[go: up one dir, main page]

RU2451189C2 - Способ регенерации сажевых фильтров в системе выпуска отработавших газов работающего на обедненных смесях двигателя внутреннего сгорания и предназначенная для этого система выпуска отработавших газов - Google Patents

Способ регенерации сажевых фильтров в системе выпуска отработавших газов работающего на обедненных смесях двигателя внутреннего сгорания и предназначенная для этого система выпуска отработавших газов Download PDF

Info

Publication number
RU2451189C2
RU2451189C2 RU2009132607/06A RU2009132607A RU2451189C2 RU 2451189 C2 RU2451189 C2 RU 2451189C2 RU 2009132607/06 A RU2009132607/06 A RU 2009132607/06A RU 2009132607 A RU2009132607 A RU 2009132607A RU 2451189 C2 RU2451189 C2 RU 2451189C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
exhaust
catalyst
exhaust gas
temperature
soot
Prior art date
Application number
RU2009132607/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2009132607A (ru
Inventor
Штефан ЭККХОФФ (DE)
Штефан ЭККХОФФ
Ина ГРИЗШТЕДЕ (DE)
Ина ГРИЗШТЕДЕ
Вильфрид МЮЛЛЕР (DE)
Вильфрид МЮЛЛЕР
Томас КРОЙЦЕР (DE)
Томас КРОЙЦЕР
Original Assignee
Умикоре Аг Унд Ко. Кг
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Умикоре Аг Унд Ко. Кг filed Critical Умикоре Аг Унд Ко. Кг
Publication of RU2009132607A publication Critical patent/RU2009132607A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2451189C2 publication Critical patent/RU2451189C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/033—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion
    • F01N3/206—Adding periodically or continuously substances to exhaust gases for promoting purification, e.g. catalytic material in liquid form, NOx reducing agents
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F01N13/0093—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features having two or more separate purifying devices arranged in series the purifying devices are of the same type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features
    • F01N13/011—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features having two or more purifying devices arranged in parallel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features
    • F01N13/04—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features having two or more silencers in parallel, e.g. having interconnections for multi-cylinder engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/025—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust
    • F01N3/0253—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust adding fuel to exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/033—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices
    • F01N3/035—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices with catalytic reactors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0821—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with particulate filter
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0842—Nitrogen oxides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/103—Oxidation catalysts for HC and CO only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/105—General auxiliary catalysts, e.g. upstream or downstream of the main catalyst
    • F01N3/106—Auxiliary oxidation catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • F01N9/002—Electrical control of exhaust gas treating apparatus of filter regeneration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/024—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/0245—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus by increasing temperature of the exhaust gas leaving the engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features
    • F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
    • F01N13/10—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds
    • F01N13/107—More than one exhaust manifold or exhaust collector
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2250/00—Combinations of different methods of purification
    • F01N2250/02—Combinations of different methods of purification filtering and catalytic conversion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2510/00—Surface coverings
    • F01N2510/06—Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction
    • F01N2510/065—Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction for reducing soot ignition temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/03—Adding substances to exhaust gases the substance being hydrocarbons, e.g. engine fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0871—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents using means for controlling, e.g. purging, the absorbents or adsorbents
    • F01N3/0885—Regeneration of deteriorated absorbents or adsorbents, e.g. desulfurization of NOx traps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
    • F02B75/18—Multi-cylinder engines
    • F02B75/22—Multi-cylinder engines with cylinders in V, fan, or star arrangement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/027—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/029—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus the exhaust gas treating apparatus being a particulate filter
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/402—Multiple injections
    • F02D41/405—Multiple injections with post injections
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу регенерации сажевых фильтров в системе выпуска отработавших газов на обедненных смесях двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Сущность изобретения: согласно изобретению предлагается подразделить цилиндры работающего на обедненных смесях двигателя на две группы и отводить ОГ, образующиеся в цилиндрах каждой группы, по двум соответствующим каждой группе цилиндров выпускным трубопроводам, в каждом из которых предусмотрено по сажевому фильтру и которые объединяются в один общий выпускной трубопровод на входе в него. В таком общем выпускном трубопроводе расположен катализатор для удаления оксидов азота. Путем регенерации обоих сажевых фильтров со смещением во времени друг относительно друга температуру ОГ в общем выпускном трубопроводе ограничивают средней температурой, которая лежит между температурой ОГ, которую они имеют в нормальном режиме работы двигателя, и температурой ОГ, которую они имеют при регенерации сажевого фильтра, и таким путем предохраняют катализатор для удаления оксидов азота от термического повреждения. Техническим результатом изобретения является высокая степень превращения оксидов азота и снижение термической нагрузки на деазотирующие катализаторы при регенерации сажевых фильтров. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к способу регенерации сажевых фильтров в системе выпуска отработавших газов (ОГ) работающего на обедненных смесях двигателя внутреннего сгорания (ДВС), позволяющему снизить выброс оксидов азота в процессе регенерации сажевого фильтра.
