BR112019020276A2 - sistema de purificação de escape, e, método para reduzir emissões de uma corrente de escape - Google Patents

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Abstract

um sistema de purificação de escape para a redução de emissões de uma corrente de escape que inclui um sistema de detecção de oxigênio; um catalisador; e um sistema de injeção de ar posicionado entre o sistema de detecção de oxigênio e o catalisador para injetar ar na corrente de escape em condições de escape designadas a fim de proteger o catalisador contra condições desprovidas de oxigênio.

Description

SISTEMA DE PURIFICAÇÃO DE ESCAPE, E, MÉTODO PARA REDUZIR EMISSÕES DE UMA CORRENTE DE ESCAPE FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO [001] A necessidade de reduzir a emissão de subprodutos nocivos e as pressões cada vez maiores para aumentar a economia de combustível são desafios constantes dos motores de combustão interna. Os motores diesel produzem uma emissão de escape que geralmente contém pelo menos quatro classes de poluentes que são legisladas por organizações intergovemamentais em todo o mundo: monóxido de carbono (CO), hidrocarbonetos não queimados (HCs), óxidos de nitrogênio (NOX) e partículas (PM). Existe uma variedade de dispositivos de controle de emissões para o tratamento de um ou mais de cada tipo de poluente. Esses dispositivos de controle de emissões são frequentemente combinados como parte de um sistema de escape para garantir que todas as quatro classes de poluentes sejam tratadas antes da emissão dos gases de escape no ambiente.
[002] Sob determinadas condições, as correntes de escape podem incluir baixos níveis de oxigênio. No entanto, alguns dispositivos de controle de emissões podem incluir catalisadores que podem ser danificados ou inativados em ambientes de escape desprovidos de oxigênio. Por conseguinte, existe uma necessidade de proteger esses catalisadores de condições desprovidas de oxigênio.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO [003] De acordo com algumas modalidades da presente invenção, sistemas de purificação de escape para a redução de emissões de uma corrente de escape, podem incluir um sistema de detecção de oxigênio; um catalisador; e um sistema de injeção de ar posicionado entre o sistema de detecção de oxigênio e o catalisador para injetar ar na corrente de escape em condições de escape designadas a fim de proteger o catalisador contra condições desprovidas de oxigênio. Em algumas modalidades, o sistema de detecção de
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2/14 oxigênio compreende um sensor de oxigênio. O sistema de detecção de oxigênio pode ser montado no escape. Em algumas modalidades, o sistema de detecção de oxigênio compreende um sinal oriundo de uma unidade de controle de motor. Em algumas modalidades, o catalisador compreende um catalisador de armazenamento de NOx, como um catalisador de partida a frio. [004] Em algumas modalidades, as condições de escape designadas compreendem um nível de oxigênio na corrente de escape abaixo de um nível mínimo de oxigênio. O nível mínimo de oxigênio pode compreender um nível de oxigênio acima do necessário para a combustão completa de todo o combustível injetado nos sistemas de motor e de escape. Em algumas modalidades, o nível mínimo de oxigênio compreende cerca de 1% em peso de oxigênio ou mais; ou cerca de 10% em peso de oxigênio. Em determinadas modalidades, o sistema de injeção de ar pode ser operado para injetar ar a montante do catalisador para evitar razões lambda abaixo de cerca de 1,1 dentro do catalisador.
[005] De acordo com algumas modalidades da presente invenção, um sistema de purificação de escape para a redução de emissões de uma corrente de escape inclui um sistema de detecção de oxigênio; um catalisador; um sistema de injeção de ar posicionado entre o sistema de detecção de oxigênio e o catalisador; e um controlador que inclui instruções para injetar ar na corrente de escape após a detecção do nível de oxigênio da corrente de escape abaixo de um nível mínimo de oxigênio, a fim de proteger o catalisador de condições desprovidas de oxigênio.
[006] Em algumas modalidades, o nível de oxigênio pode compreender um nível de oxigênio acima que é necessário para combustão completa de todo o combustível injetado em um motor e sistemas de escape. Em algumas modalidades, o nível mínimo de oxigênio compreende cerca de 1% em peso de oxigênio ou mais; ou cerca de 10% em peso de oxigênio ou mais.
