RU2573729C2 - Установка риформинга топлива - Google Patents
Установка риформинга топлива Download PDFInfo
- Publication number
- RU2573729C2 RU2573729C2 RU2013126624/06A RU2013126624A RU2573729C2 RU 2573729 C2 RU2573729 C2 RU 2573729C2 RU 2013126624/06 A RU2013126624/06 A RU 2013126624/06A RU 2013126624 A RU2013126624 A RU 2013126624A RU 2573729 C2 RU2573729 C2 RU 2573729C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- fuel
- exhaust
- engine
- reforming
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000002407 reforming Methods 0.000 claims abstract description 33
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 36
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 4
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 4
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000000629 steam reforming Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BZLVMXJERCGZMT-UHFFFAOYSA-N Methyl tert-butyl ether Chemical compound COC(C)(C)C BZLVMXJERCGZMT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 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
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
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
- F01N3/24—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 constructional aspects of converting apparatus
- F01N3/28—Construction of catalytic reactors
- F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
- F01N3/2807—Metal other than sintered metal
-
- 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
- F01N3/24—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 constructional aspects of converting apparatus
- F01N3/36—Arrangements for supply of additional fuel
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
- B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
- B01D53/9409—Nitrogen oxides
- B01D53/9431—Processes characterised by a specific device
-
- 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
-
- 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
- F01N3/0814—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with catalytic converters, e.g. NOx absorption/storage reduction 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
- F01N3/24—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 constructional aspects of converting apparatus
- F01N3/28—Construction of catalytic reactors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- 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
- F01N3/24—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 constructional aspects of converting apparatus
- F01N3/28—Construction of catalytic reactors
- F01N3/2882—Catalytic reactors combined or associated with other devices, e.g. exhaust silencers or other exhaust purification devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- 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
- F01N2240/30—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 fuel reformer
-
- 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
- F01N2470/00—Structure or shape of gas passages, pipes or tubes
- F01N2470/08—Gas passages being formed between the walls of an outer shell and an inner chamber
-
- 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
- F01N2470/00—Structure or shape of gas passages, pipes or tubes
- F01N2470/24—Concentric tubes or tubes being concentric to housing, e.g. telescopically assembled
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
- F01N2610/03—Adding substances to exhaust gases the substance being hydrocarbons, e.g. engine fuel
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
Изобретение относится к установке риформинга для выхлопа из бензинового двигателя внутреннего сгорания. Сущность изобретения: система обработки выхлопных газов для бензинового двигателя содержит коллектор (2) выхлопных газов, содержащий кольцевой катализатор риформинга, установленный внутри кольцевого корпуса (5). Средство (6) подачи топлива в непосредственном соединении по текучей среде с упомянутым катализатором. Выпуск (10, 11) для продукта риформинга топлива в непосредственном соединении по текучей среде с упомянутым катализатором. Средство (5а), обеспечивающее попадания части выхлопных газов на выходе из двигателя в упомянутый кольцевой катализатор, чтобы смешиваться с топливом из средства подачи топлива и проходить через упомянутый катализатор. Упомянутый кольцевой корпус расположен так, что выхлопные газы на выходе из двигателя способны перемещаться вокруг и через центр упомянутого корпуса так, что тепло из выхлопных газов передается катализатору внутри упомянутого корпуса. Техническим результатом изобретения является увеличение эффективности бензинового двигателя. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Настоящее изобретение касается усовершенствованной конструкции установки риформинга топлива и более конкретно касается усовершенствованной установки риформинга для выхлопа из бензиновых (с электрическим зажиганием) двигателей внутреннего сгорания.
Риформинг углеводородов для образования синтетического газа (Н2 и СО) является хорошо известным производственным процессом. Такие процессы работают по существу в установившемся режиме и при контролируемых условиях. Предлагались бортовые установки риформинга топлива для транспортных средств, работающих на топливных элементах, однако серийно они пока еще не выпускаются. Катализаторы топливных элементов отравлены даже небольшими количествами СО и поэтому это вызывает необходимость значительной дополнительной обработки продукта риформинга для удаления СО.