ДВС, рассчитанные на работу на обедненных смесях, на протяжении преобладающей части срока их эксплуатации работают на обедненной топливовоздушной смеси. К подобным ДВС относятся дизельные двигатели и работающие на обедненных смесях ДВС с принудительным воспламенением рабочей смеси.
В Европе и других промышленно развитых странах для улучшения качества атмосферного воздуха постоянно ужесточаются законодательно устанавливаемые нормы на токсичность ОГ. Согласно постановлению Европейского Парламента новые транспортные средства по предельно допустимым показателям выброса вредных веществ с ОГ должны с 1 сентября 2009 г. удовлетворять требованиям стандарта Евро-5, а с 1 сентября 2014 г. - требованиям стандарта Евро-6. Установленные стандартом Евро-5 для дизельных автомобилей предельно допустимые выбросы оксидов азота с ОГ составляют 180 мг/км, а предельно допустимые выбросы частиц сажи с ОГ - 5 мг/км. С введением стандарта Евро-6 предельно допустимые выбросы оксидов азота с ОГ снижены до 80 мг/км. В штате же Калифорния (США) уже с 2007 г. действуют еще более жесткие нормы на токсичность ОГ, согласно которым предельно допустимые выбросы оксидов азота (NOx) с ОГ составляют 50 мг на милю, а предельно допустимые выбросы частиц сажи с ОГ составляют 10 мг на милю.
ОГ работающих на обедненных смесях ДВС содержат в качестве вредных веществ несгоревшие углеводороды, моноксид углерода, оксиды азота и сажу. Соблюдение законодательно установленных норм на предельно допустимую концентрацию оксидов азота и сажи в ОГ уже невозможно только за счет принятия конструктивных мер, заключающихся во внесении изменений во внутреннее устройство двигателя, а более того, требует для этого принятия мер по обработке ОГ с целью снижения их токсичности, для чего оксиды азота можно превращать в безвредные вещества с помощью катализаторов-накопителей оксидов азотов (а точнее каталитических нейтрализаторов-накопителей оксидов азотов) или с помощью катализаторов селективного каталитического восстановления (СКВ-катализаторов), а сажу можно отфильтровывать из ОГ с помощью сажевого фильтра. Сажевый фильтр необходимо регенерировать через каждые 500-1000 км пробега путем повышения температуры ОГ до более 550°С и выжигания таким путем задержанной фильтром сажи. Однако длящаяся примерно 15 мин регенерация сажевого фильтра затрудняет соблюдение норм на предельно допустимое содержание оксидов азота в ОГ, поскольку каталитическая активность применяемых для восстановления оксидов азота катализаторов низка при высоких температурах, характерных для процесса регенерации сажевого фильтра. Помимо этого высокие температуры ОГ наносят вред катализаторам.
Настоящее изобретение относится к обработке или снижению токсичности ОГ работающего на обедненной смеси ДВС с использованием в этих целях катализаторов для химического превращения оксидов азота и сажевого фильтра. Такие катализаторы для химического превращения оксидов азота ниже называются также деазотирующими катализаторами.
В DE 10393184 Т5 (соответствует US 7055311 В2) описана двухпоточная (двухконтурная) система снижения токсичности ОГ многоцилиндрового дизельного двигателя. Такая система снижения токсичности ОГ имеет первый выпускной трубопровод для выпуска ОГ из составляющих первую группу цилиндров и второй выпускной трубопровод для выпуска ОГ из составляющих вторую группу цилиндров. В каждом выпускном трубопроводе расположены катализатор-накопитель оксидов азота и в некоторых случаях сажевый фильтр. Оба выпускных трубопровода по ходу потока за катализаторами-накопителями оксидов азота объединяются в один общий выпускной трубопровод на входе в него. В этом общем выпускном трубопроводе расположен катализатор окисления (а точнее нейтрализатор с катализатором окисления). Состав ОГ в первом выпускном трубопроводе и состав ОГ во втором выпускном трубопроводе регулируются независимо друг от друга электронной системой управления двигателем, которая обогащает ОГ в одном из выпускных трубопроводов для регенерации катализатора-накопителя оксидов азота и обедняет ОГ в другом выпускном трубопроводе. Степень обогащения и обеднения ОГ регулируется таким образом, чтобы после объединения обоих потоков ОГ в общем выпускном трубопроводе присутствовали обедненные ОГ и чтобы восстановитель в случае его возможного прорыва из катализатора-накопителя оксидов азота окислялся на катализаторе окисления.
Авторами настоящего изобретения было установлено, что система снижения токсичности ОГ, описанная в DE 10393184 Т5, не способна в процессе регенерации сажевого фильтра превращать выбрасываемые двигателем оксиды азота в безвредные вещества.
Исходя из вышеизложенного в основу настоящего изобретения была положена задача разработать способ, который даже в процессе регенерации сажевых фильтров обеспечивал бы высокую степень превращения оксидов азота и позволял бы снизить термическую нагрузку на деазотирующие катализаторы при регенерации сажевых фильтров. Задача изобретения состояла также в разработке пригодной для осуществления такого способа системы выпуска ОГ.
Указанная задача решается с помощью заявленного в п.1 формулы изобретения способа. Различные предпочтительные варианты осуществления предлагаемого в изобретении способа представлены в соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения.