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3/14 [007] Em determinadas modalidades, o controlador inclui instruções para injetar ar, de modo que uma razão lambda acima de 1,1 seja mantida na corrente de escape que entra no catalisador. Em algumas modalidades, o controlador inclui instruções para injetar ar de modo que um nível de oxigênio de corrente de escape que entra no catalisador seja mantido acima de um nível de oxigênio exigido para combustão completa de todo o combustível injetado em um motor e sistemas de escape. Em algumas modalidades, o controlador inclui instruções para injetar ar de modo que um nível de oxigênio de corrente de escape acima do nível de oxigênio mínimo seja mantido na corrente de escape que entra no catalisador. O controlador pode incluir instruções para injetar ar de modo que um nível de oxigênio na corrente de escape acima de cerca de 1% em peso de oxigênio seja mantido na corrente de escape que entra no catalisador, ou de modo que um nível de oxigênio na corrente de escape acima de cerca de 10% em peso de oxigênio seja mantido na corrente de escape que entra no catalisador. Em algumas modalidades, o sistema de injeção de ar inclui uma válvula e o controlador inclui instruções para operar a válvula em resposta aos níveis de oxigênio detectados na corrente de escape. [008] De acordo com algumas modalidades da presente invenção, um método de redução de emissões de uma corrente de escape inclui a detecção de um nível de oxigênio na corrente de escape a montante de um catalisador; e injeção de ar a montante do catalisador em condições de escape designadas para proteger o catalisador de condições desprovidas de oxigênio. Em algumas modalidades, o ar é injetado para ajustar uma razão arcombustível a montante do catalisador. Por exemplo, o ar pode ser injetado para prover uma razão ar-combustível fraca na corrente de escape que entra no catalisador. Em algumas modalidades, as condições de escape designadas compreendem uma razão ar-combustível rica. Em algumas modalidades, o ar é injetado para prover um nível de oxigênio na corrente de escape acima do nível mínimo de oxigênio na corrente de escape que entra no catalisador. Por
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4/14 exemplo, o ar pode ser injetado para prover um nível de oxigênio acima de cerca de 1% em peso de oxigênio na corrente de escape que entra no catalisador ou para prover um nível de oxigênio acima de cerca de 10% em peso de oxigênio na corrente de escape que entra no catalisador.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [009] A Figura 1 representa uma configuração de sistema de modalidades da presente invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA [0010] Os sistemas e métodos da presente invenção referem-se à purificação de um gás de escape de um motor de combustão interna. A invenção é particularmente direcionada à limpeza de um gás de escape de um motor a diesel.
[0011] Os sistemas e métodos da presente invenção incluem um sistema de detecção de oxigênio para monitorar os níveis de oxigênio na corrente de escape, um sistema de injeção de ar e um ou mais catalisadores que são propensos a danos duradouros ou desativação quando expostos a condições de escape sem oxigênio. Esses componentes podem funcionar juntos para monitorar o escape do motor a diesel e, ao detectar um estado privado de oxigênio na corrente de escape, ativar a injeção de ar na corrente de escape. Tais sistemas e métodos destinam-se a proteger catalisadores suscetíveis a danos e/ou desativação quando expostos a condições de privação de oxigênio. Os sistemas e métodos de proteção de catalisador, conforme descrito aqui, podem ser úteis para suplementar uma estratégia de controle de combustão de motor para evitar condições ricas ou podem ser usados para adaptar esses tipos de catalisadores a motores não projetados originalmente para operar com os mesmos (ou seja, retromontagem).
[0012] Conforme usado no presente documento, “a montante” e “a jusante” são relativos à direção da corrente de escape do motor e para a atmosfera.
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SISTEMA DE DETECÇÃO DE OXIGÊNIO [0013] Os sistemas da presente invenção podem incluir um sistema de detecção de oxigênio, para detectar e monitorar os níveis de oxigênio na corrente de escape. Os níveis de oxigênio na corrente de escape podem ser detectados por qualquer método adequado, incluindo um ou mais sensores, tais como sensores de oxigênio. Os sensores de oxigênio podem ser montados no escape. A detecção de oxigênio pode ser realizada por outros sensores montados no escape com capacidades de medição ou detecção de oxigênio. O sistema de detecção de oxigênio pode incluir um sinal oriundo de uma unidade de controle do motor, em que os níveis de oxigênio podem ser calculados com o uso de entradas de sensores e/ou tabelas de controle.