Было предложено осуществлять риформинг компонентов выхлопного газа из бензиновых двигателей, например, в SAE-07NAPLES-175. В настоящее время существует некоторый интерес к риформингу вследствие возможности рекуперации энергии в виде теплоты сгорания в выхлопе посредством преобразования выхлопных компонентов в топливные компоненты с более высокой теплотворной способностью (Н2 и СО). Это могло бы обеспечить увеличение общей эффективности бензинового двигателя и соответствующее уменьшение расхода топлива и уменьшение выбросов СО2. Кроме того, считается, что посредством включения водорода в топливо бензинового двигателя могут быть достигнуты улучшения в уровнях регулируемых загрязняющих веществ.
Использование рециркуляции выхлопных газов (exhaust gas recirculation - EGR) в дорожных транспортных средствах в настоящее время широко применяется преимущественно из-за уменьшения примесей NOx. Однако существует также возможность для некоторых увеличений эффективности.
До настоящего времени большая часть, если не все, предложений по риформингу представляли собой теоретические или академические исследования и не могли быть легко преобразованы в практическое устройство для размещения в дорожном транспортном средстве. Значительные колебания в объемах и температурах газов в выхлопе транспортного средства существенно затрудняют риформинг. Целью настоящего изобретения является создание такой практичной установки риформинга.
Выхлопные газы, выходящие из бензиновых двигателей, находятся при температурах порядка 600-800°С и способны повышать температуру установки риформинга до температуры, требуемой для эндотермической реакции парового риформинга. Выхлопные газы, выходящие из стехиометрического бензинового двигателя, представляют собой преимущественно азот из всасываемого воздуха, СО2 и водяные пары с минимальными количествами регулируемых примесей СО, несгоревших углеводородов (НС) и NOx. Имеется достаточно водяных паров, для того чтобы обеспечить паровой риформинг на уровнях, пригодных для риформинга выхлопных газов без введения дополнительной воды, однако количество несгоревшего НС слишком мало, чтобы осуществить практичный риформинг. Выхлопные газы из обычного стехиометрического бензинового двигателя в значительной степени обеднены кислородом настолько, что окислительный или частичный окислительный риформинг не может быть осуществлен без добавления воздуха. Следовательно, необходимо добавить топливо обычно в виде бензина из топливопровода в двигатель. Значительно предпочтительнее было бы подавать в установку риформинга другие топлива, такие как кислородсодержащие топлива (метанол, этанол, метилтретбутиловый эфир - MTBE), которые требуют дополнительных приспособлений для хранения и подачи как на борту транспортного средства, так и в инфраструктуре доставки топлива.
Настоящее изобретение не предназначено для бензиновых двигателей с турбонаддувом (или с наддувом).
Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает систему обработки выхлопного газа для бензинового двигателя, содержащую коллектор выхлопного газа, содержащий кольцевой катализатор риформинга, установленный внутри кольцевого корпуса, и средство подачи топлива в непосредственном соединении по текучей среде с упомянутым катализатором, выходное отверстие для продукта риформинга топлива в непосредственном соединении по текучей среде с упомянутым катализатором и средство, позволяющее части выхлопных газов, выходящих из двигателя, попадать в упомянутый кольцевой катализатор, чтобы смешиваться с топливом из упомянутого средства подачи топлива и проходить через катализатор, причем упомянутый кольцевой корпус расположен так, что выхлопные газы, выходящие из двигателя, способны перемещаться вокруг и через центр упомянутого корпуса, так что тепло от выхлопных газов передается катализатору внутри упомянутого корпуса.
Настоящее изобретение обеспечивает способ увеличения эффективности бензинового двигателя, включающий приведение в действие упомянутой системы обработки выхлопного газа в соответствии с изобретением.
Желательно обеспечить надлежащее и контролируемое перемещение выхлопного газа через катализатор установки риформинга. Поскольку существует небольшое положительное давление в выхлопе, выходящем из двигателя, в настоящее время считается, что предпочтительно способствовать перемещению посредством использования вакуума во впускном коллекторе, чтобы способствовать перемещению. Для конкретных типов двигателей, конечно, могут быть предпочтительны другие возможности, например некоторый способ подачи насосом.
Композиция катализатора не является критически важной для настоящего изобретения и может представлять собой любой пригодный катализатор парового риформинга. Это может быть, например, Pt и/или Pd или окись церия. Желательно, чтобы катализатор поддерживался на проточной металлической ячеистой опоре. Хотя такая металлическая опора очень прочная, она является также теплопроводной и обеспечивает простую передачу тепла от горячих газов за пределами и внутри кольцевого канала. Желательно, чтобы кольцевой катализатор содержал небольшое количество ячеек в толщину, например, 5 или 6 ячеек.