Предлагаемый в изобретении способ предполагает наличие работающего на обедненных смесях ДВС с несколькими цилиндрами и наличие первого выпускного трубопровода для выпуска ОГ из составляющих первую группу цилиндров и второго выпускного трубопровода для выпуска ОГ из составляющих вторую группу цилиндров. В каждом выпускном трубопроводе предусмотрен по меньшей мере один сажевый фильтр. Оба выпускных трубопровода по ходу потока за сажевыми фильтрами объединяются в один общий выпускной трубопровод. Для превращения оксидов азота в общем выпускном трубопроводе предусмотрен деазотирующий катализатор. В нормальном режиме работы ДВС в обоих выпускных трубопроводах ОГ имеют одинаковые параметры, при этом образующаяся в ДВС при сгорании рабочей смеси сажа отфильтровывается из ОГ сажевыми фильтрами, а оксиды азота подвергаются химическому превращению деазотирующим катализатором. Подобный способ отличается тем, что оба сажевых фильтра регенерируют со смещением во времени друг относительно друга. Для этого температуру ОГ в соответствующем выпускном трубопроводе повышают до температуры воспламенения сажи, тогда как в другом выпускном трубопроводе ОГ и далее имеют нормальные параметры. В общем выпускном трубопроводе оба потока смешиваются между собой. Поэтому смешанные ОГ принимают среднюю температуру, которая лежит между температурой ОГ, которую они имеют в нормальном режиме работы ДВС, и температурой ОГ, которую они имеют при регенерации сажевого фильтра. Оксиды азота, содержащиеся в потоке смешанных ОГ в общем выпускном трубопроводе, превращаются на деазотирующем катализаторе в безвредные вещества.
Под нормальным режимом работы ДВС подразумеваются режимы его работы при нормальном движении на автомобиле в городских условиях и при не слишком быстром движении по автомагистрали. В таких режимах работы ДВС температура ОГ лежит в пределах от 150 до 400°С. От таких режимов работы следует отличать регенерационный режим работы для выжигания сажи, задержанной одним из обоих сажевых фильтров. С этой целью температуру ОГ, а тем самым и температуру сажевого фильтра необходимо повысить до температуры воспламенения сажи. Уровень температуры воспламенения сажи зависит от того, снабжен ли сажевый фильтр способствующим воспламенению сажи покрытием или нет. Обычно температура воспламенения сажи превышает температуру ОГ, которую они имеют в нормальном режиме работы ДВС.
В нормальным режиме работы ДВС в цилиндры обеих их групп подается обедненная топливовоздушная смесь. Поэтому ОГ в обоих выпускных трубопроводах также являются обедненными. Для регенерации одного из сажевых фильтром путем выжигания сажи температуру ОГ в соответствующем выпускном трубопроводе необходимо поднять до температуры воспламенения сажи. При этом в цилиндры соответствующей их группы и далее продолжает подаваться обедненная топливовоздушная смесь. Тем самым ОГ остаются обедненными и способны окислять сажу. Таким образом, в соответствии с предлагаемым в изобретении способом ОГ в обоих выпускных трубопроводах остаются в процессе регенерации фильтров обедненными.
В обычных системах снижения токсичности ОГ деазотирующие катализаторы расположены перед сажевым фильтром или за ним в том же выпускном тракте и поэтому в процессе регенерации фильтра подвергаются воздействию тех же горячих ОГ, что и фильтр. При столь высоких температурах каталитическая активность катализатора-накопителя оксидов азота низка, и поэтому содержащиеся в ОГ оксиды азота практически не подвергаются на катализаторе никакому химическому превращению. Положительный же эффект изобретения основан на том, что сравнительно холодные ОГ, образующиеся в нормальном режиме работы ДВС в его цилиндрах одной группы, смешиваются с горячими ОГ, образующимися в регенерационном режиме работы в цилиндрах другой группы, до прохождения этих последних ОГ через деазотирующий катализатор. Благодаря этому результирующая температура потоков смешанных ОГ лежит в пределах оптимального для эффективной работы деазотирующего катализатора температурного интервала и обеспечивает тем самым возможность химического превращения оксидов азота с высокой степенью. Благодаря этому, кроме того, уменьшается термическое старение деазотирующего катализатора.
Пригодные для применения согласно изобретению деазотирующие катализаторы и режимы их эксплуатации известны специалистам в данной области. К таким катализаторам относятся катализаторы-накопители оксидов азота, СКВ-катализаторы и катализаторы для удаления оксидов азота путем их взаимодействия с углеводородами (HC-деNOx-катализаторы).
При использовании катализаторов-накопителей оксидов азота режим работы работающего преимущественно на обедненных смесях ДВС необходимо циклически изменять между работой на обедненных смесях для образования соответственно обедненных ОГ и работой на обогащенных смесях для образования соответственно обогащенных ОГ. В период работы на обедненных смесях, длительность которого составляет примерно 1-2 минуты, содержащиеся в ОГ оксиды азота аккумулируются на катализаторе-накопителе оксидов азота, а в период работы на обогащенных смесях вновь высвобождаются из него и реагируют с восстановительными компонентами обогащенных ОГ (несгоревшими углеводородами, моноксидом углерода и водородом) с образованием азота, диоксида углерода и воды. Длительность работы на обогащенных смесях составляет лишь несколько секунд. Оптимальная рабочая температура катализатора-накопителя оксидов азота составляет от 250 до 400°C. Температуры ОГ свыше 550°C приводят к термическому повреждению катализаторов-накопителей оксидов азота.
Принцип работы катализаторов-накопителей оксидов азота подробно описан в документе SAE 950809, изданном Обществом автотракторных инженеров (США). В соответствии с этой публикацией в период работы двигателя на обедненных смесях содержащийся в ОГ моноксид азота окисляется до диоксида азота и затем аккумулируется в виде нитрата. Для окисления моноксида азота катализатор-накопитель оксидов азота имеет каталитически активные компоненты, обычно платину и в некоторых случаях палладий. Для накопления оксидов азота в виде нитратов служат основные оксиды, карбонаты или гидроксиды щелочных металлов, щелочноземельных металлов и редкоземельных элементов, а преимущественно в этих целях используются основные соединения бария и стронция. Пригодные для применения в соответствии с настоящем изобретением катализаторы-накопители оксидов азота описаны, например, в US 6858193 В2.