[0014] Um sensor de oxigênio pode medir e prover dados sobre o nível de oxigênio na corrente de escape, que pode ser usado para determinar quando ativar e/ou desativar a injeção de ar na corrente de escape.
[0015] O sistema de detecção de oxigênio pode ser localizado e operado de uma maneira que permita a detecção e o monitoramento dos níveis de oxigênio da corrente de escape a montante do catalisador suscetível a danos e/ou desativação quando exposto a condições de privação de oxigênio. SISTEMA DE INJEÇÃO DE AR [0016] Os sistemas da presente invenção incluem um sistema de injeção de ar. O ar é injetado, por qualquer método adequado, a montante do catalisador suscetível a danos e/ou desativação quando exposto a condições de privação de oxigênio. A fonte de ar pode ser, por exemplo, ar ambiente, ar da coletor de admissão do motor e/ou ar do tanque de ar comprimido do veículo e/ou sistema.
[0017] Uma bomba de ar pode ser usada para prover ar ambiente. O ar pode ser injetado na corrente de escape por uma linha de injeção controlada por uma válvula. A válvula pode ser controlada por um controlador, que pode prover instruções para injetar ar na corrente de escape e parar a injeção de ar,
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6/14 com base nas informações do sistema de detecção de oxigênio. Por exemplo, após a detecção de níveis de oxigênio na corrente de escape abaixo de um nível mínimo de oxigênio, o controlador pode prover instruções para abrir a válvula para injetar ar na corrente de escape, a fim de proteger o catalisador de condições desprovidas de oxigênio.
CATALISADOR [0018] Os sistemas da presente invenção incluem um ou mais catalisadores que são suscetíveis a danos e/ou desativação quando expostos a condições de privação de oxigênio. Condições desprovidas de oxigênio podem ser definidas como níveis de oxigênio que podem danificar e/ou desativar um ou mais catalisadores no sistema. Em algumas modalidades, condições desprovidas de oxigênio podem ser definidas como condições ricas da razão ar-combustível. Em algumas modalidades, condições desprovidas de oxigênio podem ser definidas como nível de oxigênio abaixo de cerca de 1 % em peso de oxigênio na corrente de escape que entra no catalisador, ou abaixo de cerca de 10% em peso de oxigênio na corrente de escape que entra no catalisador.
[0019] Exemplos de catalisadores que podem ser suscetíveis a danos e/ou desativação quando expostos a condições desprovidas de oxigênio podem incluir um catalisador de armazenamento de NOx, como um catalisador de partida a frio, adsorventes passivos de NOx, armadilhas de NOx e similares.
CATALISADOR DE ARMAZENAMENTO DE NOX [0020] Os catalisadores de armazenamento de NOx podem incluir dispositivos que adsorvem, liberam e/ou reduzem NOx de acordo com determinadas condições, geralmente dependentes da temperatura e/ou condições de escape rica /fraca. Os catalisadores de armazenamento de NOx podem incluir, por exemplo, adsorventes passivos de NOx, catalisadores de partida a frio, armadilhas de NOx e similares.
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ADSORVENTE DE NOX PASSIVO [0021] Os sistemas da presente invenção podem incluir um ou mais adsorventes de NOx passivos. Um adsorvente de NOx passivo é um dispositivo que tem capacidade de adsorver NOX em ou abaixo de uma temperatura baixa e libertar o NOx adsorvido a temperaturas acima da temperatura baixa. Um adsorvente de NOx passivo pode compreender um metal nobre e uma peneira molecular de poro pequeno. O metal nobre é preferivelmente paládio, platina, ródio, ouro, prata, irídio, rutênio, ósmio ou misturas dos mesmos. Preferivelmente, a baixa temperatura é de cerca de 200°C, cerca de 250°C ou entre cerca de 200°C e cerca de 250°C. Um exemplo de um adsorvente passivo de NOx adequado é descrito na Publicação de Patente n° U.S. 20150158019, que é incorporada a título de referência ao presente documento em sua totalidade.
