RU2541486C2 - Усовершенствование для снижения токсичности выхлопа - Google Patents
Усовершенствование для снижения токсичности выхлопа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2541486C2 RU2541486C2 RU2012112831/06A RU2012112831A RU2541486C2 RU 2541486 C2 RU2541486 C2 RU 2541486C2 RU 2012112831/06 A RU2012112831/06 A RU 2012112831/06A RU 2012112831 A RU2012112831 A RU 2012112831A RU 2541486 C2 RU2541486 C2 RU 2541486C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- trap
- temperature
- hydrocarbon
- exhaust gases
- component
- Prior art date
Links
- 230000009467 reduction Effects 0.000 title abstract description 3
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 title description 3
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 title description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 200
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 199
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 107
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 49
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 28
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 claims abstract description 9
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims abstract 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 22
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims description 22
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- -1 manganese aluminate Chemical class 0.000 claims description 5
- WPQBNJRIWONKBL-UHFFFAOYSA-N cerium(3+);oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical class [O-2].[Zr+4].[Ce+3] WPQBNJRIWONKBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 2
- 241000269350 Anura Species 0.000 claims 1
- 150000000703 Cerium Chemical class 0.000 claims 1
- IXZOTKANSDQAHZ-UHFFFAOYSA-N manganese(ii) titanate Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Mn+2] IXZOTKANSDQAHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 10
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 abstract 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 abstract 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 17
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 17
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 15
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 15
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 11
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 10
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 8
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 7
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 5
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L manganese oxide Inorganic materials [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- PPNAOCWZXJOHFK-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Mn+2] PPNAOCWZXJOHFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 2
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 description 2
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003915 liquefied petroleum gas Substances 0.000 description 2
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940075614 colloidal silicon dioxide Drugs 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- DSGIMNDXYTYOBX-UHFFFAOYSA-N manganese zirconium Chemical compound [Mn].[Zr] DSGIMNDXYTYOBX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000010705 motor oil Substances 0.000 description 1
- PLDDOISOJJCEMH-UHFFFAOYSA-N neodymium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Nd+3].[Nd+3] PLDDOISOJJCEMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N octane Chemical compound CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000005373 porous glass Substances 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000006254 rheological additive Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000008542 thermal sensitivity Effects 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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
- F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
- F01N3/0871—Regulation of absorbents or adsorbents, e.g. purging
- F01N3/0878—Bypassing absorbents or adsorbents
-
- 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
-
- 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
- F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
- F01N11/007—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity the diagnostic devices measuring oxygen or air concentration downstream of the exhaust apparatus
-
- 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 ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 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
- 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
- F01N3/0835—Hydrocarbons
-
- 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
- F01N2240/18—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 an adsorber or absorber
-
- 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
- F01N2250/12—Combinations of different methods of purification absorption or adsorption, 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
- F01N2370/00—Selection of materials for exhaust purification
- F01N2370/22—Selection of materials for exhaust purification used in non-catalytic purification apparatus
- F01N2370/24—Zeolitic material
-
- 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
- F01N2410/00—By-passing, at least partially, exhaust from inlet to outlet of apparatus, to atmosphere or to other device
- F01N2410/02—By-passing, at least partially, exhaust from inlet to outlet of apparatus, to atmosphere or to other device in case of high temperature, e.g. overheating of catalytic reactor
-
- 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
- F01N2410/00—By-passing, at least partially, exhaust from inlet to outlet of apparatus, to atmosphere or to other device
- F01N2410/12—By-passing, at least partially, exhaust from inlet to outlet of apparatus, to atmosphere or to other device in case of absorption, adsorption or desorption of exhaust gas constituents
-
- 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
- F01N2570/00—Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
- F01N2570/12—Hydrocarbons
-
- 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)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
Изобретение относится к снижению токсичных выхлопов из двигателя внутреннего сгорания. Система очистки выхлопных газов, которые образуются в двигателе с искровым зажиганием, включает в себя: углеводородную (УВ) ловушку, которая содержит молекулярное сито, поглощающее углеводороды, и расходуемый компонент, аккумулирующий кислород (АК). Указанный компонент АК выбирают таким образом, чтобы он терял часть способности аккумулировать кислород при температуре ниже рабочей температуры материала, поглощающего углеводороды; трифункциональный катализатор (ТФК). Система содержит проточный трубопровод для направления потока выхлопных газов, который соединяет двигатель с искровым зажиганием и ТФК, и обходной трубопровод, имеющий входной узел, который соединяет проточный трубопровод и УВ ловушку, указанный входной узел расположен до УВ ловушки и ТФК, и выходной узел, который соединяет УВ ловушку и проточный трубопровод, причем выходной узел расположен после УВ ловушки и до ТФК. Техническим результатом изобретения является обеспечение детектирования системы бортовой диагностики при относительно низких температурах для использования в ловушках УВ, расположенных в обходной компоновке. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Ссылка на родственные заявки
Настоящая заявка претендует на приоритет по заявке на патент Великобритании №0915326.3, поданной 03 сентября 2009, описание которой полностью включено в изобретение как ссылка.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение касается усовершенствования для снижения токсичности выхлопа и более конкретно относится к усовершенствованиям для снижения токсичности выхлопа из двигателей внутреннего сгорания.
Уровень техники
Настоящее изобретение особенно применимо для двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием и будет описано в отношении бензиновых двигателей внутреннего сгорания, однако оно может быть использовано в аналогичных двигателях, таких которые заправляются спиртами, спирто-бензиновыми смесями и сжиженным нефтяным газом (СНГ). В настоящее время регламентируемые выбросы для бензиновых двигателей относятся к несгоревшим углеводородам (УВ), монооксиду углерода (СО) и оксидам азота (NOx). Хотя в результате последующей обработки выхлопных газов с использованием традиционного трифункционального катализатора (ТФК) в сочетании с управлением отношения количества воздуха к количеству топлива в двигателе достигается эффективное снижение выброса всех указанных загрязняющих веществ, прогрессирующее ужесточение правил во всем мире ставит новые задачи. Например, при пуске двигателя и до «начала работы» ТФК (то есть до достижения рабочей температуры ТФК), выбросы УВ практически не обрабатываются. "Начало работы" может быть описано как температура, при которой катализатор обеспечивает взаимодействие с требуемой степенью превращения. Например, термин "СО Т50" означает температуру, при которой данный катализатор обеспечивает степень превращения монооксида углерода в исходном газе, например в выхлопных газах, в диоксид углерода с эффективностью, по меньшей мере 50%. Аналогично, термин "УВ T80" означает температуру, при которой углеводород, например конкретный углеводород, такой как октан или пропилен, превращается в пары воды и диоксид углерода с эффективностью 80% или больше.