СКВ-катализаторы позволяют селективно восстанавливать присутствующие в кислородсодержащих ОГ оксиды азота при добавлении аммиака до азота. Для этого аммиак или разлагающееся до него соединение необходимо впрыскивать в ОГ в точке перед СКВ-катализатором. В качестве каталитически активных компонентов СКВ-катализаторы содержат кислотные оксиды, такие, например, как диоксид титана, оксид вольфрама и оксид ванадия. К другим особо пригодным для применения в качестве каталитически активных компонентов относятся также цеолиты, замещенные неблагородными металлами, прежде всего железом или медью. Цеолиты обладают особо высокой способностью накапливать аммиак, что положительно сказывается на их толерантности к колебаниям состава ОГ в динамическом (переходном) режиме работы ДВС, работающего на обедненных смесях. Оптимальная рабочая температура СКВ-катализаторов составляет примерно от 300 до 500°C. Подобные катализаторы позволяют достичь высокой степени или эффективности превращения оксидов азота, превышающей 90%.
НС-деNOx-катализаторы также позволяют превращать присутствующие в кислородсодержащих ОГ оксиды азота. Восстановителем в этом случае служат содержащиеся в ОГ углеводороды (НС) либо дополнительно выпрыскиваемые в ОГ углеводороды или продукты их разложения. В этих целях можно, например, впрыскивать топливо в ОГ. Селективность восстановления оксидов азота углеводородами существенно ниже, чем селективность восстановления оксидов азота аммиаком. По этой причине эффективность таких катализаторов по превращению оксидов азота составляет лишь примерно от 20 до 60%. В качестве примера пригодных для применения в соответствии с настоящим изобретением НС-деNOx-катализаторов можно назвать замещенные медью цеолиты или нанесенные платиновые катализаторы. Оптимальный интервал рабочих температур таких катализаторов в зависимости от их состава составляет от 150 до 250°C для платинусодержащих катализаторов и от 300 до 500°C для катализаторов на основе цеолитов.
Для применения в предусмотренных изобретением целях пригодны все известные сажевые фильтры, используемые в системах выпуска ОГ работающих на обедненных смесях ДВС. Наиболее пригодны фильтры с проницаемыми (открытопористыми) стенками каналов, изготовленные из керамики, такой, например, как кордиерит, титанат алюминия или карбид кремния. В таких фильтрах сажа оседает на стенках проточных каналов фильтрующего элемента. В результате этого постоянно возрастает противодавление ОГ. По достижении заданного предельного уровня противодавления ОГ фильтр необходимо регенерировать путем выжигания накопленной им сажи. Для этого температуру ОГ необходимо повысить до температуры воспламенения сажи. Эта температура составляет около 650°C. Температуру воспламенения сажи можно снизить на 50-150°C, снабдив сажевый фильтр покрытием из пригодной для этого каталитической массы, так называемым способствующим воспламенению сажи покрытием. Для применения в предусмотренных изобретением целях пригодны и снабженные таким покрытием, и не имеющие его фильтры.
Повышать температуру ОГ по месту установки фильтра можно различными путями. Так, например, температуру ОГ можно повышать до температуры воспламенения сажи путем принятия мер, состоящих в переводе двигателя на другой режим работы. К ним относятся довпрыскивание топлива, установка позднего момента воспламенения рабочей смеси, многоступенчатое сжигание рабочей смеси или использование двух или более этих мер в сочетании между собой. Вместо этого сажевый фильтр можно также нагревать до температуры воспламенения сажи путем внешнего нагрева, например электронагрева. Другая возможность состоит в нанесении на сажевый фильтр покрытия из катализатора окисления и в повышении температуры ОГ до температуры воспламенения сажи путем впрыскивания углеводородов или продуктов их разложения в точке перед соответствующим сажевым фильтром и каталитического сжигания углеводородов или продуктов их разложения на каталитическом покрытии фильтра.
Предлагаемую в изобретении систему из сажевых фильтров и деазотирующего катализатора можно дополнить другими катализаторами (каталитическими нейтрализаторами). Так, в частности, перед сажевыми фильтрами можно расположить катализаторы окисления. Такие катализаторы обеспечивают сжигание возможно еще содержащихся в ОГ несгоревших углеводородов и моноксида углерода. Подобные катализаторы пригодны также для нагрева расположенных за ними сажевых фильтров в целях их регенерации. Для этого в выпускной трубопровод в точке перед соответствующим катализатором окисления впрыскивают дополнительное топливо, которое сгорает на катализаторе окисления и таким путем повышает температуру ОГ до температуры воспламенения сажи. В качестве каталитически активных компонентов катализаторы окисления содержат главным образом платину и/или палладий и известны специалистам в данной области.
Эффективность превращения оксидов азота можно далее повысить, дополнительно расположив перед каждым сажевым фильтром или после него катализатор-накопитель оксидов азота. При расположении таких катализаторов-накопителей оксидов азота перед фильтрами либо при снабжении фильтров покрытием из таких катализаторов-накопителей оксидов азота их окислительное действие в условиях обедненных ОГ можно также использовать для повышения температуры фильтра до температуры воспламенения сажи путем сжигания впрыснутых углеводородов аналогично тому, как это описано непосредственно выше для катализаторов окисления. В этом случае после регенерации сажевых фильтров можно также проводить десульфурацию катализаторов-накопителей оксидов азота, для которой равным образом требуются очень высокие температуры ОГ. Однако для десульфурации катализаторов-накопителей оксидов азота необходимо обогащать ОГ. Способ с подобной последовательностью выполнения стадий описан в публикации ЕР 1154130 В1, согласно которой после регенерации сажевых фильтров обогащают ОГ и катализаторы-накопители оксидов азота подвергают десульфурации.
