коррекции оцененного значения расхода топлива, которое необходимо добавить в отработавшие газы для достижения требуемой температуры.

Изобретение может быть использовано в устройствах управления для двигателя внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания содержит устройство контроля выхлопных газов, размещенное в канале выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, и устройство подачи топлива, выполненное с возможностью подачи топлива в устройство контроля выхлопных газов.

Изобретение относится к области очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Регулятор (50) потока газа для очистки сажевого фильтра (18) может быть присоединен к одной из сторон фильтра (18) для сквозного прохождения потока газа, используемого для очистки фильтра (18).

Изобретение относится к области очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Система DPF для двигателя-генератора (E, G), которая выполняет процесс регенерации на фильтре (DPF), обеспеченном для удаления образующихся при сгорании топлива твердых частиц, когда количество твердых частиц в DPF превышает заранее заданное значение, двигатель-генератор выполняет процесс регенерации путем выполнения операции автоматической регенерации, чтобы поднять температуру выхлопного газа для сжигания твердых частиц, система содержит эквивалент нагрузки (L), подключаемой к двигателю-генератору, когда это необходимо, и устройство управления (ECU), чтобы позволять двигателю выполнять операцию подготовки к регенерации таким образом, что, как только количество твердых частиц превышает заранее заданное значение, выполняется операция регенерации, если температура выхлопного газа достигает опорной температуры, и эквивалент нагрузки подключается к генератору, чтобы поднять температуру выхлопного газа, если его температура не достигает опорной температуры.

Изобретение относится к области очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Система управления выбросами выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания включает в себя фильтр, устройство повышения температуры, устройство определения дифференциального давления и электронный модуль управления.

Изобретение относится к области очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Предложены способы и системы для пассивного восстановления фильтра твердых частиц, присоединенного к бензиновому двигателю.

Изобретение относится к системе доочистки выхлопа для двигателя внутреннего сгорания. Система доочистки выхлопа для двигателя внутреннего сгорания,содержит по меньшей мере один окислительный нейтрализатор дизельных выхлопных газов (DOC) и/или по меньшей мере один фильтр твердых частиц дизельных выхлопных газов (DPF), по меньшей мере один катализатор избирательного восстановления (SCR-катализатор), устройство подачи восстанавливающего агента, первый ΝΟx-датчик (12), расположенный выше по потоку от упомянутого DOC и/или DPF, второй ΝΟx-датчик (14), расположенный ниже по потоку от упомянутого SCR-катализатора, и по меньшей мер, один температурный датчик (16), выполненный с возможностью измерения температуры потока выхлопных газов и формирования на ее основе по меньшей мере первого температурного сигнала (Τ1).

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 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.

Фильтрующий элемент предназначен для улавливания твердых частиц, присутствующих в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания. Он содержит стопку пористых пластин 1-5, разделенных перегородками 6, 7, расположенными в шахматном порядке. Соседние пластины расположены наклонно относительно друг друга, образуя каналы 8, 9 переменной высоты для проходов отработавших газов, расширяющиеся в сторону перегородок 6, 7. При использовании изобретения повышается ресурс фильтрующего элемента путем обеспечения более равномерного осаждения дисперсных частиц на фильтрующей поверхности. 1 ил.

Наверх