Выделение УВ из выхлопной трубы в начальный период работы предпочтительно предотвращают путем задержки отработавших газов в системе выпуска. Предложено решать указанную задачу путем поглощения выделившихся УВ в течение этого периода в поглощающем материале или "ловушке УВ". Например, в патенте JP 8-10566 описан катализатор-адсорбент, в котором каталитический материал, эффективный для уменьшения содержания СО, УВ и NO в выхлопных газах двигателя внутреннего сгорания, сочетается с адсорбирующим материалом, который улавливает углеводороды из выхлопа при холодном запуске. Захваченные УВ в последующем выделяются из материала ловушки для обработки (т.е. превращения в CO2 и воду) с помощью ТФК после того, как ТФК нагреется до температуры начала превращения УВ. Кроме того, в документе JP 62-5820 используется абсорбент в сочетании с катализатором таким образом, что углеводороды, выпускаемые с выхлопными газами при низкой температуре, поглощаются абсорбентом, в то время как при высокой температуре выхлопных газов углеводороды, выпускаемые из двигателя, очищаются под действием катализатора, вместе с углеводородами, выделившимися из абсорбента.
Типичная температура выхлопных газов бензинового двигателя на входе в каталитические дожигатели обычно составляет выше 800°С и может быть значительно выше. Более того, температура выхлопных газов также может повышаться при прохождении через катализатор, такой как небольшое количество пускового катализатора, который непосредственно скомпонован в выхлопном коллекторе. Таким образом, для материалов, предложенных к использованию в качестве абсорбентов УВ в устройстве указанного типа, требуется стабильность при высокой температуре. Примерами таких материалов являются гамма-оксид алюминия, пористое стекло, активированный уголь или тому подобное.
Однако эти материалы недостаточно поглощают УВ, причем существенно теряют поглощающую способность при высокой температуре. Когда температура выхлопных газов находится в диапазоне между температурой, при которой поглощающая способность начинает уменьшаться, и температурой, при которой уровень каталитической очистки становится приемлемым, углеводороды выбрасываются без поглощения абсорбентом, а также без очистки катализатором. Таким образом, традиционная ловушка УВ, предусмотренная на входной стороне каталитического дожигателя, является не очень эффективной, поскольку углеводороды, поглощенные абсорбентом, снова выделяются до того, как каталитический дожигатель, предусмотренный на выходной стороне ловушки, становится активным, поэтому такие углеводороды могут выделяться в атмосферу без очистки.
В отличие от вышеупомянутых высокотемпературных материалов, как известно, цеолиты обладают отличными характеристиками поглощения УВ. Кроме того, известны различные способы улучшения характеристик адсорбции УВ и стабильности цеолитов. Например, в патенте JP 08-099033 раскрыта ловушка УВ, содержащая серебро, элемент группы IIIB, например церий, лантан, неодим или иттрий, и цеолит. Серебро улучшает адсорбцию УВ, особенно при относительно высокой температуре, а элемент группы IIIB улучшает гидротермальную стабильность цеолита.
Тем не менее большинство применяемых цеолитов не обладают стабильностью при типичной температуре выхлопных газов для двигателей с искровым зажиганием. С целью компенсации пониженной термической стабильности, ловушки УВ, содержащие цеолитные материалы, обычно размещают после ТФК для того, чтобы снизить температуру выхлопных газов до контакта с ловушкой УВ. Однако при такой компоновке требуются дополнительные компоненты в системе выпуска отработавших газов, такие как катализатор окисления, расположенный после ловушки УВ, для превращения выделившихся углеводородов (например, см. № US 6074973, где описана каталитическая ловушка УВ, которая содержит серебро, диспергированное на цеолитах, таких как ZSM-5, причем ловушка УВ расположена после ТФК).
Кроме того, в статье SAE 2007-01-0929 "НС Adsorber System for SULEVs of Large Volume Displacement" Keisuke Sano и др., и в документе ЕР 0424966А предложено использовать обходную систему того или иного типа, для того, чтобы использовать ловушку только в случае необходимости и для того чтобы она не контактировала с большими объемами выхлопных газов выше температуры, при которой цеолитный материал ловушки начинает разрушаться. Например, в обходной компоновке температура ловушки УВ может достигать только 100-300°С. Введение таких обходных ловушек УВ в настоящее время считается необходимым для удовлетворения возрастающих требований к выделению газов.
Кроме того, в настоящее время являются обязательными системы "бортовой диагностики" (СБД), которые показывают водителю автомобиля, когда ТФК поврежден или работает с пониженной эффективностью. Эффективным способом осуществления СБД для ТФК является измерение эффективности компонента ТФК, аккумулирующего кислород (АК), с целью запуска сигнала об отказе, если эффективность снижается ниже заданного значения. Согласно уровню техники требуется, чтобы компонент АК, введенный в ТФК, обладал долгосрочной стабильностью при температуре выхлопных газов сгорания бензина по меньшей мере 850°С. По этой причине компонент АК обычно представляет собой весьма стабильные смешанные оксиды церия-циркония, часто дополнительное стабилизированные введением в оксиды церия-циркония добавки оксида редкоземельного элемента, такой как оксиды неодима и/или лантана.
Сущность изобретения
В существующей технологии СБД применение ловушек УВ затруднено, поскольку в УВ ловушки на основе цеолита обычно не вводится компонент АК, который является чувствительным к температуре ниже максимальной, требующейся для поддержания стабильности ловушки. То есть, даже если УВ ловушка содержит традиционные компоненты ТФК, эти компоненты не выдержат испытания АК после воздействия температуры, которая значительно выше температуры разрушения цеолита. Следовательно, целью настоящего изобретения является разработка системы УВ ловушки, включающей средство для обеспечения СБД. Предпочтительные варианты осуществления могут обеспечить детектирование СБД при относительно низких температурах, например, в диапазоне 100-300°С, для использования в ловушках УВ, расположенных в обходной компоновке.