Удобно, если кольцевой корпус содержит один открытый конец, чтобы обеспечить вход горячих газов, и закрытый конец, в котором продукт риформинга собирают перед удалением через выпуск. Желательно, закрытый конец такого корпуса содержит одно или несколько выходных отверстий для выхлопа, чтобы обеспечить удобное перемещение газов через центр кольцевого канала. Обнаружено, что кольцевой катализатор установки риформинга описан в SAE-07NAPLES-175, однако данная конструкция не рекомендует, чтобы выхлопные газы свободно проходили через центр кольцевого канала, и утверждает, что более высокая производительность достигается при трехходовом катализаторе выхлопных газов (three-way exhaust catalyst - TWC), установленном внутри кольцевого канала. Тепло от экзотермического эффекта в TWC нагревает кольцевой катализатор посредством проводимости. Таким образом, документ SAE размещает кольцевой катализатор с TWC, который будет расположен под полом на транспортном средстве, таком как личный автомобиль. Вообще документ SAE описывает другую конструкцию установки риформинга, отличающуюся от установки риформинга настоящего изобретения.
Бензин из топливной магистрали двигателя подается, желательно под управлением электронного блока контроля двигателя, в установку риформинга. Может быть использован обычный топливный инжектор, и топливо подвергается испарению, например, в результате контакта с ребристым кольцевым каналом, который нагревается выхлопными газами.
Выхлопной коллектор включает в себя одно или несколько выпусков, соединенных с обычной выпускной трубой, которая может приводить к TWC и/или к другой дополнительной обработке выхлопных газов.
Продукт риформинга выводят из установки риформинга для возвращения обратно на входную сторону двигателя, обычно посредством подачи в линию рециркуляции отработавших газов (exhaust gas recirculation - EGR). Если продукт риформинга подают в EGR линию, расположенную впереди по потоку от EGR клапана, и в зависимости от соответствующих расходов и объемов продукта риформинга и подвергнутого рециркуляции выхлопа может быть желательно охлаждать продукт риформинга перед смешиванием с подвергнутым рециркуляции выхлопом. Такое охлаждение может быть осуществлено посредством теплообменника с использованием охлаждающей жидкости двигателя или, возможно, посредством принудительного воздушного охлаждения.
Ниже настоящее изобретение будет описано со ссылкой на прилагаемый чертеж, который представляет собой частичное схематичное изображение в частичном разрезе одного варианта осуществления изобретения.
Ссылочной позицией 1 показан шестицилиндровый однорядный бензиновый двигатель, который содержит блок 1а двигателя, головку 1b цилиндров и криволинейную крышку 1с. На стороне головки цилиндров закреплен модифицированный выхлопной коллектор 2. Посредством выхлопной трубы 3 коллектор подсоединен к трехходовому катализатору 4.
В коллекторе установлен кольцевой корпус 5, содержащий тонкий кольцевой катализатор риформинга, расположенный на металлической ячеистой опоре (отдельно не показанной). Корпус 5 включает в себя открытый конец 5а и закрытый конец 5b. В открытом конце топливный инжектор 6 выполнен с возможностью подачи топлива на поверхность ребристого кольцевого канала 8, соединяющегося с катализатором. При пропускании выхлопного газа ребристый кольцевой канал нагревается и образует удлиненную поверхность, на которой испаряется бензин. Топливный инжектор подвергается охлаждению с использованием циркулирующей охлаждающей жидкости двигателя. Топливный инжектор может обеспечить постоянное перемещение топлива, но предпочтительно под управлением системы контроля двигателя (не показанной).
Кольцевой корпус содержит одно или более выходных отверстий 9, которые позволяют выхлопному газу проходить в кольцевой корпус через конец 5а, чтобы выходить и смешиваться с оставшимися выхлопными газами перед попаданием в выпускную трубу 3. Стрелками показано перемещение горячих выхлопных газов, выходящих из двигателя.
