RU2404366C2 - ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ТУРБОНАДДУВОМ ПОСРЕДСТВОМ ТУРБОКОМПРЕССОРА, РАБОТАЮЩЕГО НА ОТРАБОТАННЫХ ГАЗАХ, С ТРУБОПРОВОДОМ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ И С NOx-КАТАЛИЗАТОРОМ(АМИ) - Google Patents

ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ТУРБОНАДДУВОМ ПОСРЕДСТВОМ ТУРБОКОМПРЕССОРА, РАБОТАЮЩЕГО НА ОТРАБОТАННЫХ ГАЗАХ, С ТРУБОПРОВОДОМ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ И С NOx-КАТАЛИЗАТОРОМ(АМИ) Download PDF

Info

Publication number
RU2404366C2
RU2404366C2 RU2006133744/06A RU2006133744A RU2404366C2 RU 2404366 C2 RU2404366 C2 RU 2404366C2 RU 2006133744/06 A RU2006133744/06 A RU 2006133744/06A RU 2006133744 A RU2006133744 A RU 2006133744A RU 2404366 C2 RU2404366 C2 RU 2404366C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ammonia
exhaust gas
urea
engine according
reactor
Prior art date
Application number
RU2006133744/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2006133744A (ru
Inventor
Эрвин ШТИРМАНН (DE)
Эрвин ШТИРМАНН
Original Assignee
Ман Нутцфарцойге Акциенгезелльшафт
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 Ман Нутцфарцойге Акциенгезелльшафт filed Critical Ман Нутцфарцойге Акциенгезелльшафт
Priority to RU2006133744/06A priority Critical patent/RU2404366C2/ru
Publication of RU2006133744A publication Critical patent/RU2006133744A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2404366C2 publication Critical patent/RU2404366C2/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
    • F01N3/08—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 ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F01N3/2073—Selective catalytic reduction [SCR] with means for generating a reducing substance from the 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
    • F01N3/08—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
    • 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 ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • 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
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • 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
    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/40—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a hydrolysis catalyst
    • 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
    • F01N2610/10—Adding substances to exhaust gases the substance being heated, e.g. by heating tank or supply line of the added substance
    • 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
    • F01N2610/12—Adding substances to exhaust gases the substance being in solid form, e.g. pellets or powder
    • 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
    • F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F01N2610/1453—Sprayers or atomisers; Arrangement thereof in the exhaust apparatus
    • 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
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

Изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания с турбонаддувом, осуществляемым посредством турбокомпрессора, работающего на выхлопных газах, в частности, к дизельному двигателю автомобиля. Сущность изобретения: в трубопроводе выхлопных газов предусмотрено устройство дополнительной обработки выхлопных газов с по меньшей мере одним NOx-катализатором, в которое в качестве окислителя для уменьшения окислов азота может подводиться аммиак, который может быть получен в аммиачном реакторе из водного раствора мочевины или твердой мочевины. При этом аммиачный реактор (11) расположен снаружи на корпусе (5) турбины турбокомпрессора и использует ее тепловое излучение для производства аммиака. Техническим результатом изобретения является предотвращение образования вредных твердых продуктов разложения. 14 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Описание
Изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания с турбонаддувом посредством турбокомпрессора, работающего на отработанных газах, с отличительными признаками типа, указанного в ограничительной части п.1 формулы изобретения.
Технологические предпосылки: Для селективного каталитического восстановления окислов азота (NOx) в выхлопных газах дизельных двигателей в качестве восстановителя применяется аммиак (NH3). Его получают термолизом раствора мочевины в воде или твердой мочевины. Для этого имеются различные возможности, а также типы аммиачных реакторов. В простейшем случае водный раствор мочевины впрыскивают непосредственно в горячие выхлопные газы перед NOx-катализатором(ами). (WO 0196718 A1). При этом недостатком является то, что доля превращенной в пар воды мала, и также в том, что при температурах 400°C происходит лишь незначительное разложение мочевины в аммиак (NH3) и изоциановую кислоту (HNCO), что снижает эффективность NOx-катализатора(ов). Каталитический термолиз водного раствора мочевины с помощью катализатора гидролиза в побочном потоке или твердой мочевины в аммиачном реакторе во вспомогательном потоке выхлопных газов как носителя водяного пара дает возможность получить качественно высокое производство аммиака, не содержащего изоциановой кислоты. Мочевина является солеобразным твердым веществом, которое плавится при примерно 133°C и испаряется при быстром, или блиц-термолизе при температурах 350-400°C, при этом образуются аммиак (NH3) и изоциановая кислота (HNCO), согласно
(NH2)2CO→NH3+HNCO.