Соответственно, в настоящем изобретении разработана система ловушек УВ для очистки выхлопных газов из двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием, где указанная система включает поглощающий УВ материал, обладающий высокой поглощающей способностью к УВ, и выбранный расходуемый материал АК, который теряет способность аккумулировать кислород в диапазоне от температуры окружающей среды до рабочей температуры, при которой термически чувствительный поглощающий материал разрушается и не поглощает УВ, например не улавливает УВ в достаточной степени, чтобы соответствовать стандарту на выброс газов. Рабочая температура целесообразно может быть ниже, чем приблизительно 800°С для поточной (то есть не обходной) компоновки, но также может быть приблизительно больше 100°С, например приблизительно больше 150°С, приблизительно больше 200°С или приблизительно больше 250°С, что удобно при использовании в обходной компоновке.
Краткое описание чертежей
С целью более полного понимания изобретения описаны примеры вариантов осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, в которых:
на фиг.1 приведен график данных, показывающий способность аккумулировать кислород для ловушек УВ;
на фиг.2 приведен график данных, показывающий эффективность улавливания УВ и емкость аккумулированного кислорода; и
на фиг.3 приведена схема, показывающая компоненты системы очистки выхлопных газов согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения.
Осуществление изобретения
В предпочтительном варианте осуществления УВ ловушка и ТФК размещены в отдельных емкостях. Эти емкости соединены трубопроводом, как показано на фиг.3, на которой в двигателе 20 образуются выхлопные газы, содержащие УВ, NOx и тому подобное. Проточный трубопровод 30 служит каналом для выхлопных газов, выходящих из двигателя через ТФК 60 и затем через дополнительный трубопровод 70, такой как выхлопная труба, когда температура выхлопных газов превышает температуру начала превращения УВ в ТФК 60. До того как выхлопные газы нагреются до температуры начала превращения УВ, в течение нескольких секунд после пуска, выхлопные газы направляются в обходную систему 40, которая содержит входной узел 41, выходной узел 43, обходной трубопровод 42 и УВ ловушку 50. В некоторых вариантах осуществления обходная система дополнительно содержит второй ТФК, расположенный между указанным входным узлом 41 и указанной УВ ловушкой 50. В таких системах второй ТФК, находится рядом или в непосредственной близости с УВ ловушкой. Переключающий вентиль 44 расположен в проточном трубопроводе 30, в обходном трубопроводе 42, на входном узле 41 или в любом другом положении, которое может быть использовано для эффективного переключения, по меньшей мере, части потока выхлопных газов из проточного трубопровода 30 в обходной трубопровод 42. Направление потока выхлопных газов показано стрелками. Используемые в изобретении термины "до" и "после" относятся к соответствующему направлению потока выхлопных газов в обычном режиме работы системы.
Потоком выхлопных газов через систему можно манипулировать с помощью переключающего вентиля, который может регулироваться электронным модулем контроля. Переключающий вентиль может быть любым подходящим клапаном или устройством, которое может эффективно направлять часть потока или весь поток выхлопных газов через УВ ловушку, до контакта выхлопных газов с ТФК.
При эксплуатации ловушка УВ может работать при пуске двигателя, чтобы поглощать углеводороды, пока температура выхлопных газов из двигателя не достигнет порогового значения, такого как температура ниже максимальной рабочей температуры материала, улавливающего УВ. Когда температура выхлопных газов превысит пороговое значение, которое может составлять, например, около 300°С или приблизительно 250°С, тогда желательно направлять поток выхлопных газов в обход УВ ловушки, чтобы избежать выделения углеводородов, поглощенных абсорбентом. Когда температура выхлопных газов еще повысится до температуры начала работы ТФК, например приблизительно до 350°С, тогда снова выхлопные газы при необходимости можно или следует направлять через абсорбент для того, чтобы десорбировать углеводороды, поглощенные абсорбентом, и, таким образом, регенерировать абсорбент. Затем выделившиеся таким образом углеводороды будут очищаться под действием катализатора, который содержится в каталитическом дожигателе, предусмотренном после ловушки с абсорбентом. Поскольку температура выхлопных газов немного снижается при их выделении из абсорбента за счет теплоты абсорбции при фазовом превращении, желательно выполнять переключение направления потока выхлопных газов снова через ловушку с абсорбентом, когда температура выхлопных газов на входе в ловушку с абсорбентом станет выше температуры начала работы катализатора для того, чтобы убедиться, что температура выхлопных газов на входе в каталитический дожигатель также превышает температуру начала работы. После завершения десорбции углеводородов из абсорбента, т.е. после регенерации ловушки с абсорбентом, следует снова переключить направление потока, чтобы направить выхлопные газы в обход ловушки с абсорбентом для того, чтобы избежать превышения рабочей температуры ловушки УВ.
Кроме того, в изобретении предложена система ловушки УВ, как описано выше, в сочетании с датчиком 45 для определения способности системы ловушки УВ аккумулировать кислород и электронным модулем контроля, который при получении сигналов из сенсорного устройства, показывающих способность аккумулировать кислород, может определять, подвергается ли расходуемый компонент АК воздействию температуры, при которой материал ловушки УВ разрушается.
Дополнительно в изобретении разработан способ СБД для ловушки УВ, который заключается во введении внутрь материала ловушки УВ расходуемого компонента АК, для которого способность аккумулировать кислород ухудшается при температуре приблизительно до 800°С, и в измерении способности аккумулировать кислород для материала ловушки УВ, предпочтительно при температуре приблизительно ниже 300°С, и определении того, подвергается ли ловушка УВ воздействию температуры, при которой материал ловушки УВ разрушается и уже не является эффективным для улавливания УВ, т.е. не удовлетворяет соответствующему стандарту на выброс газов.
Способность аккумулировать кислород (САК) компонента АК, идеального для использования в способе СБД, будет потеряна практически в то же самое время, что и для компонента ловушки УВ, например цеолитного, так что уменьшение активности компонента АК является показателем значительного снижения функциональных возможностей ловушки УВ, которые могут ослабеть настолько, что потребуется замена всей ловушки УВ. Это может быть продемонстрировано для предпочтительной ловушки УВ из следующего ниже примера 8, в котором для предпочтительного АК компонента Ag/CeO2 наблюдается значительное уменьшение способности аккумулировать кислород после выдерживания при температуре приблизительно от 800 до 900°С по сравнению со свежим материалом, причем указанное снижение активности компонента АК коррелирует с уменьшением эффективности улавливания УВ.
Другим важным аспектом расходуемого компонента АК для использования в СБД системе и в способе является чувствительность. Обычно ловушку УВ в обходной линии отключают от потока выхлопных газов при температуре около 350°С, поэтому предпочтительно расходуемый компонент АК для использования обходной линии также будет иметь чувствительность при температуре приблизительно ниже 350°С. Предпочтительно расходуемый компонент АК Ag/CeO2 обеспечивает поддающуюся контролю способность аккумулировать кислород приблизительно ниже 350°С (отмечается тенденция способности САК, измеренной при 200-350°С) по сравнению с индивидуальными Ag или CeO2 (см. пример 7). Поддающаяся контролю повышенная чувствительность компонента при температуре приблизительно ниже 350°С обеспечивает более точное определение СБД и исключает дорогостоящие "ошибочные результаты" для систем, имеющих компонент АК с меньшей чувствительностью.
Специалист в этой области техники может выбрать подходящий расходуемый компонент АК для применения в настоящем изобретении с использованием обычного эксперимента, с учетом термической чувствительности самого материала ловушки УВ, приводящей к разрушению. Однако в настоящее время предлагается, чтобы расходуемый компонент АК находился в оксиде церия или в смешанных оксидах церия-циркония, особенно в тех, которые не стабилизированы, например, редкоземельными элементами, и в некоторых смешанных оксидах марганца, таких как оксиды марганца-циркония и марганца-титана или, предпочтительно, алюмината марганца. Такие компоненты АК - смешанные оксиды марганца описаны, например, в заявке US 2004/013 2615А1. Указанные расходуемые компоненты АК не следует рассматривать как исчерпывающий перечень.
В настоящее время предпочтительная ловушка УВ, особенно для использования в обходных устройствах, содержит серебро, источник церия и молекулярное сито. Заявители неожиданно установили, что серебро снижает температуру, при которой может быть измерена активность компонента АК - источника церия, таким образом, СБД ловушки УВ может быть проконтролирована при меньшем термическом воздействии. Кроме того, серебро интенсивно спекается при температуре приблизительно от 800 до 900°С, и поэтому наблюдается соответствующее снижение способности аккумулировать кислород, в том же в диапазоне температур происходит значительное ухудшение характеристики улавливания, поэтому система СБД может легче определить состояние углеводородной ловушки. Серебро обеспечивает две функции: (i) промотирование адсорбции УВ на материале, улавливающем УВ; и (ii) обеспечивает материалу АК улучшенный отклик в диапазоне температур, относящемся к ловушке УВ, необязательно расположенной в обходной линии.
Подходящие источники церия для использования в предпочтительном варианте осуществления включают диоксид церия (CeO2) как таковой, нестабилизированный оксид церия-циркония и растворимые соли Се, нанесенные на компоненты внутри состава ловушки УВ, такого как цеолит.
Молекулярное сито может быть алюмосиликатным цеолитом или его изотипом, таким как силика-алюмофосфаты (SAPO). Настоящее изобретение включает в себя смеси из одного или нескольких различных молекулярных сит, в том числе смеси из двух или более различных SAPO и двух или более различных алюмосиликатных цеолитов, смеси из двух или более различных алюмосиликатных цеолитов или смеси из двух или более различных SAPO.
По типу структуры молекулярные сита, подходящие для использования в настоящем изобретении, имеют следующие коды структур согласно Международной ассоциации по цеолитам: MFI, BEA, FAU, MOR, PER, ERI, LTL и СНА. В настоящее время предпочтительными конфигурациями обладают алюмосиликатные цеолиты ZSM-5 (MFI) и бета (BEA). Кроме того, может быть использован цеолит Y (FAU).
Отношение диоксид кремния/оксид алюминия (модуль) для молекулярного сита может быть выбрано соответствующим образом, с учетом выдерживания ловушки УВ в требуемом температурном диапазоне, а также с учетом снижения способности САК, чтобы обеспечить повышенную чувствительность для СБД. Подходящие значения модуля для ZSM-5 составляют, например, около 80, в то время как модули для цеолита бета приблизительно составляют 150.
Содержание серебра в ловушке УВ, предпочтительной для использования в настоящем изобретении, может быть приблизительно от 0,1 до 30 масс.%, предпочтительно приблизительно от 0,1 до 15 масс.%, приблизительно от 1 до 10 масс.%, и приблизительно от 5 до 10 масс.% в расчете на всю массу слоя углеводородной ловушки. В вариантах осуществления содержание серебра в катализаторе может быть приблизительно от 5 до 1750 г/куб.фут (0,176-61,80 г/л), предпочтительно приблизительно от 50 до 750 г/куб.фут (1,76-26,48 г/л) или приблизительно от 250 до 500 г/куб.фут (8,830-17,657 г/л).
В некоторых вариантах осуществления содержание источника церия может быть от 1 до 75% от массы слоя, предпочтительно приблизительно от 5 до 40, более предпочтительно приблизительно от 10 до 35 или приблизительно от 15 до 25% от массы слоя. В других вариантах осуществления содержание источника церия может быть от 0,1 до 10%.
Способность аккумулировать кислород может быть охарактеризована количественно в «мг/л». Например, в вариантах осуществления предпочтительной содержащей серебро ловушки УВ, в свежем состоянии способность САК находится в диапазоне приблизительно от 100 до 500 мг/л.
Авторы полагают, что настоящее изобретение может найти конкретное применение в системах гибридного привода ведущих колес, включающих электромоторы, т.е. в системах, где двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием не обязательно соединяется механически с колесами в ходе полного испытательного цикла. Для традиционных автомобилей, включающих двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием, который соединяется механически с колесами в ходе полного испытательного цикла, ловушки УВ могут адсорбировать углеводороды после холодного пуска и десорбировать захваченные углеводороды для сгорания в расположенном ниже трифункциональном катализаторе или другом катализаторе окисления. Ловушка УВ может быть расположена в обходном трубопроводе для того, чтобы ловушка УВ не подвергалась воздействию повышенных температур после того, как десорбировались углеводороды холодного пуска. Гибридное устройство может обеспечить работу двигателя с искровым зажиганием в холодном или "остывшем" состоянии, многократно в ходе испытательного цикла, когда автомобиль переключается обратно из режима движения с использованием аккумулятора или когда двигатель используется для генерирования электричества для "дозаправки" разряженного аккумулятора.
Примеры
Пример 1. Получение углеводородной ловушки
Тонкое покрытие углеводородной ловушки готовят путем смешивания суспензии бета цеолита и суспензии ZSM-5 цеолита с коллоидным диоксидом кремния, чтобы получить смесь с массовым отношением бета: ZSM-5: диоксид кремния равным 1:1:1. Затем в тонкое покрытие дополнительно вводят воду и реологический модификатор, чтобы получить тонкое покрытие А. Это тонкое покрытие А наносят на керамический сотовый носитель катализатора, имеющий размеры 105,7×114,3 мм (4,16×4,5 дюйм) с плотностью ячеек 400/6, с использованием способа, описанного в документе US7147892 (Aderhold и др., 2006). Затем покрытие сушат при 100°С и после прокаливают на воздухе при 500°С, получая углеводородную ловушку А. Содержание тонкого покрытия в прокаленной УВ ловушке А составляет 183 г/л (3 г/куб.дюйм).
Пример 2. Получение УВ ловушки
Тонкое покрытие В получают путем добавления непромотированного диоксида церия с большой площадью поверхности к тонкому покрытию А. Тонкое покрытие В наносят на керамический носитель, который описан в примере 1, чтобы получить УВ ловушку В. Содержание церия в прокаленной УВ ловушке В составляет 36,6 г/л (0,6 г/куб.дюйм).
Пример 3. Получение УВ ловушки
Тонкое покрытие С получают путем добавления нитрата серебра к тонкому покрытию А. Тонкое покрытие С наносят на керамический носитель, который описан в примере 1, чтобы получить УВ ловушку С. Содержание серебра в прокаленной УВ ловушке С составляет 8,83 г/л (250 г/куб.фут).
Пример 4. Получение УВ ловушки
Тонкое покрытие D получают путем добавления нитрата серебра к тонкому покрытию В. Тонкое покрытие D наносят на керамический носитель, который описан в примере 1, чтобы получить УВ ловушку D. Содержание серебра в прокаленной УВ ловушке D составляет 250 г/куб.фут.
Пример 5. Выдерживание УВ ловушки
Для определения эксплуатационных характеристик углеводородных ловушек после контактирования с выхлопными газами при высокой температуре углеводородные ловушки выдерживали в гидротермальной атмосфере. Указанная атмосфера состояла из 10% воды, 2% 02 и 88% азота. Выдерживание проводили в течение 5 часов при 800 или 900°С.
Пример 6. Эффективность улавливания углеводородов в ловушке
Эффективность улавливания углеводородов определяли в ходе холодного пуска автомобиля. Углеводородные ловушки от А до D монтировали в системе выпуска отработавших газов автомобиля и двигатель запускали в холодном состоянии, т.е. масло двигателя и охлаждающая жидкость двигателя имели температуру в диапазоне от 21,5 до 24,5°С. Эффективность улавливания углеводородов рассчитывали путем измерения концентрации углеводородов в выхлопных газах на входе и выходе из ловушки УВ, в то время как двигатель работал на холостом ходу в течение 20 секунд. В присутствии серебра значительно улучшается эффективность улавливания УВ (таблица 1).
Таблица 1 | |
Эффективность улавливания углеводородов в свежей ловушке с серебром и без серебра | |
Эффективность улавливания УВ (%) | |
УВ ловушка А | 54,3 |
УВ ловушка С | 79,9 |
Выдерживание указанных углеводородных ловушек проводили, как описано в примере 5, и измеряли эффективность улавливания углеводородов. Преимущество при наличии серебра уменьшалось после выдерживания при 800°С, и после выдерживания при 900°С образцы были эквивалентны (таблица 2).
Таблица 2 | ||
Эффективность улавливания углеводородов в ловушке с серебром и без серебра после гидротермального выдерживания | ||
800°С | 900°С | |
УВ ловушка А | 51,8 | 50,2 |
УВ ловушка С | 68,9 | 53,8 |
Пример 7. Эффективность аккумулирования кислорода в УВ ловушке
Аккумулирование кислорода измеряли с использованием синтетических выхлопных газов путем переключения стехиометрии газообразной смеси от бедной до богатой с измерением количества выделившегося CO2. Это испытание давало значение для используемого аккумулированного кислорода в исследованной углеводородной ловушке. Указанные измерения были проведены при 200, 250, 300 и 350°С, т.е. при типичных температурах эксплуатации, ожидаемых для углеводородной ловушки в обходной системе. Эти измерения были проведены на 1×3" сердцевины, взятой из ловушки углеводородов.
Таблица 3 | ||
Газообразная смесь для измерения аккумулирующей способности кислорода | ||
10 секунд бедная смесь | 10 секунд богатая смесь | |
O2 | 1% | - |
СО | - | 2% |
Скорость потока | 45 л/мин |
Таблица 4 | ||||
Способность аккумулировать кислород (САК) УВ ловушками В, С и D (измерена в мг/л углеводородной ловушки) | ||||
САК при 200°С | САК при 250°С | САК при 300°С | САК при 350°С | |
УВ ловушка В | 11,1 | 20,7 | 27,3 | 58,7 |
УВ ловушка С | 24,9 | 25,5 | 23,1 | 28,8 |
УВ ловушка D | 108,8 | 125,5 | 174,0 | 243,4 |
Ловушка УВ, содержащая только серебро, обладает весьма низкой способностью САК (УВ ловушка С). Ловушка УВ, содержащая диоксид церия, имеет низкий уровень САК при пониженной температуре. Уровень САК для УВ ловушки В начинает возрастать при 350°С, однако это происходит на верхнем пределе диапазона рабочих температур для ловушки УВ в обходной системе. Содержащая серебро, а также диоксид церия УВ ловушка D обладает высокой способностью аккумулировать кислород даже при 200°С.
Пример 8. Корреляция между эффективностью улавливания УВ и способностью САК
При гидротермальном выдерживании УВ ловушки D происходит заметное снижение САК и в то же время эффективность улавливания УВ снижается до уровня, который уже является недостаточным для того, чтобы автомобиль соответствовал требованиям закона на выделение газов.
Таблица 5 | ||||||
Эффективность улавливания углеводородов и САК при 300°С для УВ ловушек В, С и D в свежем состоянии и после гидротермального выдерживания при 800 и 900°С | ||||||
Ловушки | Свежая | Выдержанная при 800°С | Выдержанная при 900°С | |||
Эффективность по УВ | САК | Эффективность по УВ | САК | Эффективность по УВ | САК | |
УВ ловушка В | 54,3 | 27,3 | 52,6 | 28,5 | 49,2 | 26,7 |
УВ ловушка С | 79,9 | 23,1 | 69,4 | 25,1 | 54,9 | 25,3 |
УВ ловушка D | 78,7 | 174,0 | 68,9 | 84,4 | 53,8 | 33,7 |
Преимущество настоящего изобретения видно из сравнения данных эффективности по углеводородам и способности аккумулировать кислород для УВ ловушек В, С и D, приведенных в таблице 5.
Углеводородная ловушка В содержит источник диоксида церия, но не содержит серебро. Эффективность по УВ является низкой, и при низкой температуре наблюдается весьма малая способность САК.
Углеводородная ловушка С содержит серебро, но не содержит источник диоксида церия. Эффективность улавливания углеводородов свежей ловушкой является удовлетворительной, причем четко можно отметить ухудшение эффективности ловушки УВ после выдерживания, однако способность САК мала и существенно не изменяется после выдерживания УВ ловушки. Поскольку отсутствуют значительные изменения САК в указанном низкотемпературном диапазоне, состояние ловушки УВ нельзя определить с использованием традиционных способов бортовой диагностики.
Углеводородная ловушка D содержит источник диоксида церия и серебро. Улавливание УВ является удовлетворительным, как и в случае УВ ловушки С, но в отличие от УВ ловушек В и С величина САК для УВ ловушки D также является высокой при низкой температуре. Способность САК для УВ ловушки D значительно ухудшается после гидротермального выдерживания при 800°С, причем эффективность улавливания УВ также ухудшается. Указанное большое изменение САК для УВ ловушки D можно измерять с использованием традиционных способов бортовой диагностики.
Специалист в этой области техники может разработать и сконструировать систему ловушки УВ с введением сенсорного устройства и электронных модулей контроля (ЭМК) (или отдельного ЭМК, или с помощью дополнительно запрограммированной функции существующего способа СБД с модулем ЭМК)) с использованием существующего оборудования и технологии. Специалист в этой области техники может использовать традиционные методики оптимизации, чтобы получить наилучшие результаты для конкретного двигателя.
Claims (14)
1. Система очистки выхлопных газов, образовавшихся в двигателе с искровым зажиганием, которая включает в себя:
a) углеводородную (УВ) ловушку, содержащую, по меньшей мере, одно молекулярное сито, поглощающее углеводороды, и расходуемый компонент, аккумулирующий кислород (АК), причем указанный компонент АК выбирают таким образом, чтобы он терял по меньшей мере часть способности аккумулировать кислород при температуре ниже рабочей температуры материала, поглощающего углеводороды;
b) трифункциональный катализатор (ТФК);
c) проточный трубопровод для направления потока выхлопных газов, который соединяет двигатель с искровым зажиганием и ТФК; и
d) обходной трубопровод, имеющий входной узел, который соединяет проточный трубопровод и УВ ловушку, причем указанный входной узел расположен до УВ ловушки и ТФК, и выходной узел, который соединяет УВ ловушку и проточный трубопровод, причем выходной узел расположен после УВ ловушки и до ТФК.
a) углеводородную (УВ) ловушку, содержащую, по меньшей мере, одно молекулярное сито, поглощающее углеводороды, и расходуемый компонент, аккумулирующий кислород (АК), причем указанный компонент АК выбирают таким образом, чтобы он терял по меньшей мере часть способности аккумулировать кислород при температуре ниже рабочей температуры материала, поглощающего углеводороды;
b) трифункциональный катализатор (ТФК);
c) проточный трубопровод для направления потока выхлопных газов, который соединяет двигатель с искровым зажиганием и ТФК; и
d) обходной трубопровод, имеющий входной узел, который соединяет проточный трубопровод и УВ ловушку, причем указанный входной узел расположен до УВ ловушки и ТФК, и выходной узел, который соединяет УВ ловушку и проточный трубопровод, причем выходной узел расположен после УВ ловушки и до ТФК.
2. Система по п.1, в которой по меньшей мере одно молекулярное сито, поглощающее углеводороды, выбрано из следующих типовых кодов структур: MFI, ВЕА, FAU, MOR, FER, ERI, LTL и СНА и смесей из любых двух или более структур.
3. Система по п.2, в которой каждое молекулярное сито представляет собой алюмосиликатный цеолит или SAPO.
4. Система по п.1, в которой расходуемый компонент АК разрушается при рабочей температуре приблизительно ниже 800°С.
5. Система по п.4, в которой ловушка УВ содержит серебро.
6. Система по п.5, в которой расходуемый компонент АК содержит источник церия.
7. Система по п.6, в которой источник церия выбран из нанесенной соли церия, массивного диоксида церия (CeO2) или нестабилизированных оксидов церия-циркония.
8. Система по любому из пп.1-5, в которой расходуемый компонент АК содержит оксиды марганца-титана.
9. Система по любому из пп.1-5, в которой расходуемый компонент АК содержит алюминат марганца.
10. Система по любому из пп.1-5, в которой расходуемый компонент АК обеспечивает регистрируемую активность компонента АК в свежем катализаторе при температуре приблизительно ниже 300°С.
11. Система по любому из пп.1-5, которая дополнительно содержит датчик для определения способности аккумулировать кислород системой ловушки УВ и электронный модуль контроля, который при получении сигналов от устройства датчика, показывающего способность аккумулировать кислород, способен определять, подвергается ли расходуемый компонент АК воздействию температуры, при которой разрушается материал ловушки УВ.
12. Система по п.11, в которой ловушка УВ выполнена с возможностью переключения в контур потока выхлопных газов, когда указанные выхлопные газы имеют температуру, близкую к максимальной рабочей температуре ловушки УВ, и переключения для направления выхлопных газов в обход ловушки, когда указанные выхлопные газы имеют температуру ниже максимальной рабочей температуры ловушки УВ.
13. Система по п.1, которая дополнительно содержит второй ТФК, расположенный между указанным входным узлом 41 и указанной УВ ловушкой после указанного входного узла и до указанной УВ ловушки.