Смесь топлива с выхлопным газом выполнена с возможностью риформинга, при этом перемещаясь внутри катализатора. Продукт риформинга, включающий в себя любые компоненты непрореагированного топлива и выхлопного газа, собирается в коллекторе 10 и выдается через линию 11 подачи продукта риформинга через необязательный охладитель 12 продукта риформинга. Охладитель продукта риформинга подвергается охлаждению посредством циркулирующей охлаждающей жидкости двигателя через линию 13 охлаждающей жидкости. Затем образующийся в результате охлажденный продукт риформинга подают через линию продукта риформинга для обеспечения рециркуляции выхлопного газа выше по потоку от EGR клапана (не показанного).
Система установки риформинга в соответствии с настоящим изобретением и в соответствии с вышеприведенным подробным описанием выполнена и размещена в модифицированном выхлопном коллекторе, прикрепленном к рядному шестицилиндровому Holden бензиновому двигателю.
Специалист в данной области техники способен адаптировать настоящее изобретение множеством способов и применить множество других типов двигателей.
Claims (7)
1. Система для обработки выхлопных газов для бензинового двигателя, содержащая коллектор (2) выхлопных газов, содержащий кольцевой катализатор риформинга, установленный внутри кольцевого корпуса (5), и средство (6) подачи топлива в непосредственном соединении по текучей среде с упомянутым катализатором, выпуск (10, 11) для продуктов реформинга топлива в непосредственном соединении по текучей среде с упомянутым катализатором и средство (5а), обеспечивающее прохождения части выхлопных газов, выходящих из двигателя, в упомянутый кольцевой катализатор, чтобы смешиваться с топливом из средства подачи топлива и проходить через катализатор, причем упомянутый кольцевой корпус расположен так, что горячие выхлопные газы, выходящие из двигателя, способны протекать вокруг и через центр упомянутого корпуса так, что тепло из выхлопных газов передается катализатору внутри корпуса.
2. Система по п. 1, в которой кольцевой катализатор риформинга опирается на металлическую проточную опору катализатора.
3. Система по п. 1, содержащая средство для подачи продуктов риформинга топлива из выпуска к впускному коллектору двигателя.
4. Система по п. 3, в которой двигатель содержит устройство рециркуляции выхлопного газа (EGR) и средство для подачи продуктов риформинга топлива соединено с EGR устройством.
5. Система по любому из предыдущих пунктов, содержащая средство для использования вакуумного впускного коллектора для облегчения протекания выхлопного газа и топлива через катализатор установки риформинга.
6. Система по пп. 1-4, в которой средство подачи топлива представляет собой топливный инжектор, управляемый электронным блоком контроля двигателя.
7. Способ повышения эффективности бензинового двигателя, включающий приведение в действие системы по любому из предыдущих пунктов.
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB1019024.7 | 2010-11-11 | ||
GB1019024.7A GB2485362A (en) | 2010-11-11 | 2010-11-11 | Gasoline engine exhaust manifold comprising a reforming catalyst |
US13/112,621 | 2011-05-20 | ||
US13/112,621 US8701395B2 (en) | 2010-11-11 | 2011-05-20 | Reformer |
PCT/GB2011/052205 WO2012063081A1 (en) | 2010-11-11 | 2011-11-11 | Fuel reformer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013126624A RU2013126624A (ru) | 2014-12-20 |
RU2573729C2 true RU2573729C2 (ru) | 2016-01-27 |
Family
ID=43414677
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013126624/06A RU2573729C2 (ru) | 2010-11-11 | 2011-11-11 | Установка риформинга топлива |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8701395B2 (ru) |
EP (1) | EP2638259B1 (ru) |
JP (1) | JP6005653B2 (ru) |
KR (1) | KR101866899B1 (ru) |
CN (1) | CN103210193B (ru) |
BR (1) | BR112013011729A2 (ru) |
GB (1) | GB2485362A (ru) |