Из-за присутствия водяного пара в аммиачном реакторе изоциановая кислота на втором этапе превращается также в аммиак и двуокись углерода, согласно
HNCO+H2O→NH3+CO2.
Эта реакция препятствует, путем устранения склонной к полимеризации изоциановой кислоты, образованию твердых продуктов распада, таких как цианурановая кислота, и делает возможным, в конце концов, получение газовой смеси, содержащей аммиак, которая не содержит никаких компонентов, склонных к отложению на трубопроводе выхлопных газов.
Катализаторы гидролиза применяются или в расположенных вне трубопровода выхлопных газов аммиачных реакторах, нагреваемых отдельно, или внутри трубопровода выхлопных газов, в этом случае в аммиачных реакторах, нагреваемых выхлопными газами. Такие катализаторы гидролиза существенно удорожают системы последующей обработки выхлопных газов по сравнению с такими же системами, обходящимися без этих катализаторов. Кроме того, катализаторы гидролиза, расположенные в трубопроводе выхлопных газов за турбокомпрессором, нагружаются выхлопными газами, уровень температуры которых уже относительно сильно понижен, и, в зависимости от уровня нагрузки двигателя внутреннего сгорания, даже ниже температуры, при которой уже более невозможен благоприятный гидролиз мочевины.
Поэтому задачей изобретения является выявить путь, как можно отказаться от катализаторов гидролиза при производстве аммиака, однако чтобы можно было предотвратить образование вредных твердых продуктов разложения.
Согласно изобретению эта задача решена в соответствии с отличительными признаками пункта 1 формулы изобретения тем, что аммиачный реактор располагают снаружи на корпусе турбины турбокомпрессора, используя его тепловое излучение для получения аммиака.
Изобретение исходит при этом из следующих соображений.
Если при наружных аммиачных реакторах хотят отказаться от электрического обогрева камеры испарения/гидролиза, то нужно поискать другие имеющиеся в распоряжении источники тепла. Источники тепла, которые предоставляют в распоряжение необходимые температуры в области 400°C или выше, можно найти у двигателя внутреннего сгорания только очень близко к мотору, и они должны участвовать в процессе сжигания или быть расположены непосредственно за ним. В этом отношении изобретение берет в качестве источника тепла турбокомпрессор, у которого горячие наружные стенки корпуса турбины вызывают, в зависимости от состояния нагрузки, более или менее высокое тепловое излучение. Это высокое тепловое излучение тратится обычно впустую или снижается с помощью потока холодного воздуха в целях предотвращения тепловых повреждений в среде.
Изобретение извлекает пользу из этого высокого теплового излучения наружных стенок корпуса турбины тем, что оно привлекается как источник тепла для производства аммиака. Для этого к корпусу непосредственно присоединяют аммиачный реактор. Его испарительная/гидролизная камера будет вследствие этого нагреваться тепловым излучением наружных стенок корпуса турбины. Дополнительный обогрев испарительной/гидролизной камеры происходит через подводимый к ней парциальный поток выхлопных газов, который, так как он был отведен через канал перед газовыпускной турбиной в ее зоне впуска, или из трубопровода выхлопных газов, или выпускного коллектора, еще имеет очень высокий уровень температуры, примерно 700-750°C. Эти выхлопные газы действуют также как поставщики водяного пара, который необходим для превращения образующейся при термическом разложении мочевины изоциановой кислоты в NH3 и CO2, и который настолько способствует этому, что коррозионно-активные продукты разложения мочевины, такие как цианурановая кислота, не могут образоваться.