Предлагаемый в изобретении способ обладает значительными преимуществами перед способом эксплуатации описанной в DE 10393184 Т5 системы снижения токсичности ОГ. Согласно DE 10393184 Т5 возможно предусмотренные дополнительно к катализаторам-накопителям оксидов азота сажевые фильтры также поочередно периодически регенерируют путем повышения температуры ОГ в соответствующем выпускном трубопроводе до более 550°C. Однако при такой температуре расположенный в этом выпускном трубопроводе деазотирующий катализатор становится уже неспособен накапливать оксиды азота, содержащиеся в ОГ двигателя. Поэтому оксиды азота через находящийся в общем выпускном трубопроводе катализатор окисления выбрасываются в атмосферу. Усугубляют такую ситуацию еще и следующие факторы. Химическое равновесие между NO и NO2 при температуре ОГ, равной 550°C, почти полностью смещено в сторону менее экологически вредного моноксида азота. При смешении ОГ с такой температурой с имеющими меньшую температуру ОГ из другого выпускного трубопровода и при пропускании образовавшейся смеси ОГ через катализатор окисления в общем выпускном трубопроводе содержащийся в них моноксид азота из-за меньшей температуры смеси ОГ с высокой эффективностью окисляется до экологически очень вредного диоксида азота. Помимо этого в целях экономии топлива регенерацию сажевых фильтров преимущественно проводят при работе ДВС в режиме полной нагрузки, при которой ОГ априори имеют сравнительно высокую температуру. В таких режимах работы, однако, в ОГ дизельного двигателя уже автоматически повышается содержание оксидов азота. При использовании подобной системы снижения токсичности ОГ, таким образом, следует ожидать явно повышенного выброса NO2 в процессе регенерации сажевых фильтров. В отличие от этого предлагаемый в изобретении способ позволяет эффективно снизить выброс оксидов азота в процессе регенерации сажевых фильтров.
Ниже изобретение более подробно рассмотрено со ссылкой на прилагаемые к описанию графические материалы, на которых показано:
на фиг.1 - типичные кривые активности различных деазотирующих катализаторов,
на фиг.2 - система снижения токсичности ОГ для реализации способа регенерации сажевого фильтра, сопровождающейся пониженным выбросом оксидов азота, и
на фиг.3 - выполненная по другому варианту система снижения токсичности ОГ для реализации способа регенерации сажевого фильтра, сопровождающейся пониженным выбросом оксидов азота.
На фиг.1 показаны кривые активности различных, пригодных для применения при осуществлении изобретения деазотирующих катализаторов. В пределах интервала активности степень превращения оксидов азота начиная от низких температур ОГ возрастает с повышением температуры, проходит через более или менее широкий максимум и затем при высоких температурах вновь быстро снижается. Как показано на фиг.1, температурный интервал, в котором проводится регенерация сажевого фильтра, лежит выше интервала активности деазотирующих катализаторов. При температуре регенерации сажевого фильтра деазотирующие катализаторы обладают уже существенно сниженной активностью, и поэтому без принятия дополнительных мер при расположении сажевых фильтров и деазотирующих катализаторов в одном выпускном тракте преобладающая часть содержащихся в ОГ оксидов азота выбрасывается в процессе регенерации фильтра в не подвергнутом превращению в безвредные вещества виде в атмосферу.
На фиг.2 схематично показана система снижения токсичности ОГ, предназначенная для осуществления предлагаемого в изобретении способа. Позицией 1 при этом обозначен работающий на обедненных смесях ДВС с двумя рядами 2 и 2′ цилиндров. ОГ, образующиеся в цилиндрах обоих этих рядов, поступают в оба выпускных трубопровода 3 и 3′. Оба выпускных трубопровода 3 и 3′ объединяются в один общий выпускной трубопровод 5 на входе 4 в него. Сажа, содержащаяся в ОГ работающего на обедненных смесях ДВС, отфильтровывается из ОГ сажевыми фильтрами 6 и 6′. Для превращения оксидов азота, присутствующих в ОГ работающего на обедненных смесях ДВС 1, в общем выпускном трубопроводе предусмотрен деазотирующий катализатор 7. Речь при этом может идти о катализаторе-накопителе оксидов азота, СКВ-катализаторе или HC-деNOx-катализаторе. Таким образом, оксиды азота удаляются из ОГ в общем выпускном трубопроводе с помощью СКВ-катализатора, катализатора-накопителя оксидов азота или HC-деNOx-катализатора.
При использовании СКВ-катализатора по ходу потока перед ним расположено дозирующее устройство 8 для впрыскивания аммиака или разлагающегося до него соединения.
В показанной на фиг.2 схеме предполагается, что необходимо регенерировать сажевый фильтр 6. Для этого ряд 2 цилиндров переводят на работу в режиме, в котором температура образующихся в них ОГ превышает 600°C и обеспечивает тем самым возможность выжигания сажи. В процессе регенерации сажевого фильтра 6 цилиндры второго их ряда 2' продолжают работать в "нормальном" режиме, соответствующем мгновенному режиму движения транспортного средства. В показанной на фиг.2 схеме предполагается, что ОГ в этом рабочем режиме имеют температуру примерно 200°C. Оба потока ОГ смешиваются между собой на входе 4 в общий выпускной трубопровод с образованием общего потока смешанных ОГ, температура которых составляет примерно 350°C.
На фиг.3 схематично показана выполненная по другому варианту система снижения токсичности ОГ, предназначенная для осуществления предлагаемого в изобретении способа. В такой системе в каждом из выпускных трубопроводов перед расположенными в них сажевыми фильтрами 6 и 6′ предусмотрено по катализатору окисления или катализатору-накопителю оксидов азота (позиции 9 и 9′). Помимо этого в каждом из выпускных трубопроводов после расположенных в них сажевых фильтров может быть предусмотрено по деазотирующему катализатору, например, по катализатору-накопителю оксидов азота (позиции 10 и 10′).
В рассматриваемом варианте выполнения системы снижения токсичности ОГ они в первом и втором выпускных трубопроводах сначала проходят через катализатор окисления (позиции 9 и 9′), а затем - через сажевый фильтр (позиции 6 и 6′). Затем ОГ можно дополнительно пропускать через катализатор-накопитель оксидов азота (позиции 10 и 10′).
Помимо этого после деазотирующего катализатора 7 можно дополнительно предусмотреть катализатор окисления, уменьшающего выброс восстановителя в атмосферу в случае его возможного прорыва из катализатора-накопителя оксидов азота.
В показанных на фиг.2 и 3 вариантах работающий на обедненных смесях ДВС имеет два отдельных ряда цилиндров, образующиеся в которых ОГ поступают в соответствующие этим рядам цилиндров выпускные трубопроводы. Однако предлагаемый в изобретении способ можно использовать и применительно к однорядному ДВС. При этом необходимо лишь обеспечить отвод образующихся в цилиндрах ОГ в два раздельных выпускных трубопровода.