RU (1) | RU2573729C2 (ru) |
WO (1) | WO2012063081A1 (ru) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2950912B1 (en) | 2013-02-04 | 2016-08-24 | Johnson Matthey Public Limited Company | Exhaust system with a reformer catalyst |
US10815123B2 (en) * | 2016-06-06 | 2020-10-27 | Regents Of The University Of Minnesota | Engine fuel-reforming reactors, systems, and methods |
DE102018109871A1 (de) * | 2018-04-24 | 2019-11-21 | Friedrich Boysen Gmbh & Co. Kg | Abgasanlage |
CN112240258B (zh) * | 2020-09-15 | 2021-11-30 | 东风汽车集团有限公司 | 一种应用于汽油机的燃料改质系统及汽油机动力系统 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10019007A1 (de) * | 1999-04-20 | 2000-11-16 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Emissionsminderung bei Motoren |
WO2004110596A1 (en) * | 2003-06-06 | 2004-12-23 | Umicore Ag & Co. Kg | Process and apparatus for catalytic conversion of hydrocarbons for generating a gas rich in hydrogen |
Family Cites Families (32)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60548B2 (ja) * | 1975-04-07 | 1985-01-08 | 株式会社豊田中央研究所 | 内燃機関の駆動方法 |
GB1530285A (en) * | 1975-07-18 | 1978-10-25 | Secretary Industry Brit | Fuel vaporisers for internal combustion engines |
US4211075A (en) | 1978-10-19 | 1980-07-08 | General Motors Corporation | Diesel engine exhaust particulate filter with intake throttling incineration control |
GB9323597D0 (en) * | 1993-11-16 | 1994-01-05 | Tickford Ltd | Catalyst system for internal combustion engine |
DK57996A (da) * | 1996-05-15 | 1997-11-16 | Silentor As | Lyddæmper |
US5943859A (en) * | 1997-09-18 | 1999-08-31 | Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd. | Natural gas reforming apparatus, oxygen eliminating apparatus provided in the same apparatus, and natural gas reforming apparatus-carrying gas engine |
JP3617276B2 (ja) * | 1997-09-18 | 2005-02-02 | いすゞ自動車株式会社 | 天然ガス改質装置及び該装置を備えたガスエンジン |
JP2000220977A (ja) * | 1999-02-01 | 2000-08-08 | Usui Internatl Ind Co Ltd | 内燃機関用回転蓄熱式熱交換装置 |
DE10009017A1 (de) * | 2000-02-25 | 2001-09-06 | Basf Ag | Geformte Katalysatoren |
JP3685052B2 (ja) * | 2000-11-30 | 2005-08-17 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
DE10118327A1 (de) * | 2001-04-12 | 2002-10-17 | Emitec Emissionstechnologie | Abgassystem |
JP2003083050A (ja) * | 2001-09-07 | 2003-03-19 | Honda Motor Co Ltd | 内燃機関の排気浄化装置 |
JP2003240473A (ja) * | 2002-02-13 | 2003-08-27 | Fuji Seratekku Kk | 熱交換器 |
JP2003293867A (ja) * | 2002-04-01 | 2003-10-15 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料改質ガスエンジン |
JP2006506581A (ja) * | 2002-11-15 | 2006-02-23 | カタリティカ エナジー システムズ, インコーポレイテッド | 希薄燃焼エンジンからのNOx排出を低減するための装置および方法 |
US8037674B2 (en) * | 2003-02-12 | 2011-10-18 | Delphi Technologies, Inc. | System and method of NOx abatement |
JP4039383B2 (ja) * | 2003-10-21 | 2008-01-30 | トヨタ自動車株式会社 | 水素利用内燃機関 |
US20050247050A1 (en) * | 2004-05-05 | 2005-11-10 | Eaton Corporation | Adsorption based ammonia storage and regeneration system |
US7213395B2 (en) * | 2004-07-14 | 2007-05-08 | Eaton Corporation | Hybrid catalyst system for exhaust emissions reduction |
JP4225261B2 (ja) * | 2004-09-27 | 2009-02-18 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の燃料改質方法及び燃料改質装置 |
US20070033929A1 (en) * | 2005-08-11 | 2007-02-15 | Arvinmeritor Emissions Technologies Gmbh | Apparatus with in situ fuel reformer and associated method |
US8209960B2 (en) * | 2006-07-21 | 2012-07-03 | International Engine Intellectual Property Company, Llc | System and method for coupled DPF regeneration and LNT DeNOx |
JP2008031931A (ja) * | 2006-07-28 | 2008-02-14 | Toyota Motor Corp | 排ガス改質装置及び排ガス改質システム |
US8069654B2 (en) * | 2007-01-16 | 2011-12-06 | Eaton Corporation | Optimized rhodium usage in LNT SCR system |
JP2009115064A (ja) * | 2007-11-09 | 2009-05-28 | Toyota Industries Corp | 排ガス浄化装置 |
JP2009138695A (ja) * | 2007-12-10 | 2009-06-25 | Toyota Motor Corp | 内燃機関 |