Аммиачный реактор через подводящий трубопровод соединен с дозатором, а тот, в свою очередь, с запасной емкостью для водного раствора мочевины или твердой мочевины, предпочтительно сферических гранул мочевины заранее приготовленного размера. С помощью дозатора упомянутое твердое или жидкое сырье инжектируется или вводится в регулируемом количестве через подводящий трубопровод в подходящее место испарительной/гидролизной камеры аммиачного реактора.
Для размещения или реализации аммиачного реактора на корпусе турбины турбокомпрессора имеется несколько возможностей.
Одна возможность состоит в том, чтобы конструктивно объединить в один блок аммиачный реактор с корпусом турбины турбокомпрессора, таким образом, чтобы испарительная/гидролизная камера изнутри была ограничена наружными стенками корпуса турбины и снаружи отлитыми на последних наружными стенками реактора.
Другая, однако, менее благоприятная возможность состоит в том, чтобы сделать аммиачный реактор с замкнутым, охватывающим испарительную/гидролизную камеру корпусом в виде модуля и затем закрепить его снаружи на корпусе турбины турбокомпрессора. При этом по меньшей мере внутренняя стенка корпуса реактора состоит из термостойкого, высокотеплопроводящего и устойчивого к коррозии металлического материала. Эта внутренняя стенка корпуса реактора точно подогнана к наружной форме внешних стенок корпуса турбины, так что в месте монтажа аммиачного реактора она прилегает изнутри к наружным стенкам корпуса турбины и поглощает его тепловое излучение.
Соответствующее изобретению размещение аммиачного реактора снаружи на корпусе турбины турбокомпрессора имеет также тот дополнительный эффект, что аммиачный реактор также выполнен практически как теплозащитный экран, благодаря чему упрощаются меры по тепловой защите, и можно уменьшить мощность охлаждающего вентилятора.
Дальнейшие детали, а также оформление решения согласно изобретению охарактеризованы в зависимых пунктах.
Далее изобретение подробнее поясняется на нескольких представленных на чертежах примерах.
На чертежах показано:
Фиг.1 - разрез турбокомпрессора с аммиачным реактором, конструктивно объединенным с корпусом турбины.
Фиг.2 - разрез турбокомпрессора с другим исполнением аммиачного реактора, конструктивно объединенного с корпусом турбины.
Фиг.3 - схематический разрез корпуса турбины турбокомпрессора с объединенным с ним конструктивно аммиачным реактором.
Фиг.4 - пример насадки или наконечника канала.
Фиг.5 - держатель, относящийся к насадке или к наконечнику канала.
На чертежах турбокомпрессор обозначен позицией 1, его газовыпускная турбина - 2 и его компрессор - позицией 3. В связи с изобретением интерес представляет только газовыпускная турбина 2. Ее турбинное колесо обозначено позицией 4, а корпус турбины - позицией 5. Внешние стенки турбины имеют позицию 6, впуск - 7 и выпуск - 8.
Газовыпускная турбина 2 примыкает своим впуском 7 к участку трубопровода выхлопных газов, как колено или коллектор выхлопных газов, через который в нее поступают выходящие из также непоказанного двигателя внутреннего сгорания, в частности, дизельного двигателя автомобиля, выхлопные газы, согласно стрелке 9. К выходу 8 газовыпускной турбины 2 примыкает трубопровод 10 выхлопных газов, в котором по ходу ниже турбокомпрессора расположены устройство дополнительной обработки выхлопных газов с по меньшей мере одним NOx-катализатором и по меньшей мере одним глушителем звука.
Компрессор 3 турбокомпрессора всасывает профильтрованный воздух, сжимает его и проводит дальше через трубопровод наддувочного воздуха к двигателю внутреннего сгорания.
Аммиачный реактор 11 согласно изобретению расположен снаружи на корпусе 5 турбины, используя его тепловое излучение для производства аммиака. Он имеет испарительную/гидролизную камеру 12, в которую в подходящем месте 13 подводится в дозированном количестве или водный раствор мочевины, или твердая мочевина, например, в виде заранее подготовленных сферических гранул мочевины.