14. Способ бортовой диагностики (СБД) ловушки УВ, который включает введение внутрь материала ловушки УВ расходуемого компонента АК, способность аккумулировать кислород которого ухудшается при температуре приблизительно до 800°С, и измерение способности аккумулировать кислород материала ловушки УВ, для определения воздействия на ловушку УВ температуры, при которой материал ловушки УВ разрушается и не является эффективным для улавливания УВ.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB0915326A GB2473215A (en) | 2009-09-03 | 2009-09-03 | HC trap system comprising an oxygen storage component material |
GB0915326.3 | 2009-09-03 | ||
PCT/IB2010/002598 WO2011027228A1 (en) | 2009-09-03 | 2010-09-03 | Improvements in emission control |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012112831A RU2012112831A (ru) | 2013-10-10 |
RU2541486C2 true RU2541486C2 (ru) | 2015-02-20 |
Family
ID=41203083
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012112831/06A RU2541486C2 (ru) | 2009-09-03 | 2010-09-03 | Усовершенствование для снижения токсичности выхлопа |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8677739B2 (ru) |
EP (1) | EP2473720B1 (ru) |
JP (1) | JP5675818B2 (ru) |
KR (1) | KR101775993B1 (ru) |
CN (1) | CN102575546B (ru) |
BR (1) | BR112012004867B1 (ru) |
GB (1) | GB2473215A (ru) |
RU (1) | RU2541486C2 (ru) |
WO (1) | WO2011027228A1 (ru) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2503243A (en) | 2012-06-18 | 2013-12-25 | Johnson Matthey Plc | Combined particulate filter and hydrocarbon trap |
US20140150541A1 (en) * | 2012-11-07 | 2014-06-05 | Johnson Matthey Public Limited Company | On-board diagnostics system |
US9463447B2 (en) * | 2014-01-29 | 2016-10-11 | Ford Global Technologies, Llc | Hydrocarbon trap with increased zeolite loading and improved adsorption capacity |
US9446395B2 (en) | 2014-02-19 | 2016-09-20 | Ford Global Technologies, Llc | Low temperature catalyst/hydrocarbon trap |
US11073061B2 (en) * | 2018-09-26 | 2021-07-27 | Ford Global Technologies, Llc | Multicomponent exhaust treatment system including an oxygen storage catalyst |
CN109550523A (zh) * | 2018-11-19 | 2019-04-02 | 宁夏医科大学 | 一种碳氢化合物捕集催化剂 |
EP3715595A1 (en) * | 2019-03-29 | 2020-09-30 | Johnson Matthey Public Limited Company | Utilizing a gpf downstream of a hydrocarbon trap |
JP7360339B2 (ja) * | 2020-02-14 | 2023-10-12 | 株式会社Subaru | 排気ガス浄化装置 |
JP2023039939A (ja) * | 2021-09-09 | 2023-03-22 | 東ソー株式会社 | 炭化水素吸着剤及び炭化水素の吸着方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0424966A1 (en) * | 1989-10-27 | 1991-05-02 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas purification device in variable combination of absorbent and catalyst according to gas temperature |
JPH0899033A (ja) * | 1994-09-29 | 1996-04-16 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 炭化水素吸着剤 |
US5603216A (en) * | 1994-08-02 | 1997-02-18 | Corning Incorporated | By-pass adsorber system |
US5738832A (en) * | 1993-02-15 | 1998-04-14 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Exhaust gas purifying apparatus |
US6074973A (en) * | 1998-03-20 | 2000-06-13 | Engelhard Corporation | Catalyzed hydrocarbon trap material and method of making the same |
Family Cites Families (29)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3522377A1 (de) | 1985-06-22 | 1987-01-02 | Bayer Ag | Verfahren und vorrichtung zum herstellen von formteilen aus einem massiven oder mikrozellularen kunststoff, insbesondere polyurethan bildenden, fliessfaehigen reaktionsgemisch aus mindestens zwei fliessfaehigen reaktionskomponenten |
JPS625820U (ru) | 1985-06-25 | 1987-01-14 | ||
JP2803480B2 (ja) * | 1992-08-14 | 1998-09-24 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関の吸着剤自己診断装置 |
US5373696A (en) * | 1993-10-04 | 1994-12-20 | Ford Motor Company | Automotive engine with exhaust hydrocarbon adsorber having oxygen sensor regeneration control |
JP3516718B2 (ja) | 1994-07-05 | 2004-04-05 | 日本碍子株式会社 | 排ガス浄化用触媒−吸着体及び排ガス浄化方法 |
FR2764637B1 (fr) * | 1997-06-16 | 1999-08-13 | Inst Francais Du Petrole | Procede et ensemble d'elimination des oxydes d'azote presents dans des gaz d'echappement, utilisant un moyen de piegeage des oxydes d'azote |
GB9805815D0 (en) | 1998-03-19 | 1998-05-13 | Johnson Matthey Plc | Manufacturing process |
JP3402200B2 (ja) * | 1998-06-01 | 2003-04-28 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
JP3370957B2 (ja) * | 1998-09-18 | 2003-01-27 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
US6560959B2 (en) * | 1999-12-06 | 2003-05-13 | Denso Corporation | Exhaust gas purification apparatus of internal combustion engine |
JP4736162B2 (ja) * | 2000-06-26 | 2011-07-27 | マツダ株式会社 | Hcトラップ触媒 |
GB0028240D0 (en) * | 2000-11-20 | 2001-01-03 | Johnson Matthey Plc | Three-way catalyst composition |
JP4506003B2 (ja) * | 2001-02-27 | 2010-07-21 | マツダ株式会社 | エンジンの排気浄化装置 |
JP4507456B2 (ja) * | 2001-05-25 | 2010-07-21 | マツダ株式会社 | エンジンの排気浄化装置 |
JP3855266B2 (ja) * | 2001-11-01 | 2006-12-06 | 日産自動車株式会社 | 排気ガス浄化用触媒 |
JP2003206785A (ja) * | 2002-01-18 | 2003-07-25 | Hitachi Ltd | エンジンの制御方法及び制御装置 |
US20040001781A1 (en) * | 2002-06-27 | 2004-01-01 | Engelhard Corporation | Multi-zone catalytic converter |