JP2009191797A (ja) * | 2008-02-15 | 2009-08-27 | Nippon Oil Corp | 排出ガス浄化システム |
JP5018550B2 (ja) * | 2008-02-27 | 2012-09-05 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料改質装置 |
JP2009236016A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の排気浄化システム |
WO2009128407A1 (ja) | 2008-04-17 | 2009-10-22 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化システム |
JP4475344B2 (ja) * | 2008-04-17 | 2010-06-09 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
JP4569690B2 (ja) * | 2008-09-04 | 2010-10-27 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
-
2010
- 2010-11-11 GB GB1019024.7A patent/GB2485362A/en not_active Withdrawn
-
2011
- 2011-05-20 US US13/112,621 patent/US8701395B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2011-11-11 JP JP2013538276A patent/JP6005653B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2011-11-11 CN CN201180054176.XA patent/CN103210193B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2011-11-11 KR KR1020137012935A patent/KR101866899B1/ko active IP Right Grant
- 2011-11-11 WO PCT/GB2011/052205 patent/WO2012063081A1/en active Application Filing
- 2011-11-11 BR BR112013011729A patent/BR112013011729A2/pt not_active Application Discontinuation
- 2011-11-11 EP EP11793479.4A patent/EP2638259B1/en not_active Not-in-force
- 2011-11-11 RU RU2013126624/06A patent/RU2573729C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10019007A1 (de) * | 1999-04-20 | 2000-11-16 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Emissionsminderung bei Motoren |
WO2004110596A1 (en) * | 2003-06-06 | 2004-12-23 | Umicore Ag & Co. Kg | Process and apparatus for catalytic conversion of hydrocarbons for generating a gas rich in hydrogen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20130129205A (ko) | 2013-11-27 |
CN103210193A (zh) | 2013-07-17 |
WO2012063081A1 (en) | 2012-05-18 |
GB201019024D0 (en) | 2010-12-22 |
EP2638259A1 (en) | 2013-09-18 |
KR101866899B1 (ko) | 2018-06-14 |
RU2013126624A (ru) | 2014-12-20 |
JP2013545922A (ja) | 2013-12-26 |
CN103210193B (zh) | 2015-09-09 |
BR112013011729A2 (pt) | 2017-10-10 |
JP6005653B2 (ja) | 2016-10-12 |
GB2485362A (en) | 2012-05-16 |
EP2638259B1 (en) | 2015-04-15 |
US8701395B2 (en) | 2014-04-22 |
US20120117943A1 (en) | 2012-05-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20130216473A1 (en) | Catalytic fuel vaporizer and fuel reformer assembly | |
US10119500B2 (en) | Internal combustion engine having exhaust gas recirculation loop with catalyzed heat exchanger for steam reformation | |
RU2573729C2 (ru) | Установка риформинга топлива | |
US11952931B2 (en) | Exhaust emission control device, internal combustion engine equipped therewith and method for exhaust emission control | |
US20140260203A1 (en) | Gaseous Fuel Spark-Ignited Internal Combustion Engine System | |
US7744664B2 (en) | Compact counterflow fuel reformer | |
RU2591749C2 (ru) | Установка риформинга топлива | |
US20120297752A1 (en) | Engine System With Exhaust-Cooled Fuel Processor | |
US10859040B2 (en) | Internal combustion engine having catalyzed heat exchanger for steam reformation and delivery of hydrogen to a fuel cell | |
US7721681B1 (en) | Hydrocarbon and water hybrid engine | |
CN111677602B (zh) | 一种预防热氧化结焦问题的车载废气柴油重整器 | |
US20040038094A1 (en) | Fuel cell system | |
EP2383223A1 (en) | Hydrocarbon and water hybrid engine | |
CN106495097B (zh) | 一种利用内燃机尾气余热高效重整制氢的装置及使用方法 | |
US11719199B2 (en) | Combustion engine assembly with an ethanol reformer unit | |
TWI397631B (zh) | 動力總成及其應用 | |
JP2023527296A (ja) | 統合型自動車用改質器及び触媒、並びに燃料改質方法 | |
JP2024523078A (ja) | 内燃機関を備えた燃焼力システム | |
KR20200076652A (ko) | 보조 냉각수 저장장치 및 이를 포함하는 에너지 생성 장치 | |
CN102235237A (zh) | 碳氢化合物和水混合发动机 | |
US20130152879A1 (en) | Fuel Processor With Mounting Manifold |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201112 |