Как показано на фиг.2, это производственное сырье (гранулы мочевины или водный раствор мочевины) накоплено в запасной емкости 14 и подается в испарительную/гидролизную камеру 12 с помощью дозатора 15 в установленном с учетом потребности в аммиаке количестве через подводящую линию 16 и насадку 17.
В показанных примерах аммиачный реактор 11 согласно изобретению образует с корпусом 5 турбины турбокомпрессора 1 один конструктивный элемент, у которого испарительная/гидролизная камера 12 изнутри ограничена наружными стенками 6 корпуса турбины, а снаружи отлитыми на них наружными стенками 18 реактора.
В непоказанной альтернативной конструкции аммиачный реактор 11 может быть изготовлен заранее как самостоятельный модуль и затем закреплен на корпусе 5 турбины. В этом случае аммиачный реактор 11 имеет замкнутый корпус, который включает испарительную/гидролизную камеру. При этом по меньшей мере внутренняя стенка корпуса реактора состоит из термостойкого, высокотеплопроводящего и коррозионно-стойкого металлического материала. Эта внутренняя стенка корпуса реактора точно подогнана к наружной форме наружных стенок 6 корпуса турбины, так что она изнутри прилегает в месте монтажа аммиачного реактора к наружным стенкам 6 корпуса турбины 6, предпочтительно соприкасаясь.
Независимо от типа выполнения аммиачного реактора 11 его испарительная/гидролизная камера 12 соединена через канал 19 (см. фиг.3) с трактом выхлопных газов перед или вначале турбины 2 турбокомпрессора 1. Через этот канал 19 испарительная/гидролизная камера 12 может снабжаться потоком выхлопных газов, которые служат как для повышения температуры в испарительной/гидролизной камере 12, так и как источник водяного пара, который служит для полного превращения изоциановой кислоты, первой образующейся при производстве аммиака, в аммиак и двуокись углерода.
В случае примера согласно фиг.1-3, канал 19 выполнен посредством высверленного отверстия в зоне впуска 7 корпуса турбины, который ведет в испарительную/гидролизную камеру 12. В упомянутой выше альтернативной конструкции аммиачного реактора 11 канал 19 был бы выполнен как трубопровод.
Канал 19 может быть выполнен как соединение, постоянно пропускающее определенное количество выхлопных газов, но альтернативно также как переключаемое по мере надобности посредством клапана переключения и/или дроссельного клапана на пропускание, и/или также как соединение, регулирующее пропускаемое количество парциального потока выхлопных газов.
Со стороны выхода испарительная/гидролизная камера 12 аммиачного реактора 11 соединена через по меньшей мере один канал 20 с трубопроводом 10, 10a выхлопных газов, примыкающим к выходу 8 турбины. Через этот канал или каналы 20 аммиак, образованный в аммиачном реакторе 11, или содержащая его смесь газов может переводиться в тракт 10, 10a выхлопных газов.
В примере осуществления согласно фиг.2 участок 10а трубопровода 10 выхлопных газов примыкает к выходу 8 корпуса 5 турбины, в котором, еще вблизи турбокомпрессора 1, установлен катализатор 21 окисления, служащий реакции NO→NO2.
Этот участок 10a трубопровода выхлопных газов с встроенным катализатором 21 окисления снаружи окружен на некотором расстоянии трубой 22, которая соединена также с выходом 8 корпуса 5 турбины, в его торце 23. В этот образованный таким путем кольцевой канал 24 входит по меньшей мере один, здесь несколько каналов 20. В этом случае образованный затем в аммиачном реакторе 11 аммиак или содержащая его смесь газов проводится в кольцевой канал 24, затем в нем как параллельный поток проходит через катализатор окисления 21 и оттуда по ходу после последнего подается в поток выхлопных газов и затем оттуда (в смеси с обогащенными NO2 выхлопными газами) проводится на NOx-катализатор(ы). Каналы 20 выполнены как отверстия, которые проходят из внешнего торца 23 выхода 8 турбины через участок стенок корпуса турбины, окружающий выход 8 турбины, в испарительную/гидролизную камеру 12.