[0022] A peneira molecular de poro pequeno pode ser qualquer peneira molecular natural ou sintética, incluindo zeólitos, e é preferivelmente composta de alumínio, silício e/ou fósforo. As peneiras moleculares normalmente têm um arranjo tridimensional de S1O4, AIO4 e/ou PO4 que são unidas pelo compartilhamento de átomos de oxigênio, mas também podem ser estruturas bidimensionais. As estruturas das peneiras moleculares são tipicamente aniônicas, que são contrabalançadas por cátions de compensação de carga, tipicamente elementos alcalinos e alcalino-terrosos (por exemplo, Na, K, Mg, Ca, Sr e Ba), íons de amônio e também prótons. Outros metais (por exemplo, Fe, Ti e Ga) podem ser incorporados na estrutura da peneira molecular de poros pequenos para produzir uma peneira molecular incorporada em metal.
[0023] Preferivelmente, a peneira molecular de poro pequeno é selecionada a partir de uma peneira molecular de aluminossilicato, uma peneira molecular de aluminossilicato substituída por metal, uma peneira molecular de aluminofosfato ou uma peneira molecular de aluminofosfato
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8/14 substituída por metal. Com mais preferência, a peneira molecular de poro pequeno é uma peneira molecular que tem o tipo de Estrutura de ACO, AEI, AEN, AFN, AFT, AFX, ANA, APC, APD, ATT, CDO, CHA, DDR, DFT, EAB, EDI, EPI, ERI, GIS, GOO, IHW, ITE, ITW, LEV, KFI, MER, MON, NSI, OWE, PAU, PHI, RHO, RTH, SAT, SAV, SIV, THO, TSC, UEI, UFI, VNI, YUG, ZON assim como misturas e/ou intercrescimentos de dois ou mais. Intercrescimentos particularmente preferenciais das peneiras moleculares de poros pequenos incluem KFI-SIV, ITE-RTH, AEW-UEI, AEI-CHA e AEI-SAV. Com máxima preferência, a peneira molecular de poro pequeno é AEI ou CHA, ou um crescimento de AEI-CHA.
[0024] Um adsorvente de NOX passivo pode ser preparado por qualquer meio conhecido. Por exemplo, o metal nobre pode ser adicionado à peneira molecular de poros pequenos para formar o adsorvente de NOX passivo por qualquer meio conhecido. Por exemplo, um composto de metal nobre (como nitrato de paládio) pode ser suportado na peneira molecular por impregnação, adsorção, troca iônica, umidade incipiente, precipitação ou similares. Outros metais também podem ser adicionados ao adsorvente de NOX passivo. Preferivelmente, parte do metal nobre (mais que 1 por cento do metal nobre total adicionado) no adsorvente de NOX passivo está situada dentro dos poros da peneira molecular de poro pequeno. Com mais preferência, mais de 5% da quantidade total de metal nobre está situada dentro dos poros da peneira molecular de poro pequeno; e com ainda mais preferência pode ser maior que 10% ou maior que 25% ou maior que 50% da quantidade total de metal nobre que está situada dentro dos poros da peneira molecular de poro pequeno.
[0025] Preferivelmente, o adsorvente de NOX passivo compreende adicionalmente um substrato de fluxo atravessante ou substrato de filtro. O adsorvente de NOX passivo é aplicado como revestimento sobre o substrato de fluxo atravessante ou de filtro e, de preferência, depositado no substrato de
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9/14 fluxo atravessante ou de filtro com o uso de um procedimento de camada de recobrimento para produzir um sistema adsorvente de NOX passivo.
CATALISADOR DE PARTIDA A FRIO [0026] Os sistemas da presente invenção podem incluir um ou mais catalisadores de partida a frio. Um catalisador de partida a frio é um dispositivo eficaz para adsorver NOx e hidrocarbonetos (HC) a uma temperatura baixa ou abaixo da mesma e converter e liberar NOX e HC adsorvidos a temperaturas acima da baixa temperatura. Preferivelmente, a baixa temperatura é de cerca de 200°C, cerca de 250°C ou entre cerca de 200°C e cerca de 250°C. Um exemplo de um catalisador de partida a frio adequado é descrito no documento n° WO 2015085300, que é incorporado ao presente documento a título de referência na sua totalidade.
[0027] Um catalisador de partida a frio pode compreender um catalisador de peneira molecular e um catalisador de metal de grupo da platina suportado. O catalisador da peneira molecular pode incluir ou consistir essencialmente em um metal nobre e uma peneira molecular. O catalisador de metal do grupo da platina suportado compreende um ou mais metais do grupo da platina e um ou mais transportadores de óxido inorgânico. O metal nobre é preferivelmente paládio, platina, ródio, ouro, prata, irídio, rutênio, ósmio ou misturas dos mesmos.
