ES2584605T3 - Método para purificación de gases de escape en sistema de purificación de gases de escape de motor de combustión interna - Google Patents

Método para purificación de gases de escape en sistema de purificación de gases de escape de motor de combustión interna Download PDF

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Abstract

Método para purificación de gases de escape en un sistema de purificación de gases de escape de un motor de combustión interna en el que un catalizador de purificación de gases de escape para hacer reaccionar el NOx contenido en los gases de escape e hidrocarburos reformados está dispuesto en el interior de un conducto de escape de motor, el catalizador de purificación de gases de escape comprende una mezcla de un primer catalizador en el que se portan platino y una capa básica sobre un portador y un segundo catalizador en el que se porta rodio sobre zirconia, caracterizado porque el catalizador de purificación de gases de escape tiene una propiedad de reducir el NOx que está contenido en los gases de escape si la concentración de hidrocarburos que fluyen al interior del catalizador de purificación de gases de escape se hace vibrar dentro de un intervalo predeterminado de amplitud y dentro de un intervalo predeterminado de periodo y tiene la propiedad de aumentar la cantidad de almacenamiento del NOx que está contenido en gases de escape si se hace que el periodo de vibración de la concentración de hidrocarburos sea más largo que el intervalo predeterminado, y, en el momento del funcionamiento del motor, la concentración de hidrocarburos que fluyen hacia el interior del catalizador de purificación de gases de escape se hace vibrar dentro de dicho intervalo predeterminado de amplitud y dentro de dicho intervalo predeterminado de periodo para, debido a esto, reducir el NOx que está contenido en los gases de escape en el catalizador de purificación de gases de escape, en el que en el interior del catalizador de purificación de gases de escape, el NOx contenido en los gases de escape e hidrocarburos reformados reacciona para formar un producto intermedio reductor que contiene nitrógeno e hidrocarburos, y dicho periodo de vibración de la concentración de hidrocarburos es el periodo de vibración requerido para continuar produciendo el producto intermedio reductor.

Description

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Es decir, puede decirse que el método de purificación de NOx que se muestra de la figura 4 a las figuras 6A y 6B es un nuevo método de purificación de NOx diseñado para eliminar NOx sin formar casi ningún nitrato en caso de usar un catalizador de purificación de gases de escape que porta un catalizador de metales preciosos y forma una capa básica que puede absorber NOx. En realidad, cuando se usa este nuevo método de purificación de NOx, la cantidad de nitratos que se detecta de la capa 52 básica pasa a ser mucho más pequeña en comparación con el caso en el que se hace funcionar el catalizador 13 de purificación de gases de escape como catalizador de almacenamiento de NOx. Obsérvese que este nuevo método de purificación de NOx se denominará a continuación como el primer método de purificación de NOx.
A continuación, haciendo referencia a de la figura 10 a la figura 15, se explicará un poco más en detalle este primer método de purificación.
La figura 10 muestra ampliado el cambio en la relación aire-combustible (A/F)in mostrada en la figura 4. Obsérvese que, tal como se explicó anteriormente, el cambio en la relación aire-combustible (A/F)in de los gases de escape que fluyen al interior de este catalizador 13 de purificación de gases de escape muestra simultáneamente el cambio en la concentración de los hidrocarburos que fluyen al interior del catalizador 13 de purificación de gases de escape. Obsérvese que, en la figura 10, H muestra la amplitud del cambio en la concentración de hidrocarburos HC que fluyen al interior del catalizador 13 de purificación de gases de escape, mientras que T muestra el periodo de vibración de la concentración de los hidrocarburos que fluyen al interior del catalizador 13 de purificación de gases de escape.
Además, en la figura 10, (A/F)b muestra la relación aire-combustible base que muestra la relación aire-combustible del gas de combustión para generar la salida de motor. En otras palabras, esta relación aire-combustible base (A/F)b muestra la relación aire-combustible de los gases de escape que fluyen al interior del catalizador 13 de purificación de gases de escape cuando se detiene la alimentación de hidrocarburos. Por otro lado, en la figura 10, X muestra el límite superior de la relación aire-combustible (A/F)in que se usa para producir el producto intermedio reductor sin que el NO2* activo producido se almacene en forma de nitratos dentro de la capa 52 básica. Para hacer que el NO2* activo y los hidrocarburos reformados reaccionen y produzcan el producto intermedio reductor, es necesario hacer que la relación aire-combustible (A/F)in sea inferior al límite superior X de esta relación aire-combustible.
En otras palabras, en la figura 10, X muestra el límite inferior de la concentración de hidrocarburos requerida para hacer que el NO2* activo y el hidrocarburo reformado reaccionen para producir un producto intermedio reductor. Para producir el producto intermedio reductor, la concentración de hidrocarburos ha de hacerse superior a este límite inferior X. En este caso, se determina si se produce el producto intermedio reductor por la relación de la concentración de oxígeno y la concentración de hidrocarburo alrededor del NO2* activo, es decir, la relación airecombustible (A/F)in. El límite superior X de la relación aire-combustible requerida para producir el producto intermedio reductor se denominará a continuación la relación aire-combustible mínima demandada.
En el ejemplo mostrado en la figura 10, la relación aire-combustible mínima demandada X es rica, por tanto, en este caso, para formar el producto intermedio reductor, la relación aire-combustible (A/F)in se hace instantáneamente la relación aire-combustible mínima demandada X o menos, es decir, se hace rica. En contraposición a esto, en el ejemplo mostrado en la figura 11, la relación aire-combustible mínima demandada X es pobre. En este caso, se mantiene la relación aire-combustible (A/F)in pobre y se reduce periódicamente la relación aire-combustible (A/F)in para formar el producto intermedio reductor.
En este caso, si la relación aire-combustible mínima demandada X pasa a ser rica o pasa a ser pobre depende de la fuerza de oxidación del catalizador 13 de purificación de gases de escape. En este caso, el catalizador 13 de purificación de gases de escape, por ejemplo, pasa a ser más fuerte en fuerza de oxidación si se aumenta la cantidad portada del metal 51 Pt precioso y pasa a ser más fuerte en fuerza de oxidación si se refuerza la acidez. Por tanto, la fuerza de oxidación del catalizador 13 de purificación de gases de escape cambia debido a la cantidad portada del metal 51 Pt precioso o la fuerza de la acidez.
Ahora, si se usa un catalizador 13 de purificación de gases de escape con una gran fuerza de oxidación, tal como se muestra en la figura 11, si se mantiene la relación aire-combustible (A/F)in pobre mientras se disminuye periódicamente la relación aire-combustible (A/F)in, los hidrocarburos acaban oxidándose por completo cuando se reduce la relación aire-combustible (A/F)in. Como resultado, el producto intermedio reductor ya no puede producirse. En contraposición a esto, cuando se usa un catalizador 13 de purificación de gases de escape con una gran fuerza de oxidación, tal como se muestra en la figura 10, si se hace la relación aire-combustible (A/F)in periódicamente rica, cuando la relación aire-combustible (A/F)in se hace rica, los hidrocarburos se oxidarán parcialmente, sin oxidarse por completo, es decir, los hidrocarburos se reformarán, por consiguiente se producirá el producto intermedio reductor. Por tanto, cuando se usa un catalizador 13 de purificación de gases de escape con una gran fuerza de oxidación, la relación aire-combustible mínima demandada X ha de hacerse rica.
Por otro lado, cuando se usa un catalizador 13 de purificación de gases de escape con una fuerza de oxidación débil, tal como se muestra en la figura 11, si se mantiene la relación aire-combustible (A/F)in pobre mientras se disminuye periódicamente la relación aire-combustible (A/F)in, los hidrocarburos se oxidarán parcialmente sin
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