Сечение канала 20 или полное сечение всех каналов 20 рассчитано на скорость превращения вовлеченного для производства аммиака сырья (водный раствор мочевины или твердая мочевина), исходя из того, чтобы процесс превращения аммиака может протекать полностью и без остатка.
Стенка, ограничивающая испарительную/гидролизную камеру 12, может быть снабжена изнутри способствующим превращению мочевины каталитическим покрытием, например, диоксидом титана (TiO2).
Кроме того, в случае примеров согласно фиг.1-3, наружная сторона наружных стенок 6 корпуса турбины для повышения теплоизлучающей поверхности и, тем самым, теплопроводности в испарительной/гидролизной камере 12 может иметь ребра или другие выступающие структуры.
Для закрепления насадки, служащей для снабжения водным раствором мочевины, или наконечника 25 трубы для введения твердых гранул мочевины (см. фиг.4) может быть предусмотрен держатель 26 (см. фиг.5), который ввинчен в имеющееся снаружи аммиачного реактора 11 круглое отверстие 27 для закрепления и принимает насадку или наконечник 25 трубы 16, образующей ствольный канал.
Как можно видеть из фиг.5, держатель 26 может иметь на своем конце со стороны реактора пластину 28. Эта со всех сторон обтекаемая горячими выхлопными газами пластина 28 может как нагревательная плита образовывать первый элемент превращения для ударяющихся о нее струй мочевины с водой. В случае твердой мочевины пластина 28 может служить отражательной пластиной, на которой введенные гранулы мочевины при ударе разбиваются на множество мелких частиц, которые способствуют процессу превращения в аммиак.
С помощью аммиачного реактора согласно изобретению, расположенного вокруг корпуса турбины, можно отказаться от дорогих и занимающих много места катализаторов гидролиза. Сам аммиачный реактор занимает мало места, которое обычно и так уже имеется вокруг турбины турбокомпрессора или остается свободным. Кроме того, аммиачный реактор согласно изобретению может быть реализован в конечном счете дешевле, чем катализатор гидролиза.

Claims (15)

1. Двигатель внутреннего сгорания с турбонаддувом посредством работающего на отработанных газах турбокомпрессора, в частности дизельный двигатель автомобиля, в трубопроводе выхлопных газов которого предусмотрено устройство дополнительной обработки выхлопных газов с по меньшей мере одним NOx-катализатором, в который подводится в качестве восстановителя для уменьшения окислов азота, аммиак, который получен в аммиачном реакторе из водного раствора мочевины или твердой мочевины, отличающийся тем, что аммиачный реактор (11) расположен снаружи на корпусе (5) турбины турбокомпрессора (1) с использованием его теплового излучения для производства аммиака.
2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что аммиачный реактор (11) имеет испарительную/гидролизную камеру (12), в которую в подходящее место (13) через дозатор (15) в заранее установленном количестве поступает или водный раствор мочевины, или твердая мочевина, в частности, в виде заранее подготовленных сферических гранул мочевины.
3. Двигатель по п.2, отличающийся тем, что аммиачный реактор (11) образует с корпусом (5) турбины турбокомпрессора (1) единый конструкционный элемент, у которого испарительная/гидролизная камера (12) ограничена изнутри наружными стенками (6) корпуса турбины, а снаружи - отлитой на этих наружных стенках (6) наружной стенкой (18) реактора.
4. Двигатель по п.2, отличающийся тем, что аммиачный реактор (11) выполнен как независимо изготавливаемый модуль, который закреплен снаружи на корпусе турбины (5) турбокомпрессора (1), причем аммиачный реактор (11) с замкнутым корпусом включает испарительную/гидролизную камеру (12), причем, кроме того, по меньшей мере внутренние стенки этого корпуса состоят из термостойкого, высоко теплопроводящего и предпочтительно также коррозионно-стойкого материала, и причем этот аммиачный реактор (11) в смонтированном положении внутренней стенкой своего корпуса изнутри прилегает к внешней стороне наружных стенок (6) корпуса турбины, будучи подогнан в соответствии с формой, а снаружи закреплен на корпусе турбины (5) не напрямую.