[0028] A peneira molecular pode ser qualquer peneira molecular natural ou sintética, incluindo zeólitos, e é preferivelmente composta de alumínio, silício e/ou fósforo. As peneiras moleculares normalmente têm um arranjo tridimensional de S1O4, AIO4 e/ou PO4 que são unidas pelo compartilhamento de átomos de oxigênio, mas também podem ser estruturas bidimensionais. As estruturas das peneiras moleculares são tipicamente aniônicas, que são contrabalançadas por cátions de compensação de carga, tipicamente elementos alcalinos e alcalino-terrosos (por exemplo, Na, K, Mg, Ca, Sr e Ba), íons de amônio e também prótons.
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10/14 [0029] A peneira molecular pode preferivelmente ser uma peneira molecular de poro pequeno com um tamanho de anel máximo de oito átomos tetraédricos, uma peneira molecular de poro médio com um tamanho de anel máximo de dez átomos tetraédricos ou uma peneira molecular de poro grande com um tamanho de anel máximo de doze tetraédricos átomos. Com máxima preferência, a peneira molecular tem uma estrutura estrutural de AEI, MFI, EMT, ERI, MOR, FER, BEA, FAU, CHA, LEV, MWW, CON, EUO ou misturas dos mesmos.
[0030] O catalisador de metal do grupo da platina suportado compreende um ou mais metais do grupo da platina (“PGM”) e um ou mais transportadores de óxido inorgânico. O PGM pode ser platina, paládio, ródio, irídio ou combinações dos mesmos, e mais preferivelmente platina e/ou paládio. Os transportadores de óxido inorgânico geralmente incluem óxidos dos Grupos 2, 3, 4, 5, 13 e 14 elementos. Transportadores de óxidos inorgânicos úteis têm de preferência as áreas de superfície na faixa de 10 a 700 m2/g, volumes de poro na faixa de 0,1 a 4 ml/g, e diâmetros de poros de cerca de 10 a 1000 Angstroms. O transportador de óxido inorgânico é preferivelmente alumina, silica, titânia, zircônia, céria, nióbia, óxidos de tântalo, óxidos de molibdênio, óxidos de tungstênio ou óxidos misturados ou óxidos compostos de dois ou mais dos mesmos, por exemplo, sílica-alumina, céria-zircônia ou alumina-céria-zircônia. Alumina e céria são particularmente preferenciais.
[0031] O catalisador de metal do grupo da platina suportado pode ser preparado por qualquer meio conhecido. Preferivelmente, o um ou mais metais do grupo da platina são carregados no um ou mais óxidos inorgânicos por qualquer meio conhecido para formar o catalisador PGM suportado, o modo de adição não é considerado particularmente crucial. Por exemplo, um composto de platina (como nitrato de platina) pode ser suportado no oxido inorgânico por impregnação, adsorção, troca iônica, umidade incipiente,
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11/14 precipitação ou similares. Outros metais, como ferro, manganês, cobalto e bário, também podem ser adicionados ao catalisador PGM suportado.
[0032] Um catalisador de partida a frio da presente invenção pode ser preparado por processos conhecidos na técnica. O catalisador de peneira molecular e o catalisador de metal do grupo da platina suportado podem ser fisicamente misturados para produzir o catalisador de partida a frio. Preferivelmente, o catalisador de partida a frio passivo compreende adicionalmente um substrato de fluxo atravessante ou substrato de filtro. Em uma modalidade, o catalisador de peneira molecular e o catalisador metálico do grupo da platina suportado são revestidos no substrato de passagem ou filtro e, preferivelmente, depositados no substrato de passagem ou filtro com o uso de um procedimento de washcoat para produzir um sistema de catalisador de partida a frio.
ARMADILHAS DE NOX [0033] Os sistemas da presente invenção podem incluir uma ou mais armadilhas de NOx. Armadilhas de NOx são dispositivos que adsorvem NOx sob condições de escape fracas liberam o NOx adsorvido sob condições ricas, e reduzem o NOx liberado para formar N2.