Claims (16)

1. Способ регенерации сажевых фильтров в системе выпуска отработавших газов (ОГ) работающего на обедненных смесях двигателя (1) внутреннего сгорания с несколькими цилиндрами, имеющей первый выпускной трубопровод (3) для выпуска ОГ из составляющих первую группу (2) цилиндров и второй выпускной трубопровод (3′) для выпуска ОГ из составляющих вторую группу (2′) цилиндров, а также имеющей по предназначенному для отфильтровывания из ОГ образующейся в двигателе при сгорании рабочей смеси сажи сажевому фильтру (6 и 6′) в каждом из обоих выпускных трубопроводов, которые по ходу потока после сажевых фильтров объединяются в один общий выпускной трубопровод (5) со смешением при этом ОГ, выходящих из цилиндров обеих их групп, и в которых в нормальном режиме работы двигателя ОГ имеют одинаковые параметры, отличающийся тем, что оба сажевых фильтра (6 и 6′) регенерируют со смещением во времени относительно друг друга, для чего температуру ОГ в соответствующем выпускном трубопроводе повышают до температуры воспламенения сажи, тогда как в другом выпускном трубопроводе ОГ и далее имеют нормальные параметры, в результате чего температура ОГ в общем выпускном трубопроводе устанавливается на среднюю температуру, которая лежит между температурой ОГ, которую они имеют в нормальном режиме работы двигателя, и температурой ОГ, которую они имеют при регенерации сажевого фильтра, и оксиды азота, содержащиеся в потоке смешанных ОГ в общем выпускном трубопроводе, подвергают химическому превращению на деазотирующем катализаторе.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что температуру ОГ для регенерации сажевых фильтров повышают до температуры воспламенения сажи путем принятия мер, состоящих в переводе двигателя на другой режим работы.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что температуру ОГ повышают до температуры воспламенения сажи путем довпрыскивания топлива, установки позднего момента воспламенения рабочей смеси, многоступенчатого сжигания рабочей смеси или использования двух или более этих мер в сочетании между собой.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что температуру ОГ для регенерации сажевых фильтров повышают до температуры воспламенения сажи путем внешнего нагрева.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что на сажевые фильтры наносят покрытие из катализатора окисления, а температуру ОГ повышают до температуры воспламенения сажи путем впрыскивания углеводородов или продуктов их разложения в точке перед соответствующим сажевым фильтром и каталитического сжигания углеводородов или продуктов их разложения на катализаторе окисления.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в первом и втором выпускных трубопроводах перед расположенными в них сажевыми фильтрами предусматривают по катализатору окисления, а температуру ОГ повышают до температуры воспламенения сажи путем впрыскивания углеводородов или продуктов их разложения в точке перед соответствующим катализатором окисления и каталитического сжигания углеводородов или продуктов их разложения на катализаторе окисления.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что температуру воспламенения сажи понижают нанесением на сажевый фильтр (6 и 6′) способствующего воспламенению сажи покрытия.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что оксиды азота удаляют из ОГ в общем выпускном трубопроводе, используя в качестве деазотирующего катализатора катализатор селективного каталитического восстановления (СКВ-катализатор), катализатор-накопитель оксидов азота или катализатор для удаления оксидов азота путем их взаимодействия с углеводородами (HC-деNOх-катализатор).
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что ОГ в первом и втором выпускных трубопроводах сначала пропускают через катализатор (9 и 9′) окисления, а затем через сажевый фильтр (6 и 6′).
10. Способ по п.8, отличающийся тем, что ОГ в первом и втором выпускных трубопроводах сначала пропускают через катализатор (9 и 9′) окисления, затем через сажевый фильтр (6 и 6′) и после этого через катализатор-накопитель (10 и 10′) оксидов азота.
11. Система выпуска отработавших газов (ОГ) работающего на обедненных смесях двигателя (1) внутреннего сгорания с несколькими цилиндрами, имеющая первый выпускной трубопровод (3), соединенный с составляющими первую группу (2) цилиндрами, и второй выпускной трубопровод (3′), соединенный с составляющими вторую группу (2′) цилиндрами, а также имеющая по сажевому фильтру (6 и 6′) в каждом из обоих выпускных трубопроводов, которые по ходу потока после сажевых фильтров объединяются в один общий выпускной трубопровод (5), отличающаяся тем, что в общем выпускном трубопроводе расположен деазотирующий катализатор (7).
12. Система выпуска ОГ по п.11, отличающаяся тем, что перед каждым сажевым фильтром (6 и 6′) расположен катализатор (9 и 9′) окисления.
13. Система выпуска ОГ по п.12, отличающаяся тем, что после каждого сажевого фильтра (6 и 6′) расположен катализатор-накопитель (10 и 10′) оксидов азота.
14. Система выпуска ОГ по п.11, отличающаяся тем, что перед каждым сажевым фильтром (6 и 6′) и/или после каждого сажевого фильтра (6 и 6′) расположен катализатор-накопитель (10 и 10′) оксидов азота.
15. Система выпуска ОГ по одному из пп.11-14, отличающаяся тем, что деазотирующий катализатор (7) представляет собой катализатор селективного каталитического восстановления (СКВ-катализатор), катализатор-накопитель оксидов азота или катализатор для удаления оксидов азота путем их взаимодействия с углеводородами (HC-деNOx-катализатор).
16. Система выпуска ОГ по п.15, отличающаяся тем, что деазотирующий катализатор (7) представляет собой СКВ-катализатор, перед которым в общем выпускном трубопроводе (5) расположено дозирующее устройство (8) для впрыскивания аммиака или разлагающегося до него соединения.
RU2009132607/06A 2007-01-31 2008-01-31 Способ регенерации сажевых фильтров в системе выпуска отработавших газов работающего на обедненных смесях двигателя внутреннего сгорания и предназначенная для этого система выпуска отработавших газов RU2451189C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP07002040.9 2007-01-31
EP07002040 2007-01-31