5. Двигатель по п.2, отличающийся тем, что испарительная/гидролизная камера (12) аммиачного реактора (11) соединена через канал (19) с трактом выхлопных газов перед или в начале турбины (2) турбокомпрессора (1), и через этот канал (19) снабжается парциальным потоком выхлопных газов, который служит как для повышения температуры в испарительной/гидролизной камере (12), так и как источник водяного пара, который приводит к превращению образующейся при производстве аммиака изоциановой кислоты в аммиак (NH3) и двуокись углерода (СО2).
6. Двигатель по п.2, отличающийся тем, что испарительная/гидролизная камера (12) аммиачного реактора (11) соединена со стороны выхода через по меньшей мере один канал (20) с примыкающим к выходу (8) турбины трубопроводу (10) выхлопных газов, и через этот канал (20) образованный аммиак или содержащая его газовая смесь переводятся в трубопровод (10) выхлопных газов.
7. Двигатель по п.2, отличающийся тем, что к выходу (8) корпуса (5) турбины присоединен участок (10а) трубопровода (10) выхлопных газов, в котором еще вблизи турбокомпрессора (1) установлен катализатор (21) окисления по реакции NO→NO2, этот участок (10а) трубопровода выхлопных газов с катализатором (21) окисления на некотором расстоянии снаружи окружен трубой (22), и в образованный таким путем кольцевой канал (24) входит по меньшей мере один канал (20), соединенный с испарительной/гидролизной камерой (12), и через который образованный в ней аммиак или содержащая его смесь газов проходят в кольцевой канал (23), оттуда в трубопровод выхлопных газов за катализатором (21) окисления и затем в смеси с обогащенными NO2 выхлопными газами поступают на NOх-катализатор(ы).
8. Двигатель по п.5, отличающийся тем, что канал (19) выполнен как соединение, непрерывно пропускающее определенную часть выхлопных газов.
9. Двигатель по п.5, отличающийся тем, что канал (19) выполнен как соединение, переключаемое по мере надобности посредством клапана переключения и/или дроссельного клапана на пропускание, и/или также как соединение, регулирующее пропускаемое количество парциального потока выхлопных газов.
10. Двигатель по п.6, отличающийся тем, что сечение канала (20) или полное сечение всех каналов (20) рассчитано на скорость превращения вовлеченного для производства аммиака сырья (водный раствор мочевины или твердая мочевина), исходя из того, что процесс превращения аммиака протекает полностью и без остатка.
11. Двигатель по п.7, отличающийся тем, что сечение канала (20) или полное сечение всех каналов (20) рассчитано на скорость превращения вовлеченного для производства аммиака сырья (водный раствор мочевины или твердая мочевина), исходя из того, что процесс превращения аммиака протекает полностью и без остатка.
12. Двигатель по п.2, отличающийся тем, что стенка, ограничивающая испарительную/гидролизную камеру (12) изнутри снабжена каталитическим покрытием, способствующим превращению мочевины, таким как диоксид титана (TiO2).
13. Двигатель по п.3, отличающийся тем, что внешняя сторона наружных стенок (6) корпуса турбины для увеличения поверхности теплоизлучения и, тем самым, теплопроводности имеет в испарительной/гидролизной камере (12) ребра или другие выступающие структуры.
14. Двигатель по п.2, отличающийся тем, что для закрепления насадки (25) для водного раствора мочевины или наконечника трубы (16) для введения гранул мочевины предусмотрен держатель (26), который ввинчен в имеющееся снаружи аммиачного реактора (11) круглое отверстие (27) для крепления и захватывает насадку или наконечник (25) образующей ствольный канал трубы (16).
15. Двигатель по п.14, отличающийся тем, что держатель (26) на своем конце со стороны реактора имеет пластину (28), на которой введенные гранулы мочевины при столкновении разбиваются на множество мелких частиц, или она, как обдуваемая со всех сторон выхлопными газами нагревательная плита, образует первый элемент превращения для ударяющейся о нее струи мочевины с водой.