[0034] Uma armadilha de NOx das modalidades da presente invenção pode incluir um adsorvente de NOx para o armazenamento de NOx e um catalisador de oxidação/redução. Normalmente, o óxido nítrico reage com o oxigênio para produzir NO2 na presença do catalisador de oxidação. Em segundo lugar, ο NO2 é adsorvido pelo adsorvente de NOx na forma de um nitrato inorgânico (por exemplo, BaO ou BaCO3 é convertido em Ba(NO3)2 no adsorvente de NOx). Por fim, quando o motor opera em condições ricas, os nitratos inorgânicos armazenados se decompõem para formar NO ou NO2, que são reduzidos para formar N2 por reação com monóxido de carbono, hidrogênio e/ou hidrocarbonetos (ou por meio de NHX ou NCO intermediários) na presença do catalisador de redução. Tipicamente, os óxidos
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12/14 de nitrogênio são convertidos em nitrogênio, dióxido de carbono e água na presença de calor, monóxido de carbono e hidrocarbonetos na corrente de escape.
[0035] O componente adsorvente NOx é preferivelmente um metal alcalino-terroso (como Ba, Ca, Sr e Mg), um metal alcalino (tal como K, Na, Li e Cs), um metal de terras raras (como La, Y, Pr e Nd), ou combinações dos mesmos. Estes metais são normalmente encontrados na forma de óxidos. O catalisador de oxidação/redução pode incluir um ou mais metais nobres. Metais nobres adequados podem incluir platina, paládio e/ou ródio. Preferivelmente, a platina é incluída para executar a função de oxidação e o ródio é incluído para executar a função de redução. O catalisador de oxidação/redução e o adsorvente de NOx pode ser carregado em um material de suporte, como um óxido inorgânico, para uso no sistema de escape.
SISTEMAS [0036] Os sistemas da presente invenção são configurados para reduzir as emissões de uma corrente de escape. Um sistema pode incluir um sistema de detecção de oxigênio, um catalisador e um sistema de injeção de ar posicionado entre o sistema de detecção de oxigênio e o catalisador para injetar ar na corrente de escape em condições de escape designadas, para proteger o catalisador de condições desprovidas de oxigênio. Conforme descrito no presente documento, o catalisador pode compreender uma formulação que é propensa a desativação duradoura quando exposta a condições de escape sem oxigênio. Por exemplo, esse catalisador pode compreender um catalisador de armazenamento de NOx, como um catalisador de partida a frio, um adsorvente de NOx passivo, armadilha de NOx e similares.
[0037] Um sistema pode incluir um sistema de detecção de oxigênio, um catalisador, um sistema de injeção de ar posicionado entre o sistema de detecção de oxigênio e o catalisador, e um controlador que inclui instruções
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13/14 para injetar ar na corrente de escape após a detecção do nível de oxigênio da corrente de escape abaixo de um nível mínimo de oxigênio, a fim de proteger o catalisador de condições desprovidas de oxigênio.
FUNCIONAMENTO DO SISTEMA [0038] Os métodos de redução de emissões de uma corrente de escape podem incluir a detecção de níveis de oxigênio na corrente de escape a montante de um catalisador; e injeção de ar a montante do catalisador em condições de escape designadas para proteger o catalisador de condições desprovidas de oxigênio. Em algumas modalidades, um controlador pode prover instruções para injetar ar na corrente de escape após a detecção de condições de escape designadas.
[0039] O nível de oxigênio pode ser detectado por um sistema de detecção de oxigênio, como descrito acima, e um controlador pode prover instruções a um sistema de injeção de ar para injetar ar na corrente de escape após a detecção das condições de escape designadas, para proteger o catalisador contra condições de privação de oxigênio.
[0040] Em algumas modalidades, as condições de escape designadas incluem uma razão ar-combustível rica. O ar pode ser injetado para ajustar uma razão ar-combustível a montante do catalisador. Por exemplo, o ar pode ser injetado para prover uma razão ar-combustível fraca na corrente de escape que entra no catalisador. Em algumas modalidades, o ar é injetado de modo que uma razão lambda seja mantida na corrente de escape que entra no catalisador abaixo de cerca de 1,1.
[0041] Em algumas modalidades, as condições de escape designadas compreendem um nível de corrente de escape abaixo de um nível mínimo de oxigênio. Em algumas modalidades, o nível de oxigênio pode compreender um nível de oxigênio acima que é necessário para combustão completa de todo o combustível injetado em um motor e sistemas de escape. Em algumas modalidades, o nível mínimo de oxigênio compreende oxigênio em uma
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14/14 quantidade de cerca de 1% em peso ou mais; cerca de 2% em peso ou mais; cerca de 5% em peso ou mais; cerca de 7% em peso ou mais; cerca de 10% em peso ou mais; cerca de 15% em peso ou mais; cerca de 20% em peso ou mais; cerca de 0,5% em peso a cerca de 20% em peso; cerca de 1% em peso a cerca de 18% em peso; cerca de 1% em peso a cerca de 16% em peso; cerca de 1% em peso a cerca de 14% em peso; cerca de 1% em peso a cerca de 12% em peso; cerca de 1% em peso a cerca de 10% em peso; cerca de 0,5% em peso; cerca de 1% em peso; cerca de 2% em peso; cerca de 3% em peso; cerca de 4% em peso; cerca de 5% em peso; cerca de 6% em peso; cerca de 7% em peso; cerca de 8% em peso; cerca de 9% em peso; cerca de 10% em peso; cerca de 12% em peso; cerca de 14% em peso; cerca de 15% em peso; cerca de 16% em peso; cerca de 18% em peso; ou cerca de 20% em peso.
[0042] Em algumas modalidades, o ar pode ser injetado de modo que um nível de oxigênio na corrente de escape acima do nível mínimo de oxigênio seja mantido na corrente de escape que entra no catalisador. Em algumas modalidades, o ar pode ser injetado de modo que um nível de oxigênio na corrente de escape que entra no catalisador seja mantido acima de um nível de oxigênio necessário para a combustão completa de todo o combustível injetado nos sistemas de motor e de escape.
COMPONENTES ADICIONAIS [0043] Os sistemas da presente invenção podem incluir componentes adicionais adequados para alcançar o controle de emissões desejado para as condições particulares da corrente de escape. Tais componentes são conhecidos na técnica e podem incluir catalisadores seletivos de redução catalítica, injetores redutores, catalisadores de slip de amônia, catalisadores de oxidação de diesel, filtros de partículas e similares.

Claims (15)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Sistema de purificação de escape para a redução de emissões de uma corrente de escape, caracterizado pelo fato de que compreende:
    a. um sistema de detecção de oxigênio;
    b. um catalisador; e
    c. um sistema de injeção de ar posicionado entre o sistema de detecção de oxigênio e o catalisador para injetar ar na corrente de escape em condições de escape designadas para proteger o catalisador contra condições desprovidas de oxigênio.
  2. 2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema de detecção de oxigênio compreende um sensor de oxigênio.
  3. 3. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o sistema de detecção de oxigênio é montado no escape.
  4. 4. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o sistema de detecção de oxigênio compreende um sinal que se origina de uma unidade de controle de motor.
  5. 5. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o catalisador compreende um catalisador de armazenamento de NOx ou um catalisador de partida a frio.
  6. 6. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que as condições de escape designadas compreendem um nível de oxigênio de corrente de escape abaixo de um nível de oxigênio mínimo.
  7. 7. Sistema de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o nível de oxigênio mínimo compreende um nível de oxigênio acima que é necessário para combustão completa de todo o combustível
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    2/2 injetado em um motor e sistemas de escape.
  8. 8. Sistema de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o nível de oxigênio mínimo compreende cerca de 1 % em peso de oxigênio ou maior.
  9. 9. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o sistema de injeção de ar é operado para injetar ar a montante do catalisador para impedir razões de lambda abaixo de cerca de 1,1 dentro do catalisador.
  10. 10. Método para reduzir emissões de uma corrente de escape, caracterizado pelo fato de que compreende
    a. detectar um nível de oxigênio na corrente de escape a montante de um catalisador;
    b. injetar ar a montante do catalisador em condições de escape designadas para proteger o catalisador das condições desprovidas de oxigênio.
  11. 11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o nível de oxigênio é detectado por um sensor de oxigênio montado no escape.
  12. 12. Método de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato de que o nível de oxigênio é detectado por um sinal que se origina de uma unidade de controle de motor.
  13. 13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caracterizado pelo fato de que o catalisador é um catalisador de armazenamento de NOx ou um catalisador de partida a frio.
  14. 14. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 13, caracterizado pelo fato de que as condições de escape designadas compreendem um nível de oxigênio de corrente de escape abaixo de um nível de oxigênio mínimo.
  15. 15. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o nível de oxigênio mínimo compreende cerca de 1% em peso de oxigênio ou maior.
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