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009132607A RU2009132607A (ru) 2011-03-10
RU2451189C2 true RU2451189C2 (ru) 2012-05-20

Family

ID=38169517

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009132607/06A RU2451189C2 (ru) 2007-01-31 2008-01-31 Способ регенерации сажевых фильтров в системе выпуска отработавших газов работающего на обедненных смесях двигателя внутреннего сгорания и предназначенная для этого система выпуска отработавших газов

Country Status (10)

Country Link
US (1) US8327625B2 (ru)
EP (1) EP2115277B1 (ru)
JP (1) JP2010516948A (ru)
KR (1) KR101361595B1 (ru)
CN (1) CN101631934B (ru)
AT (1) ATE473355T1 (ru)
BR (1) BRPI0807073A2 (ru)
DE (1) DE502008000905D1 (ru)
RU (1) RU2451189C2 (ru)
WO (1) WO2008092691A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2628817C2 (ru) * 2013-07-31 2017-08-22 Денио Кабусики Кайся Система дизельного сажевого фильтра для двигателя-генератора

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010014468B4 (de) 2010-04-09 2013-10-31 Umicore Ag & Co. Kg Verfahren zur Verminderung von Lachgas bei der Abgasnachbehandlung von Magermotoren
JP5604953B2 (ja) * 2010-04-15 2014-10-15 いすゞ自動車株式会社 排気ガス浄化装置及び排気ガス浄化装置の制御方法
DE102011007364A1 (de) * 2011-04-14 2012-10-18 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Regeneration eines Partikelfilters bei einem Y-Abgassystem
MY172968A (en) * 2011-12-12 2019-12-16 Shell Int Research Method and apparatus for removing nitrogen from a cryogenic hydrocarbon composition
US9239019B2 (en) * 2012-01-26 2016-01-19 Ford Global Technologies, Llc Particulate matter retaining system
US20130291518A1 (en) * 2012-05-07 2013-11-07 Ajay Patel Exhaust system having a pre-heater
DE102013218234B4 (de) * 2013-09-11 2015-05-28 Umicore Ag & Co. Kg Verwendung unterschiedlicher Strategien bei der Regeneration von Stickoxidspeicherkatalysatoren zur Verminderung der N2O-Bildung
JP6398401B2 (ja) * 2014-07-11 2018-10-03 いすゞ自動車株式会社 排気浄化システム
JP6398402B2 (ja) * 2014-07-11 2018-10-03 いすゞ自動車株式会社 排気浄化システム
JP2016020636A (ja) * 2014-07-11 2016-02-04 いすゞ自動車株式会社 排気浄化システム
JP6288000B2 (ja) * 2015-08-10 2018-03-07 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化システム
DK179038B1 (en) * 2015-11-02 2017-09-11 Man Diesel & Turbo Filial Af Man Diesel & Turbo Se Tyskland A two-stroke internal combustion engine with a SCR reactor located downstream of the exhaust gas receiver
CN106194373A (zh) * 2016-08-28 2016-12-07 桂林新艺制冷设备有限责任公司 一种净化气体的排气管装置
CN106523113A (zh) * 2016-11-10 2017-03-22 无锡市明盛强力风机有限公司 一种带净化作用的汽车排气管及其生产方法
CN113804596B (zh) * 2021-09-23 2024-05-03 中国第一汽车股份有限公司 一种碳烟加载系统及其加载方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10145916A1 (de) * 2001-09-18 2003-04-03 Volkswagen Ag Verfahren und Vorrichtung zum Abkühlen einer Katalysatoreinrichtung
RU2001129682A (ru) * 2000-11-06 2003-06-20 Омг Аг Унд Ко. Кг Установка для обработки отработавших газов, образующихся при работе двигателя на бедных смесях, селективным каталитическим восстановлением окислов азота и способ обработки таких газов
EP1355049A2 (en) * 2002-04-15 2003-10-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine emission control apparatus and method
RU2219354C2 (ru) * 1998-04-22 2003-12-20 Эмитек Гезельшафт Фюр Эмиссионстехнологи Мбх СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ СОДЕРЖАЩИХ ОКСИДЫ АЗОТА (NOx) ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
DE10393184T5 (de) * 2002-08-31 2005-09-01 Engelhard Corp. Abgasreinigungssystem für Dieselmotorbetriebene Fahrzeuge

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8516420D0 (en) * 1985-06-28 1985-07-31 Ontario Research Foundation Diesel particulate traps
US4671059A (en) * 1986-06-30 1987-06-09 Ontario Research Foundation Diesel particulate traps
US6248684B1 (en) * 1992-11-19 2001-06-19 Englehard Corporation Zeolite-containing oxidation catalyst and method of use
GB2304602A (en) * 1995-08-26 1997-03-26 Ford Motor Co Engine with cylinder deactivation
JP3569120B2 (ja) * 1997-12-25 2004-09-22 トヨタ自動車株式会社 希薄燃焼内燃機関の燃焼制御装置
CN1270272A (zh) * 1999-04-08 2000-10-18 吕世贤 一种汽油机动车尾气净化装置
JP2000320371A (ja) * 1999-05-10 2000-11-21 Toyota Motor Corp 内燃機関の空燃比制御装置
DE10023439A1 (de) * 2000-05-12 2001-11-22 Dmc2 Degussa Metals Catalysts Verfahren zur Entfernung von Stickoxiden und Rußpartikeln aus dem mageren Abgas eines Verbrennungsmotors und Abgasreinigungssystem hierfür
FR2810073B1 (fr) 2000-06-08 2004-12-10 Peugeot Citroen Automobiles Sa Vehicule automobile comportant des moyens de regulation des temperatures des gaz d'echappement et de l'eau de refroidissement du moteur
DE10054877A1 (de) * 2000-11-06 2002-05-29 Omg Ag & Co Kg Abgasreinigungsanlage für die selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden unter mageren Abgasbedingungen und Verfahren zur Abgasreinigung
EP1316354A1 (de) * 2001-11-30 2003-06-04 OMG AG & Co. KG Katalysator zur Verminderung der Stickoxide im Abgas von Magermotoren
JP2004162600A (ja) 2002-11-13 2004-06-10 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp 内燃機関の排気浄化装置
US7093427B2 (en) * 2002-11-21 2006-08-22 Ford Global Technologies, Llc Exhaust gas aftertreatment systems
DE10300298A1 (de) * 2003-01-02 2004-07-15 Daimlerchrysler Ag Abgasnachbehandlungseinrichtung und -verfahren
JP2005256666A (ja) 2004-03-10 2005-09-22 Toyota Motor Corp 可変気筒内燃機関
US7213395B2 (en) * 2004-07-14 2007-05-08 Eaton Corporation Hybrid catalyst system for exhaust emissions reduction
JP2006233893A (ja) 2005-02-25 2006-09-07 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
JP4674531B2 (ja) * 2005-11-21 2011-04-20 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2219354C2 (ru) * 1998-04-22 2003-12-20 Эмитек Гезельшафт Фюр Эмиссионстехнологи Мбх СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ СОДЕРЖАЩИХ ОКСИДЫ АЗОТА (NOx) ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
RU2001129682A (ru) * 2000-11-06 2003-06-20 Омг Аг Унд Ко. Кг Установка для обработки отработавших газов, образующихся при работе двигателя на бедных смесях, селективным каталитическим восстановлением окислов азота и способ обработки таких газов
DE10145916A1 (de) * 2001-09-18 2003-04-03 Volkswagen Ag Verfahren und Vorrichtung zum Abkühlen einer Katalysatoreinrichtung
EP1355049A2 (en) * 2002-04-15 2003-10-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine emission control apparatus and method
DE10393184T5 (de) * 2002-08-31 2005-09-01 Engelhard Corp. Abgasreinigungssystem für Dieselmotorbetriebene Fahrzeuge

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2628817C2 (ru) * 2013-07-31 2017-08-22 Денио Кабусики Кайся Система дизельного сажевого фильтра для двигателя-генератора

Also Published As

Publication number Publication date
CN101631934B (zh) 2012-04-25
JP2010516948A (ja) 2010-05-20
KR101361595B1 (ko) 2014-02-19
WO2008092691A1 (de) 2008-08-07
CN101631934A (zh) 2010-01-20
EP2115277B1 (de) 2010-07-07
US20100101210A1 (en) 2010-04-29
RU2009132607A (ru) 2011-03-10
ATE473355T1 (de) 2010-07-15
BRPI0807073A2 (pt) 2014-04-08
DE502008000905D1 (de) 2010-08-19
US8327625B2 (en) 2012-12-11
KR20090106637A (ko) 2009-10-09
EP2115277A1 (de) 2009-11-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2451189C2 (ru) Способ регенерации сажевых фильтров в системе выпуска отработавших газов работающего на обедненных смесях двигателя внутреннего сгорания и предназначенная для этого система выпуска отработавших газов
US6732507B1 (en) NOx aftertreatment system and method for internal combustion engines
KR101697498B1 (ko) 디젤 배기 가스의 정화를 위한 방법 및 장치
RU2504668C2 (ru) Выхлопная система для двигателя внутреннего сгорания, работающего на бедных смесях
US8168125B2 (en) Diesel oxidation catalyst and exhaust system provided with the same
US8636970B2 (en) Exhaust purification device and exhaust purification method for diesel engine
JP5988493B2 (ja) ＮＯｘ貯蔵触媒と触媒媒煙フィルタを含む排気システム
KR101631149B1 (ko) 암모니아 분해 모듈을 가지는 디젤엔진 배기가스 배출장치
JP6396636B2 (ja) 排気ガス制御の改善
WO2020079131A1 (en) Exhaust gas purification system for a gasoline engine
US11377993B2 (en) Exhaust gas purification system for a gasoline engine
US11859526B2 (en) Exhaust gas purification system for a gasoline engine
JP2016522739A (ja) Ｎｏｘ吸蔵触媒の脱硫
WO2020079137A1 (en) Exhaust gas purification system for a gasoline engine
WO2020079140A1 (en) Exhaust gas purification system for a gasoline engine
WO2020079143A1 (en) Exhaust gas purification system for a gasoline engine
KR20200102150A (ko) 자동차의 배기가스 정화장치 및 그 제어방법
JP2007291980A (ja) 排気浄化装置
KR102750538B1 (ko) 배기가스 후처리 장치
JP2004138022A (ja) ディーゼル排ガスの処理方法および装置
JP2005507474A (ja) 内燃機関用排気ライン
KR100911586B1 (ko) 선택적 촉매 환원장치용 일산화탄소 저감장치
HK1092514A (en) Exhaust system for lean burn ic engine including particulate filter and nox absorbent

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200201