RU2006133744/06A 2005-09-22 2006-09-21 ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ТУРБОНАДДУВОМ ПОСРЕДСТВОМ ТУРБОКОМПРЕССОРА, РАБОТАЮЩЕГО НА ОТРАБОТАННЫХ ГАЗАХ, С ТРУБОПРОВОДОМ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ И С NOx-КАТАЛИЗАТОРОМ(АМИ) RU2404366C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006133744/06A RU2404366C2 (ru) 2005-09-22 2006-09-21 ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ТУРБОНАДДУВОМ ПОСРЕДСТВОМ ТУРБОКОМПРЕССОРА, РАБОТАЮЩЕГО НА ОТРАБОТАННЫХ ГАЗАХ, С ТРУБОПРОВОДОМ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ И С NOx-КАТАЛИЗАТОРОМ(АМИ)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005045029A DE102005045029A1 (de) 2005-09-22 2005-09-22 Mittels Abgasturbolader aufgeladene Brennkraftmaschine mit einem Abgasstrang mit SCR-Katalysator(en)
DE102005045029.6 2005-09-22
RU2006133744/06A RU2404366C2 (ru) 2005-09-22 2006-09-21 ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ТУРБОНАДДУВОМ ПОСРЕДСТВОМ ТУРБОКОМПРЕССОРА, РАБОТАЮЩЕГО НА ОТРАБОТАННЫХ ГАЗАХ, С ТРУБОПРОВОДОМ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ И С NOx-КАТАЛИЗАТОРОМ(АМИ)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006133744A RU2006133744A (ru) 2008-03-27
RU2404366C2 true RU2404366C2 (ru) 2010-11-20

Family

ID=37532996

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006133744/06A RU2404366C2 (ru) 2005-09-22 2006-09-21 ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ТУРБОНАДДУВОМ ПОСРЕДСТВОМ ТУРБОКОМПРЕССОРА, РАБОТАЮЩЕГО НА ОТРАБОТАННЫХ ГАЗАХ, С ТРУБОПРОВОДОМ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ И С NOx-КАТАЛИЗАТОРОМ(АМИ)

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP1767755B1 (ru)
CN (1) CN1936286B (ru)
DE (2) DE102005045029A1 (ru)
RU (1) RU2404366C2 (ru)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7784274B2 (en) 2007-05-15 2010-08-31 Deere & Company Compact system for adding hydrocarbons to the exhaust of an internal combustion engine
DE102007032736A1 (de) * 2007-07-13 2009-01-15 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Abgasnachbehandlung vor einem Turbolader
US8591848B2 (en) * 2007-11-09 2013-11-26 Fuel Tech, Inc. Selective catalytic NOx reduction process and control system
US8596063B2 (en) 2009-06-18 2013-12-03 GM Global Technology Operations LLC Exhaust treatment system for an internal combustion engine
EP2476873B1 (en) * 2009-09-10 2016-11-30 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control system for internal combustion engine
CN102808687B (zh) * 2011-05-30 2016-01-13 付建勤 一种同时实现增加涡轮动力性、减少内燃机尾气NOx排放的装置
FI124936B (fi) * 2012-04-13 2015-03-31 Wärtsilä Finland Oy Järjestely mäntäpolttomoottorin pakokaasujen vähentämiseksi, mäntäpolttomoottori ja menetelmä mäntäpolttomoottorin pakokaasujen käsittelemiseksi
CN102650226B (zh) * 2012-05-07 2014-04-30 吉林大学 一种用于熔融固体尿素并定量喷射的装置
KR101236305B1 (ko) * 2012-05-24 2013-02-22 주식회사 덱코 질소 산화물 제거 장치 및 그것의 질소 산화물 제거 방법
US9115641B2 (en) 2012-08-20 2015-08-25 General Electric Company Methods and systems for an engine
FR3014951B1 (fr) 2013-12-16 2015-12-18 Renault Sas Systeme d'echappement d'un moteur a combustion interne et procede de chauffage d'un catalyseur scr