US7323159B2 (en) * | 2003-02-14 | 2008-01-29 | Uchicago Argonne, Llc | Method for fast start of a fuel processor |
JP4466451B2 (ja) * | 2005-04-22 | 2010-05-26 | 三菱自動車工業株式会社 | 未燃成分吸着触媒の判定装置 |
JP4766238B2 (ja) * | 2005-09-08 | 2011-09-07 | 三菱自動車工業株式会社 | Hc吸着材の劣化判定装置 |
JP4872481B2 (ja) * | 2006-06-23 | 2012-02-08 | 三菱化学株式会社 | 炭化水素吸着材および当該吸着材を使用した炭化水素の吸着方法 |
US8148290B2 (en) * | 2006-06-27 | 2012-04-03 | Basf Corporation | Diesel exhaust treatment system catalyst monitoring |
JP4844257B2 (ja) * | 2006-06-27 | 2011-12-28 | トヨタ自動車株式会社 | 触媒劣化検出装置 |
JP4710856B2 (ja) * | 2007-03-15 | 2011-06-29 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
DE102007060332B3 (de) * | 2007-12-14 | 2009-04-09 | Audi Ag | Verfahren zur Bestimmung eines alterungsbedingten Verhaltens eines Katalysators eines Kraftfahrzeugs und zugehöriges Kraftfahrzeug |
JP5062529B2 (ja) * | 2008-02-28 | 2012-10-31 | トヨタ自動車株式会社 | 触媒の劣化を診断するための装置及び方法 |
US8041501B2 (en) * | 2009-01-26 | 2011-10-18 | GM Global Technology Operations LLC | Method and system for monitoring an active hydrocarbon adsorber |
US8865082B2 (en) * | 2009-10-05 | 2014-10-21 | GM Global Technology Operations LLC | Method and system for monitoring a hydrocarbon adsorber |
US8448421B2 (en) * | 2010-02-11 | 2013-05-28 | Umicore Ag & Co. Kg | HC adsorber with OBD capability |
-
2009
- 2009-09-03 GB GB0915326A patent/GB2473215A/en not_active Withdrawn
-
2010
- 2010-09-03 WO PCT/IB2010/002598 patent/WO2011027228A1/en active Application Filing
- 2010-09-03 RU RU2012112831/06A patent/RU2541486C2/ru active
- 2010-09-03 CN CN201080049635.0A patent/CN102575546B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2010-09-03 KR KR1020127008061A patent/KR101775993B1/ko active IP Right Grant
- 2010-09-03 JP JP2012527405A patent/JP5675818B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2010-09-03 US US13/394,246 patent/US8677739B2/en active Active
- 2010-09-03 EP EP10774271.0A patent/EP2473720B1/en not_active Not-in-force
- 2010-09-03 BR BR112012004867-8A patent/BR112012004867B1/pt not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0424966A1 (en) * | 1989-10-27 | 1991-05-02 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas purification device in variable combination of absorbent and catalyst according to gas temperature |
US5738832A (en) * | 1993-02-15 | 1998-04-14 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Exhaust gas purifying apparatus |
US5603216A (en) * | 1994-08-02 | 1997-02-18 | Corning Incorporated | By-pass adsorber system |
JPH0899033A (ja) * | 1994-09-29 | 1996-04-16 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 炭化水素吸着剤 |
US6074973A (en) * | 1998-03-20 | 2000-06-13 | Engelhard Corporation | Catalyzed hydrocarbon trap material and method of making the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR101775993B1 (ko) | 2017-09-19 |
GB2473215A (en) | 2011-03-09 |
US8677739B2 (en) | 2014-03-25 |
JP2013504006A (ja) | 2013-02-04 |
RU2012112831A (ru) | 2013-10-10 |
CN102575546B (zh) | 2015-08-19 |
GB0915326D0 (en) | 2009-10-07 |
CN102575546A (zh) | 2012-07-11 |
BR112012004867A2 (pt) | 2016-04-05 |
US20120216508A1 (en) | 2012-08-30 |
EP2473720B1 (en) | 2016-11-02 |
WO2011027228A1 (en) | 2011-03-10 |
EP2473720A1 (en) | 2012-07-11 |
JP5675818B2 (ja) | 2015-02-25 |
KR20120068010A (ko) | 2012-06-26 |
BR112012004867B1 (pt) | 2020-07-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2541486C2 (ru) | Усовершенствование для снижения токсичности выхлопа | |
US6526950B2 (en) | Fuel vapor treatment system | |
US5078979A (en) | Molecular sieve bed/catalyst to treat automotive exhaust | |
EP1039104B1 (en) | Exhaust gas purification apparatus of internal combustion engine and catalyst for purifying exhaust gas of internal combustion engine | |
RU2601457C2 (ru) | АККУМУЛИРУЮЩИЙ NOx КОМПОНЕНТ | |
EP0774054B1 (en) | Combatting air pollution | |
RU2660722C2 (ru) | ВЫПУСКНАЯ СИСТЕМА С МОДИФИЦИРОВАННЫМ УЛОВИТЕЛЕМ NOx В ВЫХЛОПАХ, ОБЕДНЕННЫХ NOx | |
US9446395B2 (en) | Low temperature catalyst/hydrocarbon trap | |
AU666235B2 (en) | Exhaust gas purification system for reducing hydrocarbon emissions during the cold start of combustion engines | |
KR20000010979A (ko) | 희박 가스 스트림내 nox 억제를 위한 방법 및 장치 | |
JPH0579319A (ja) | エンジン排気浄化システム | |
ES2475890T3 (es) | Método y aparato para la purificación del gas de escape de un motor de ignición por compresión | |
JP2004275814A (ja) | 排ガス浄化触媒、その製造方法及び排ガス浄化装置 | |
JP3956466B2 (ja) | 排気ガス浄化システム | |
JPH10212933A (ja) | 内燃機関の排ガス浄化装置 | |
JP3661555B2 (ja) | 排気ガス浄化システム | |
EP1565252B1 (en) | Process for the treatment of waste gas and unit suitable for use therein | |
JPH11285624A (ja) | 自動車の排出物削減のための白金/アルミナ・窒素酸化物ト ラップの使用 | |
JP2000093794A (ja) | 内燃機関の排ガス浄化用NOx吸着触媒 | |
US20040138052A1 (en) | Process for the treatment of waste gas and unit suitable for use therein | |
Miller et al. | A study to investigate the capability of adsorbents for reduction of cold-start emissions | |
JPH11351021A (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JPH11350947A (ja) | 内燃機関の排ガス浄化装置 | |
JP2000027632A (ja) | 内燃機関の排ガス浄化装置 | |
JP2010209743A (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 |