CN104863649A (zh) * 2015-05-29 2015-08-26 无锡科博增压器有限公司 增压器用分体式涡轮壳
DE102017106164A1 (de) 2017-03-22 2018-09-27 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Abgasturbolader
AU2018203112B2 (en) * 2017-05-05 2024-03-07 VENTICO Australia Pty Limited Turbocharger assembly
CN210599175U (zh) * 2018-07-13 2020-05-22 博格华纳公司 涡轮机扩散器
CN111075520A (zh) 2018-10-18 2020-04-28 福特全球技术公司 具有需要还原剂的排气后处理系统的内燃发动机和利用还原剂富集排气的方法
US11732628B1 (en) 2020-08-12 2023-08-22 Old World Industries, Llc Diesel exhaust fluid
CN112539101B (zh) * 2020-11-27 2022-11-29 潍柴动力股份有限公司 一种涡轮增压器

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100229731B1 (ko) * 1990-07-27 1999-11-15 브룬너 하인리히 페터 울리히 대형 디젤엔진
AU2434597A (en) 1996-04-02 1997-10-22 Clean Diesel Technologies, Inc. Method and apparatus for reducing harmful emissions from a diesel engine by urea injection scr
SE516624C2 (sv) * 2000-06-14 2002-02-05 Volvo Lastvagnar Ab Anordning för insprutning av urea i ett turbinhus i ett avgassystem
JP3951774B2 (ja) * 2002-03-29 2007-08-01 三菱ふそうトラック・バス株式会社 内燃機関のＮОｘ浄化装置
US6895745B2 (en) * 2003-04-04 2005-05-24 Borgwarner Inc. Secondary combustion for regeneration of catalyst and incineration of deposits in particle trap of vehicle exhaust

Also Published As

Publication number Publication date
EP1767755A2 (de) 2007-03-28
EP1767755A3 (de) 2009-02-25
DE502006008754D1 (de) 2011-03-03
CN1936286A (zh) 2007-03-28
CN1936286B (zh) 2010-09-29
DE102005045029A1 (de) 2007-03-29
EP1767755B1 (de) 2011-01-19
RU2006133744A (ru) 2008-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2404366C2 (ru) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ТУРБОНАДДУВОМ ПОСРЕДСТВОМ ТУРБОКОМПРЕССОРА, РАБОТАЮЩЕГО НА ОТРАБОТАННЫХ ГАЗАХ, С ТРУБОПРОВОДОМ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ И С NOx-КАТАЛИЗАТОРОМ(АМИ)
CN103348104B (zh) 尿素水重整器及使用了尿素水重整器的废气净化装置
US10060319B2 (en) Internal combustion engine
US8209958B2 (en) Engine exhaust emission purification apparatus
US7895829B2 (en) Exhaust purification device of engine
US8646259B2 (en) Electronically heated selective catalytic reduction (SCR) device
RU2455504C1 (ru) Устройство для обработки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания
JP5714844B2 (ja) 排気ガス浄化装置
US6110435A (en) Method and device for nitric oxide reduction in exhaust fumes
JP5610120B2 (ja) エンジンの排気浄化装置
US20110052454A1 (en) Exhaust gas purification apparatus
US20140202136A1 (en) Exhaust gas treatment device, method for processing exhaust gas, and motor vehicle
JP2008509328A (ja) 内燃機関の排気ガス導管内に媒体を供給するための装置
US8635859B2 (en) System and method for determining a maximum dose rate of reductant
US20110225969A1 (en) Compressor bypass to exhaust for particulate trap regeneration
US20100329937A1 (en) Exhaust gas purification apparatus
CN102628391A (zh) 具有导热性计量通道的排气系统
JP5711578B2 (ja) 尿素水改質器及びこれを用いた排ガス浄化装置
JP2012127307A (ja) エンジンの排気浄化装置
US8567180B2 (en) Reformer unit
JP6050942B2 (ja) 排ガス浄化装置
JP2004156471A (ja) 脱硝装置
KR100301659B1 (ko) 내연기관용배기가스정화장치
JP5865074B2 (ja) 排ガス浄化装置
US20170218821A1 (en) Apparatus for producing ammonia

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner