SE509787C2 - Device and process for catalytic exhaust gas purification with hydrogen supply - Google Patents

Device and process for catalytic exhaust gas purification with hydrogen supply

Info

Publication number
SE509787C2
SE509787C2 SE9702757A SE9702757A SE509787C2 SE 509787 C2 SE509787 C2 SE 509787C2 SE 9702757 A SE9702757 A SE 9702757A SE 9702757 A SE9702757 A SE 9702757A SE 509787 C2 SE509787 C2 SE 509787C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
hydrogen
engine
catalyst
air
exhaust system
Prior art date
Application number
SE9702757A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE9702757L (en
SE9702757D0 (en
Inventor
Lennart Andersson
Ingemar Gottberg
Jan Roger Linna
Goeran Wirmark
Original Assignee
Volvo Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volvo Ab filed Critical Volvo Ab
Priority to SE9702757A priority Critical patent/SE509787C2/en
Publication of SE9702757D0 publication Critical patent/SE9702757D0/en
Priority to EP98934110A priority patent/EP1009923A1/en
Priority to PCT/SE1998/001396 priority patent/WO1999004145A1/en
Priority to JP2000503329A priority patent/JP2001510260A/en
Publication of SE9702757L publication Critical patent/SE9702757L/en
Publication of SE509787C2 publication Critical patent/SE509787C2/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0639—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels
    • F02D19/0642—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels at least one fuel being gaseous, the other fuels being gaseous or liquid at standard conditions
    • F02D19/0644—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels at least one fuel being gaseous, the other fuels being gaseous or liquid at standard conditions the gaseous fuel being hydrogen, ammonia or carbon monoxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F01N3/2033—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using a fuel burner or introducing fuel into exhaust duct
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/08—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels
    • F02D19/081—Adjusting the fuel composition or mixing ratio; Transitioning from one fuel to the other
    • 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
    • F01N2610/04—Adding substances to exhaust gases the substance being hydrogen
    • 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
    • F01N2610/08—Adding substances to exhaust gases with prior mixing of the substances with a gas, e.g. air
    • 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
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Abstract

The invention relates to an arrangement for reducing harmful emissions from an internal combustion engine (1) by rapid heating-up of an exhaust gas catalyst (9) which is arranged in an exhaust system (8) belonging to said engine (1), comprising means (11, 16) of supplying hydrogen and means (21; 11, 13) of supplying air to the exhaust system (8) upstream of said catalyst (9), the mixture of hydrogen and air giving rise to spontaneous exothermic combustion in association with the catalyst (9), and also a control unit (5) for controlling the functioning of said means (11, 13, 16, 21). The invention is characterized in that said control unit (5) is adapted to control the supply of air and hydrogen to the exhaust system in connection with starting the engine (1) for a period of time (t) that lasts at least until the exhaust gas catalyst (9) has reached a limit temperature at which its functioning is not hampered by CO or HC poisoning. The invention also relates to a procedure for such reduction in harmful emissions. A short heating-up time for the catalyst (9) is achieved by means of the invention.

Description

is 509 787 2 Fastän dagens trevägskatalysatorer normalt har en mycket hög reningsgrad som starkt begränsar utsläppen av skadliga föroreningar i atmosfären finns idag krav på ytterligare sänkningar av sådana utsläpp. Dessa krav härstammar bland annat från allt strängare lagstiftning i olika länder, med krav på extremt låga utsläpp av NO,-, CO- och HC- föreningar. is 509 787 2 Although today's three-way catalysts normally have a very high degree of purification that strongly limits emissions of harmful pollutants into the atmosphere, there are today demands for further reductions in such emissions. These requirements stem from, among other things, increasingly stringent legislation in various countries, with requirements for extremely low emissions of NO, CO and HC compounds.

En svårighet i samband med dagens trevägskatalysatorer hänför sig till det faktum att de måste värmas upp till en viss tändtemperatur (den s.k. "light-off-temperaturen") vid vilken den kan tillhandahålla en optimal reningsfunktion.A difficulty associated with today's three-way catalysts relates to the fact that they must be heated to a certain ignition temperature (the so-called "light-off temperature") at which it can provide an optimal purification function.

I synnerhet är avgasutsläppen relativt höga under den inledande uppvärmningsfasen hos en förbränningsmotor efter start. Vid temperaturer under tändtemperaturen sker således inte de erforderliga katalytiska reaktionerna i tillräck- ligt hög grad. Tändtemperaturen kan definieras som den temperatur vid vilken katalysatorn tillhandahåller 50% arbetar med omvandlings grad . Moderna katalysatorer tändtemperaturer på c:a 200° C till 300° C.In particular, the exhaust emissions are relatively high during the initial heating phase of an internal combustion engine after starting. Thus, at temperatures below the ignition temperature, the required catalytic reactions do not occur to a sufficient degree. The ignition temperature can be defined as the temperature at which the catalyst provides 50% working with degree of conversion. Modern catalysts ignition temperatures of about 200 ° C to 300 ° C.

För att reducera mängden skadliga utsläpp under den inledande uppvärmningsfasen har ett flertal lösningar föreslagits. Många av dessa lösningar är baserade på att tiden som förflyter tills tändtemperaturen uppnås förkortas genom att höja temperaturen i katalysatorn så fort som möjligt. Ett sätt för snabb uppvärmning av en trevägskatalysator är att utnyttja en elektriskt uppvärmbar katalysator som kan inrättas så att den värms upp via ström som tillförs från ett batteri. En väsentlig nackdel med denna metod är att den kräver en mycket hög tillförsel av ström. Detta gäller särskilt i startförloppet för förbränningsmotorn, där ju fordonet har ett särskilt högt strömbehov (för att t.ex. fordonets Startmotor, eluppvärmda rutor och säten skall kunna aktiveras). Normalt krävs således ett särskilt kraftfullt dimensionerat kraftförsörj- _5Ûg â87,wW 3 ningssystem hos fordonet om en sådan elektriskt uppvärmbar katalysator skall kunna utnyttjas. Ett ytterligare problem i samband med en elektriskt uppvärmbar katalysator är att det finns en risk att dess livslängd blir' begränsad.In order to reduce the amount of harmful emissions during the initial heating phase, a number of solutions have been proposed. Many of these solutions are based on shortening the time that elapses until the ignition temperature is reached by raising the temperature in the catalyst as quickly as possible. One way of rapidly heating a three-way catalyst is to utilize an electrically heatable catalyst that can be arranged to be heated via current supplied from a battery. A significant disadvantage of this method is that it requires a very high supply of power. This is especially true in the starting process for the internal combustion engine, where the vehicle has a particularly high power requirement (so that, for example, the vehicle's starter motor, electrically heated windows and seats can be activated). Thus, a particularly powerful dimensioned power supply system of the vehicle is normally required if such an electrically heatable catalyst is to be utilized. A further problem associated with an electrically heatable catalyst is that there is a risk that its life will be limited.

Dessutom leder det höga kraftbehovet till en relativt hög belastning på motorn, vilket kan ge förhöjda emissioner och förhöjd bränsleförbrukning.In addition, the high power requirement leads to a relatively high load on the engine, which can lead to increased emissions and increased fuel consumption.

Ett annat sätt att förkorta tiden som förflyter tills trevägskatalysatorn når sin tändtemperatur är att utnyttja en separat, mindre startkatalysator som placeras uppströns den ordinarie trevägskatalysatorn. Med lämplig placering och utformning av startkatalysatorn fås (pà grund av den exoterma reaktionen) en förhöjd temperatur av avgaserna som strömmar genon1den:nedströns placerade trevägskatalysatorn.Another way to shorten the time that elapses until the three-way catalyst reaches its ignition temperature is to use a separate, smaller starting catalyst that is placed upstream of the ordinary three-way catalyst. With the appropriate location and design of the starting catalyst, (due to the exothermic reaction) an elevated temperature of the exhaust gases flowing through the downstream three-way catalyst is obtained.

Dessutom bidrar startkatalysatorn till minskade emissioner från det kompletta katalysatorsystemet. En nackdel ned denna metod är dock att den uppströms placerade start- katalysatorn kan påverka motorns yttre gasväxling på ett negativt sätt. Dessutom arrangeras normalt en sådan startkatalysator relativt nära motorn, vilket kan medföra problem avseende åldring till följd av de höga temperaturer som normalt råder i närheten av motorn.In addition, the starting catalyst contributes to reduced emissions from the complete catalyst system. A disadvantage of this method, however, is that the upstream catalytic converter can affect the engine's external gas exchange in a negative way. In addition, such a starting catalyst is normally arranged relatively close to the engine, which can cause aging problems due to the high temperatures which normally prevail in the vicinity of the engine.

En ytterligare nætod för förkortning av trevägskataly- satorns tändtid är att senarelägga tändtidpunkten för motorn, vilket ger en ökning av avgastemperaturen och en minskning av emissionerna. En nackdel med denna metod är att den ger upphov till en relativt hög bränsleförbrukning.An additional net method for shortening the ignition time of the three-way catalytic converter is to delay the ignition timing of the engine, which results in an increase in the exhaust gas temperature and a reduction in emissions. A disadvantage of this method is that it gives rise to a relatively high fuel consumption.

Dessutonl finns en risk för partiella. misständningar i motorn om. förbränningen inte sker på ett tillräckligt snabbt och robust vis. Detta kan i sin tur leda till försämrad körbarhet och förhöjda emissioner. trevägs- En ytterligare -nætod för förkortning av katalysatorns tändtid är att låta en brännbar gas strömma ü 509 787 4 mot trevägskatalysatorn och antändas med hjälp av en särskild tändanordning. På så vis fås en effektiv och snabb uppvärmning av katalysatorn. En nackdel med denna metod är att den kräver en särskild tändanordning, vilket i sin tur skapar problem avseende pålitlighet och tillför en extra kostnad vid ~tillverkningen av fordonet. Dessutom leder denna metod till en mycket hög termisk belastning på den katalytiska beläggningen i katalysatorn (s.k. termochock), vilket kan leda till en begränsad livslängd för katalysatorn.In addition, there is a risk of partial. misfires in the engine if. the combustion does not take place in a sufficiently fast and robust manner. This in turn can lead to reduced driveability and increased emissions. A three-way method of shortening the ignition time of the catalyst is to allow a combustible gas to flow towards the three-way catalyst and to ignite by means of a special igniter. In this way, an efficient and fast heating of the catalyst is obtained. A disadvantage of this method is that it requires a special ignition device, which in turn creates problems regarding reliability and adds an extra cost in the manufacture of the vehicle. In addition, this method leads to a very high thermal load on the catalytic coating in the catalyst (so-called thermochock), which can lead to a limited life of the catalyst.

Vidare kan trevägskatalysatorn fås att nå sin tändtempe- ratur snabbt genom att låta en gas tillåts förbrännas spontant (d.v.s. utan någon särskild tändanordning) i nära anslutning till trevägskatalysatorn. Ett system som utnyttjar denna princip visas i patentdokumentet WO 96/11330. I enlighet med detta system genereras vätgas ombord på fordonet med hjälp av en särskild elektrolys- anordning. Vätgasen tillförs till en punkt uppströms trevägskatalysatorn, tillsammans med ett tillskott av luft som matas från en sekundärluftpump. Genom att låta vätet förbrännas spontant tillsammans med luft i nära anslutning till trevägskatalysatorn kan en snabb uppvärmning av trevägskatalysatorn erhållas.Furthermore, the three-way catalyst can be made to reach its ignition temperature quickly by allowing a gas to burn spontaneously (i.e. without any special ignition device) in close proximity to the three-way catalyst. A system utilizing this principle is disclosed in patent document WO 96/11330. In accordance with this system, hydrogen is generated on board the vehicle by means of a special electrolysis device. The hydrogen gas is supplied to a point upstream of the three-way catalytic converter, together with an addition of air fed from a secondary air pump. By allowing the hydrogen to burn spontaneously together with air in close proximity to the three-way catalyst, a rapid heating of the three-way catalyst can be obtained.

Fastän systemet enligt WO 96/11330 i princip ger en tillfredsställande funktion är det dock behäftat med vissa nackdelar. Främst kan noteras att detta kända system inte tar hänsyn till att en mängd olika parametrar hos trevägskatalysatorn och motorsystemet i övrigt måste optimeras om man skall kunna erhålla en fullgod funktion vid uppvärmningen av trevägskatalysatorn, d.v.s. för att dess tändtemperatur skall kunna uppnås snabbt och under alla rådande omständigheter. Dessutom medför detta kända arrangemang en viss risk för flambildning i anslutning till is 5o9'7à7 katalysatorn. En ytterligare nackdel är att det förutsätter lufttillförsel med hjälp av en separat sekundärluftspuznp.Although the system according to WO 96/11330 in principle provides a satisfactory function, it is, however, encumbered with certain disadvantages. It can mainly be noted that this known system does not take into account that a number of different parameters of the three-way catalyst and the engine system in general must be optimized if one is to be able to obtain a satisfactory function in the heating of the three-way catalyst, i.e. in order to reach its ignition temperature quickly and in all prevailing circumstances. In addition, this known arrangement entails a certain risk of flame formation in connection with the ice 5o9'7à7 catalyst. A further disadvantage is that it requires air supply by means of a separate secondary air pump.

Ett ytterligare problem som kan uppstå i samband med avgasrening med hjälp av en katalysator är att vid en viss typ av gassammansättning leder närvaron av HC, CO och vissa andra substanser till förgiftning av de aktiva sätena på katalysatorn. Denna förgiftning konstrollerar till stor del tändtemperaturen, vilken som ovan nämnts är av storleks- ordningen 200-300° C, vilket gäller vid normal vätehalt i avgaserna (av storleksordningen < 1%), medan tänd- temperaturen är cza 100-130° C vid förhöjd vätehalt (minst c:a 4%) . nEnoGöRELsE rön UPPFINNINGEN: Ändamålet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en förbättrad anordning för minskning av skadliga utsläpp från en förbränningsmotor, vilken på ett optimalt sätt tillhandahåller en tills en trevägskatalysator uppnår sin tändtemperatur. Detta ändamål uppnås medelst en anordning, vars kännetecknande särdrag framgår av efterföljande patentkrav l. Nämnda ändamål uppnås också medelst ett förfarande, vars kännetecknande särdrag framgår av efterföljande patentkrav 14. förkortning av tiden Uppfinningen är avsedd för minskning av skadliga utsläpp från en förbränningsmotor genom snabb uppvärmning av en avgaskatalysator som är anordnad i ett avgassystem hörande till nämnda motor. Uppfinningen innefattar medel för tillförsel av väte och medel för tillförsel av luft till avgassystemet, uppströms nämnda katalysator, varvid blandningen av väte och luft ger upphov till spontan exotermisk förbränning i anslutning till katalysatorn.A further problem which may arise in connection with exhaust gas purification by means of a catalyst is that in a certain type of gas composition the presence of HC, CO and certain other substances leads to poisoning of the active sites on the catalyst. This poisoning largely controls the ignition temperature, which as mentioned above is of the order of 200-300 ° C, which applies to normal hydrogen content in the exhaust gases (of the order of <1%), while the ignition temperature is about 100-130 ° C at elevated hydrogen content (at least about 4%). THE INVENTION OF THE INVENTION: The object of the present invention is to provide an improved device for reducing harmful emissions from an internal combustion engine, which optimally provides one until a three-way catalyst reaches its ignition temperature. This object is achieved by means of a device, the characterizing features of which are set out in the following claim 1. The said object is also achieved by means of a method, the characterizing features of the following claim 14. shortening of the time The invention is intended for reducing harmful emissions from an internal combustion engine of an exhaust catalyst arranged in an exhaust system belonging to said engine. The invention comprises means for supplying hydrogen and means for supplying air to the exhaust system, upstream of said catalyst, the mixture of hydrogen and air giving rise to spontaneous exothermic combustion in connection with the catalyst.

Uppfinningen innefattar också en styrenhet för styrning av funktionen hos nämnda medel. Uppfinningen kännetecknas av att nämnda inrättad för styrenhet är styrning av 3 509 787 6 tillförseln av luft och väte till avgassystemet i anslutning till start av motorn under en tidsperiod som åtminstone löper tills avgaskatalysatorn har nått en gränstemperatur där dess funktion inte hämmas av CO- eller HC-förgiftning. Genom noggrann optimering av uppfinningen uppnås en kort uppvärmningstid för katalysatorn.The invention also comprises a control unit for controlling the function of said means. The invention is characterized in that said device for control unit is control of the supply of air and hydrogen to the exhaust system in connection with the start of the engine for a period of time which runs at least until the exhaust catalyst has reached a limit temperature where its function is not inhibited by CO or HC. -poisoning. By carefully optimizing the invention, a short heating time for the catalyst is achieved.

Ett ytterligare ändamål med tillhandahålla ett stabilt startförlopp hos en motor under det att utsläppen av CO och HC-föreningar huvudsakligen elimineras. I enlighet med en föredragen utföringsform av uppfinningen är att uppfinningen kan detta ändamål uppnås genom att tillhandahålla vätetillförsel på motorns insugssida under startförloppet, d.v.s. innan något flytande bränsle tillförs motorn. Med begreppet “flytande bränsle" menas det för motorn normala kolväte-baserade bränslet, vilket för närvarande på de flesta marknader utgörs av bensin eller alkohol-bensinblandningar.A further object is to provide a stable starting process of an engine while substantially eliminating the emissions of CO and HC compounds. According to a preferred embodiment of the invention is that the invention can be achieved this object by providing hydrogen supply on the intake side of the engine during the starting process, i.e. before any liquid fuel is added to the engine. The term "liquid fuel" means the normal hydrocarbon-based fuel for the engine, which at present in most markets consists of petrol or alcohol-petrol mixtures.

Fördelaktiga utföringsformer av uppfinningen framgår av de efterföljande beroende patentkraven.Advantageous embodiments of the invention appear from the following dependent claims.

FIGURBESKRIVNING: Uppfinningen skall i det följande närmare förklaras med hänvisning till. ett föredraget. utföringsexempel och de bifogade ritningarna, där figur 1 visar ett principellt schema av ett arrangemang med en förbränningsmotor, vid vilken den före- _ liggande uppfinningen kan utnyttjas, och figur 2 visar en alternativ utföringsform av uppfinningen.DESCRIPTION OF THE DRAWINGS: The invention will be explained in more detail below with reference to. a preferred. exemplary embodiments and the accompanying drawings, in which Figure 1 shows a schematic diagram of an arrangement with an internal combustion engine, in which the present invention can be used, and Figure 2 shows an alternative embodiment of the invention.

FÖREDRAGNA Urrönmosrommn: is ~bränsletank så att en i varje 5o9ï7šï 7 I figur 1 visas i schematisk form ett arrangemang enligt den föreliggande uppfinningen. Enligt' en föredragen utföringsform är uppfinningen anordnad i anslutning till en förbränningsmotor 1 i form av en konventionell bensinmotor.PREFERRED Urine moss compartments: ice ~ fuel tank so that one in each Figure 1 shows in schematic form an arrangement according to the present invention. According to a preferred embodiment, the invention is arranged in connection with an internal combustion engine 1 in the form of a conventional petrol engine.

Motorn 1 matas på sedvanligt vis med inströmande luft via ett luftinlopp 2. Vidare är motorn 1 försedd med ett antal (t.ex. fyra) cylindrar 3 samt ett motsvarande antal insprutningsanordningar 4 för bränsle. Respektive insprutningsanordning 4 är elektriskt ansluten till en central styrenhet 5. Mängden luft som tillförs motorn 1 regleras på känt sätt med hjälp av en gastrottel 6.The engine 1 is fed in the usual way with inflowing air via an air inlet 2. Furthermore, the engine 1 is provided with a number (eg four) cylinders 3 and a corresponding number of injection devices 4 for fuel. The respective injection device 4 is electrically connected to a central control unit 5. The amount of air supplied to the engine 1 is regulated in a known manner by means of a gas throttle 6.

Styrenheten 5 är företrädesvis datorbaserad och är inrättad att på känt sätt styra bränsletillförseln till respektive insprutningsanordning 4 med bränsle från en (ej visad) ögonblick avpassad luft/bränsleblandning matas till motorn 1. Motorn l enligt utföringsformen är utformad enligt typen "multi-point“- insprutning, där den korrekta mängden bränsle till motorn 1 på känt sätt kan tillföras individuellt till respektive cylinder 3.The control unit 5 is preferably computer-based and is arranged to control the fuel supply to the respective injection device 4 in a known manner with fuel from a moment / air mixture (not shown) adapted to the engine 1. The engine 1 according to the embodiment is designed according to the type "multi-point" - injection, where the correct amount of fuel to the engine 1 can be supplied individually to the respective cylinder 3 in a known manner.

Avgaserna från motorn 1 leds ut från cylindrarna 3 via ett grenrör 7 och vidare till ett avgasrör 8 som är anslutet till grenröret 7. Längre nedströms längs avgasröret 8 finns en avgaskatalysator 9 anordnad, vilken utgörs av en konventionell trevägskatalysator för reducering av NO;-och HC-föreningar samt CO, vilket sker genom kända katalytiska reaktioner.The exhaust gases from the engine 1 are led out of the cylinders 3 via a manifold 7 and further to an exhaust pipe 8 which is connected to the manifold 7. Further downstream along the exhaust pipe 8 there is an exhaust catalyst 9 arranged, which consists of a conventional three-way catalyst for reducing NO; HC compounds as well as CO, which occurs through known catalytic reactions.

Under drift av motorn 1 är styrenheten 5 inrättad att styra luft/bränsleblandningen till motorn 1 så att den i varje ögonblick anpassas till aktuellt driftsförhållande. För detta ändamål innefattar systemet åtminstone en sensor för detektering av syrekoncentrationen i avgaserna. I figuren visas en sensor 10 som företrädesvis är av typen lambdasond is 509 787 8 och är ansluten till styrenheten 5 via en elektrisk Sensorn 10 är företrädesvis placerad i avgasröret 8, uppströms katalysatorn 9. Styrningen av anslutning . motorn 1 sker på i huvudsak känt sätt i beroende av olika parametrar som återspeglar motorns 1 och det aktuella fordonets driftstillstånd. Exempelvis kan motorstyrningen ske i beroende av aktuellt gaspådrag, motorns varvtal, mängden luft till motorn och syrekoncentrationen i avgaserna .During operation of the engine 1, the control unit 5 is arranged to control the air / fuel mixture to the engine 1 so that it is adapted to the current operating condition at any moment. For this purpose, the system comprises at least one sensor for detecting the oxygen concentration in the exhaust gases. The figure shows a sensor 10 which is preferably of the lambda probe type 509 787 8 and is connected to the control unit 5 via an electrical The sensor 10 is preferably placed in the exhaust pipe 8, upstream of the catalyst 9. The control of connection. the engine 1 takes place in a substantially known manner depending on various parameters which reflect the operating condition of the engine 1 and the vehicle in question. For example, the engine control can take place depending on the current throttle, the engine speed, the amount of air to the engine and the oxygen concentration in the exhaust gases.

Motorn 1 som visas i figuren är av fyrcylindrigt slag. Det skall dock noteras att uppfinningen kan utnyttjas vid motorer med olika cylinderantal och cylinderkonfigura- tioner. Dessutom kan uppfinningen i princip också utnyttjas vid s.k. "single-point'-insprutning, där en enda bränsle- motorns insprutningsanordning finns placerad i insugningsrör.The engine 1 shown in the figure is of a four-cylinder type. It should be noted, however, that the invention can be used with engines with different cylinder numbers and cylinder configurations. In addition, the invention can in principle also be used in so-called "single-point" injection, where the injection device of a single fuel engine is located in the intake manifold.

Enligt uppfinningen kan motorn 1 förses med vätgas från en vätgasbehållare 11. Tillförsel av väte till motorns inloppssida sker via en första vätgasledning 12 som mynnar i luftinloppet 2 och styrs med hjälp av en första ventil 13 som företrädesvis är elektriskt styrbar och för detta ändamål är ansluten till styrenheten 5. Vidare kan även avgassidan av motorn 1 matas med vätgas från behållaren 11.According to the invention, the engine 1 can be supplied with hydrogen from a hydrogen container 11. Supply of hydrogen to the inlet side of the engine takes place via a first hydrogen line 12 which opens into the air inlet 2 and is controlled by means of a first valve 13 which is preferably electrically controllable and connected for this purpose. to the control unit 5. Furthermore, the exhaust side of the engine 1 can also be fed with hydrogen gas from the container 11.

Detta sker via en andra vätgasledning 15 som mynnar i avgasröret 8. Vätetillförseln till avgassidan styrs med hjälp av en andra ventil 16 som företrädesvis också är elektriskt styrbar och därför ansluten till styrenheten 5.This takes place via a second hydrogen line 15 which opens into the exhaust pipe 8. The hydrogen supply to the exhaust side is controlled by means of a second valve 16 which is preferably also electrically controllable and therefore connected to the control unit 5.

Det väte som avses tillföras luftinloppet 2 och/eller avgasröret 8 genereras företrädesvis på fordonet med hjälp av en särskild elektrolysanordning 17 som är ansluten till vätgasbehållaren 11 via en ytterligare ledning 18. En behållare för vatten 19 är vidare ansluten tlil elektrolysanordningen 17 via en ytterligare ledning 20. is 509 787 9 Arrangemanget för generering av vätgas via elektrolys visas endast schematiskt i figuren. Sådan generering av vätgas är dock i sig förut känd, t.ex. genom patentdokumentet WO 96/11330, och beskrivs därför inte i detalj här. Det kan dock konstateras att vätgas under tryck genereras med hjälp av elektrolysanordningen 17 samt lagras i behållaren 11 tills den via någon av ventilerna 13, 16 matas till motorns 1 inlopp och/eller avgassystem.The hydrogen intended to be supplied to the air inlet 2 and / or the exhaust pipe 8 is preferably generated on the vehicle by means of a special electrolyser device 17 which is connected to the hydrogen tank 11 via a further line 18. A tank for water 19 is further connected to the electrolyzer 17 via a further line 20. is 509 787 9 The arrangement for generating hydrogen via electrolysis is shown only schematically in the figure. However, such generation of hydrogen gas is known per se, e.g. through patent document WO 96/11330, and is therefore not described in detail here. However, it can be stated that hydrogen gas under pressure is generated by means of the electrolysis device 17 and stored in the container 11 until it is fed via one of the valves 13, 16 to the inlet and / or exhaust system of the engine 1.

Under drift av motorn l är företrädesvis elektrolys- anordningen 17 aktiverad, vilket innebär att väte konuner att genereras och lagras under tryck i behållaren 11.During operation of the engine 1, the electrolysis device 17 is preferably activated, which means that hydrogen can be generated and stored under pressure in the container 11.

Styrenheten 5 är vidare inrättad att vid vissa förut- bestämda driftsförhållandenlför motorn 1 (företrädesvis när motorn är kall och katalysatorn således behöver värmas till sin tändtemperatur så snabbt som möjligt) öppna ventilen 16 och mata väte till en punkt uppströms katalysatorn 9.The control unit 5 is further arranged to open the valve 16 and supply hydrogen to a point upstream of the catalyst 9 under certain predetermined operating conditions for the engine 1 (preferably when the engine is cold and the catalyst thus needs to be heated to its ignition temperature as quickly as possible).

Vidare är uppfinningen så inrättad för tillförsel av luft till avgassystemet 8, för blandning med nämnda väte så att en brännbar gasblandning bildas. För detta ändamål är styrenheten 5 inrättad att styra motorns 1 funktion så att en viss mängd överskottssyre genereras i den avgasblandning som strömmar genom katalysatorn 9. Ett sätt att erhålla denna lufttillförsel är att driva motorn 1 med i huvudsak endast väte, vilket då företrädesvis sker under en viss tidsperiod i anslutning till start av motorn 1. Enligt förbränningsteknik som i sig är känd medger vätetillförseln att förbränningen kan styras mot magerdrift, varvid en mager bränsle/luftblandning förbränns så att ett syreöverskott uppstår på avgassidan, närmare bestämt en avgasblandning som innehåller en syrehalt på 4% eller mer.Furthermore, the invention is so arranged for supplying air to the exhaust system 8, for mixing with said hydrogen so that a combustible gas mixture is formed. For this purpose, the control unit 5 is arranged to control the function of the engine 1 so that a certain amount of excess oxygen is generated in the exhaust gas mixture flowing through the catalyst 9. One way to obtain this air supply is to drive the engine 1 with substantially only hydrogen, which then preferably takes place during a certain period of time in connection with starting the engine 1. According to combustion technology which is known per se, the hydrogen supply allows the combustion to be controlled against lean operation, whereby a lean fuel / air mixture is burned so that an excess of oxygen occurs on the exhaust side, more specifically an exhaust mixture containing an oxygen content of 4% or more.

Ett annat sätt att erhålla en tillförsel av luft till avgassystemet är att utnyttja en särskild sekundärluftspump 21, som då är inrättad att mata luft till en punkt längs väteledningen 15, via en luftledning 22. Luftpumpen 21 är is 509 787 elektriskt ansluten till styrenheten 5. Enligt vad som komer att beskrivas i detalj nedan är styrenheten 5 inrättad att vid driftsförhållanden luftpumpen 21. Vidare är luftledningen 22 inrättad att utmynna i vätgasledningen 15 vid en punkt som företrädesvis ligger strax nedströms ventilen 16. På så vis kan en första sammanblandning av luft och väte ske innan gasblandningen vissa' aktivera når avgasröret 8, vilket ger en homogen gasblandning.Another way of obtaining a supply of air to the exhaust system is to use a special secondary air pump 21, which is then arranged to supply air to a point along the hydrogen line 15, via an air line 22. The air pump 21 is electrically connected to the control unit 5. As will be described in detail below, the control unit 5 is arranged that under operating conditions the air pump 21. Furthermore, the air line 22 is arranged to open into the hydrogen line 15 at a point which is preferably just below the valve 16. In this way a first mixture of air and hydrogen occurs before the gas mixture some 'activates' reaches the exhaust pipe 8, which gives a homogeneous gas mixture.

Luften väteassisterad nmgerdrift av motorn eller med hjälp av luftpumpen 21) kommer att blandas med vätet som tillförts via ledningen 15. Detta ger i sin tur upphov till spontan exotermisk förbränning i anslutning till katalysatorn 9.The air hydrogen-assisted operation of the engine or by means of the air pump 21) will be mixed with the hydrogen supplied via the line 15. This in turn gives rise to spontaneous exothermic combustion in connection with the catalyst 9.

Detta leder till en uppvärmning som i sin tur gör att katalysatorn 9 snabbt värms upp till sin tändtemperatur. som tillförs avgassystemet (antingen genom en Såsom nämnts ovan är arrangemanget enligt uppfinningen företrädesvis inrättat så att vätgas kan matas till motorns 1 insugssida. Närmare bestämt kan sådan vätetillförsel ske under de första sekunderna efter start av motorn 1. I detta skede tillförs således företrädesvis enbart väte, d.v.s. utan någon samtidig tillförsel av flytande bränsle (som normalt utgörs lämplig alkohol- bensinblandning). Härigenom uppnås ett flertal fördelar.This leads to a heating which in turn causes the catalyst 9 to heat up rapidly to its ignition temperature. As mentioned above, the arrangement according to the invention is preferably arranged so that hydrogen gas can be fed to the intake side of the engine 1. More specifically, such hydrogen supply can take place during the first seconds after starting the engine 1. Thus, at this stage, only hydrogen is preferably supplied. , ie without any simultaneous supply of liquid fuel (which normally constitutes a suitable alcohol-petrol mixture), thereby achieving a number of advantages.

Främst kan noteras att utsläppen av CO, C02 och HC- föreningar från motorn 1 i det närmaste kan elimineras under denna fas. Genom vätgastillförseln åstadkommes också ett mycket stabilt startförlopp för nwtorn, inte minst under kallstarter. Dessutom fås en enkel lambdareglering eftersom mängden tillfört syre inte behöver regleras med särskilt hög noggrannhet. av bensin eller en I det fall att motorn 1 under själva startförloppet drivs med enbart vätgas är företrädesvis styrenheten 5 så inrättad att flytande bränsle gradvis tillförs under det is 5b9å?s7: ll att tillförseln av väte gradvis stryps. Denna infasning av det flytande bränslet aktiveras vid en viss tidpunkt efter start av motorn 1.It can mainly be noted that the emissions of CO, CO2 and HC compounds from engine 1 can be virtually eliminated during this phase. The hydrogen supply also provides a very stable starting process for the tower, not least during cold starts. In addition, a simple lambda control is obtained because the amount of added oxygen does not need to be regulated with particularly high accuracy. of petrol or a In the case that the engine 1 during the actual starting process is operated with only hydrogen gas, the control unit 5 is preferably arranged so that liquid fuel is gradually supplied under the ice 5b9å? s7: ll that the supply of hydrogen is gradually restricted. This phasing in of the liquid fuel is activated at a certain time after starting the engine 1.

Uppfinningens funktion kommer nu att beskrivas i detalj.The function of the invention will now be described in detail.

Vid start av motorn 1, när katalysatorn 9 är kall, är det av yttersta vikt att katalysatorn 9 värms upp så snabbt som möjligt, så att den därigenom når sin tändtemperatur snabbt. Enligt uppfinningen kan denna snabba uppvärmning uppnås på flera sätt. Enligt en första utföringsform kan uppfinningen utnyttjas under ett “pre-crank“-förlopp, d.v.s. enligt ett förlopp som initieras innan motorn 1 har startats. Detta "pre-crank”-förlopp kan företrädesvis initieras med hjälp av en särskild närvarosensor, t.ex. i form av en strömbrytare 23 som känner av förarens närvaro i det fordon där uppfinningen utnyttjas och som för detta ändamål kan vara anordnad i en dörr (visas ej) i fordonet.When starting the engine 1, when the catalyst 9 is cold, it is of utmost importance that the catalyst 9 is heated as quickly as possible, so that it thereby reaches its ignition temperature quickly. According to the invention, this rapid heating can be achieved in several ways. According to a first embodiment, the invention can be used during a "pre-crank" process, i.e. according to a process initiated before the engine 1 has been started. This "pre-crank" process can preferably be initiated by means of a special presence sensor, for example in the form of a switch 23 which senses the driver's presence in the vehicle in which the invention is used and which for this purpose can be arranged in a door. (not shown) in the vehicle.

Denna strömbrytare 23 är då elektriskt ansluten till styrenheten 5. När fordonets förare komer för att starta bilen och öppnar den aktuella dörren komer en signal att utfärdas från strömbrytaren 23 till styrenheten 5. Detta medför att styrenheten S initierar matning av väte från vätebehållaren ll. Samtidigt aktiveras även luftpumpen 21 av styrenheten 5, för matning av luft. Genom att styrenheten 5 också sätter ventilen 16 i ett öppet läge komer väte och luft att blandas i den nedströms belägna delen av väteledningen 15. Denna gasblandning kommer att förbrännas under värmeutveckling. Företrädesvis styrs tillförseln av vätgas till avgassidan så att den uppgår till 0-28% av den totala (räknat i volymsprocent), företrädesvis 3-18%. Det har visat sig att en sådan andel väte i gasblandningen i avgasröret 8 ger en kraftig uppvärmning av det uppströms belägna ändavsnittet av katalysatorn 9, vilket möjliggör en snabb uppvärmning av katalysatorn 9. gasmängden 3 509 787 12 Alternativt kan andra typer av närvarosensorer utnyttjas för att detektera närvaro av fordonets förare och för initiering av “pre-cranJv-förloppet vid detekterad närvaro.This switch 23 is then electrically connected to the control unit 5. When the driver of the vehicle comes to start the car and opens the relevant door, a signal will be issued from the switch 23 to the control unit 5. This causes the control unit S to initiate supply of hydrogen from the hydrogen container 11. At the same time, the air pump 21 is also activated by the control unit 5, for supplying air. Because the control unit 5 also puts the valve 16 in an open position, hydrogen and air will be mixed in the downstream part of the hydrogen line 15. This gas mixture will be combusted during heat generation. Preferably, the supply of hydrogen to the exhaust gas side is controlled so that it amounts to 0-28% of the total (calculated in volume percentage), preferably 3-18%. It has been found that such a proportion of hydrogen in the gas mixture in the exhaust pipe 8 gives a strong heating of the upstream end section of the catalyst 9, which enables a rapid heating of the catalyst 9. The amount of gas 3 509 787 12 Alternatively, other types of presence sensors can be used to detect the presence of the driver of the vehicle and to initiate the pre-cranJv process at the detected presence.

Exempelvis kan en kapaoitiv närvarosensor utnyttjas, vilket är en typ av sensor där ledande element anordnas i anslutning till förarsätet och inrättas så att de bildar en viss kapacitans vars värde kan detekteras med en särskild mätenhet. På så vis kan vissa förutbestämda värden hos nämnda kapacitans svara.mot närvaro respektive icke närvaro i sätet. Vid detekterad närvaro kan då "pre-crank'- förloppet enligt ovan aktiveras.For example, a capacitive presence sensor can be used, which is a type of sensor where conductive elements are arranged adjacent to the driver's seat and arranged so as to form a certain capacitance whose value can be detected with a special measuring unit. In this way, certain predetermined values of said capacitance can correspond to presence and non-presence in the seat, respectively. In the event of a detected presence, the "pre-crank" process as above can then be activated.

Under “pre-crank'-förloppet kommer således blandningen av väte och luft att förbrännas i anslutning till katalysatorn Q innan motorn 1 startas, vilket gör att katalysatorn 9 snabbt kan värmas upp. Eftersom inget flytande bränsle (och således inga kolväten) ännu har matats till motorn 1 under detta förlopp kommer ingen kolmonoxid (CO) att matas genom avgassystemet. Detta medför att det inte föreligger någon risk för CO-förgiftning av katalysatorn 9, vilket annars i hög grad kan påverka tändtemperaturen, enligt vad som förklarats ovan. CO-förgiftning kan således elimineras om katalysatorn värms "pre-crank"-förlopp åtminstone till en gränstemperatur TG där de aktiva sätena inte förgiftas. För katalysatorer av den typ som normalt används i fordonssamanhang är denna gränstemperatur Tg av enligt nämnda storleksordningen 100-l30° C.Thus, during the 'pre-crank' process, the mixture of hydrogen and air will be combusted in connection with the catalyst Q before the engine 1 is started, which means that the catalyst 9 can be heated up quickly. Since no liquid fuel (and thus no hydrocarbons) has yet been fed to the engine 1 during this process, no carbon monoxide (CO) will be fed through the exhaust system. This means that there is no risk of CO poisoning of the catalyst 9, which can otherwise greatly affect the ignition temperature, as explained above. CO poisoning can thus be eliminated if the catalyst is heated "pre-crank" at least to a limit temperature TG where the active sites are not poisoned. For catalysts of the type normally used in a vehicle context, this limit temperature Tg is of the order of 100-130 ° C.

I enlighet med utföringsformen matas luft- och väteblandningen till avgasröret 8 under en viss tidsperiod t som åtminstone löper tills nämnda gränstemperatur TG har uppnåtts. När katalysatorn har värmts upp till gränstemperaturen TG har risken för CO-förgiftning i väterik:miljö således eliminerats. Därefter medges start av motorn 1 på konventionellt vis. När motorn 1 startats kommer kolmonoxid att matas genom katalysatorn 9 (p.g.a. 5o§å7à7 13 ofullständig förbränning av de kolväten som ingår i motorbränslet), men denna kolmonoxid ger inte upphov till någon CO-förgiftning eftersom katalysatorn 9 har värmts till gränstemperaturen. TG. Därefter fortsätter således katalysatorn 9 att tillförda väte/luftblandningen i väterik miljö, tills den når sin värmas via den normala vilken normalt är av storleksordningen 200-300° C. Därefter kan nmtorsystemet tändtemperatur TL, styras med normal avgasmiljö, d.v.s. utan vätetillförsel.e Den tidsperiod.under vilken “pre-crank“-förloppet är aktivt (vilket normalt är den tidsperiod som. fortlöper' innan motorn 1 startas) kan bestämmas av förutbestämda faktorer, t.ex. den förväntade tiden som krävs innan nämnda gränstemperatur TG har uppnåtts. I så fall är styrenheten inrättad att aktivera "pre-crank"-förloppet under denna förutbestämda tidsperiod. Alternativt kan denna tidsperiod bero av t.ex. temperaturen hos katalysatorn 9 eller yttertemperaturen. Ett sådant temperaturvärde kan i så fall detekteras av en (ej visad) temperatursensor, varvid styrenheten 5 kan vara inrättad att avbryta “pre-crank"- förloppet och starta motorn 1 när ett förutbestämt gränsvärde har uppnåtts.In accordance with the embodiment, the air and hydrogen mixture is fed to the exhaust pipe 8 for a certain period of time t which runs at least until said limit temperature TG has been reached. Thus, when the catalyst has been heated to the limit temperature TG, the risk of CO poisoning in the hydrogen-rich environment has been eliminated. Thereafter, starting of the engine 1 is permitted in a conventional manner. When the engine 1 is started, carbon monoxide will be fed through the catalyst 9 (due to incomplete combustion of the hydrocarbons contained in the motor fuel), but this carbon monoxide does not give rise to any CO poisoning because the catalyst 9 has been heated to the limit temperature. TG. Thereafter, the catalyst 9 thus continues to supply the hydrogen / air mixture in a hydrogen-rich environment, until it reaches its heating via the normal which is normally of the order of 200-300 ° C. Thereafter, the ignition temperature ignition system TL, can be controlled with normal exhaust environment, i.e. without hydrogen supply.e The period of time during which the "pre-crank" process is active (which is normally the period of time which 'continues' before the engine 1 is started) can be determined by predetermined factors, e.g. the expected time required before the said limit temperature TG has been reached. In that case, the control unit is arranged to activate the "pre-crank" process during this predetermined time period. Alternatively, this time period may depend on e.g. the temperature of the catalyst 9 or the outside temperature. Such a temperature value can in that case be detected by a temperature sensor (not shown), whereby the control unit 5 can be arranged to interrupt the "pre-crank" process and start the engine 1 when a predetermined limit value has been reached.

På motsvarande sätt som.C0-förgiftning kan inträffa vid den ovan beskrivna motorn kan även HC-förgiftning förekoma vid dieselmotorer. Således kan uppfinningen utnyttjas för tillförsel av luft och väte till ett avgassystem i anslutning till start av en motor, vilket sker under en tidsperiod som åtminstone löper tills katalysatorn har nått en gränstemperatur där dess funktion inte hämas av vare sig CO-förgiftning eller HC-förgiftning. f Ett ytterligare sätt att snabbt nå katalysatorns tändtemperatur är att utnyttja. ett s.k. "post-crank"- förlopp, d.v.s. ett förlopp som initieras huvudsakligen is 509 787 14 samtidigt som motorn startas och som fortgår en viss tid efter att motorn 1 har startats. Eärvid kan den erforderliga lufttillförseln på avgassidan erhållas med hjälp av ovannämnda luftpump 21 eller - enligt en alternativ utföringsform - genom att driva motorn med huvudsakligen endast vätgas under en viss tid. I synnerhet är då styrenheten 5 inrättad att styra tillförseln av vätgas till motorn så att ett syreöverskott bildas i motorns avgaser. Företrädesvis styrs motorn med en vätgastillförsel på insugssidan så att ett syreöverskott på c:a 4% genereras i avgaserna. På motsvarande sätt som i pre-crank-förloppet kommer vätet som tillförs avgassystemet att katalytiska reagera med syret i avgasen redan vid låga temperaturer om CO eller HC ej finns närvarande i avgasen.In the same way that CO2 poisoning can occur with the engine described above, HC poisoning can also occur with diesel engines. Thus, the invention can be used to supply air and hydrogen to an exhaust system in connection with the start of an engine, which takes place for a period of time which runs at least until the catalyst has reached a limit temperature where its function is not inhibited by either CO poisoning or HC poisoning. . f Another way to quickly reach the ignition temperature of the catalyst is to use. a so-called "post-crank" - process, i.e. a process which is initiated mainly in the engine at the same time as the engine is started and which continues for a certain time after the engine 1 has been started. In this case, the required air supply on the exhaust side can be obtained by means of the above-mentioned air pump 21 or - according to an alternative embodiment - by operating the engine with substantially only hydrogen gas for a certain time. In particular, the control unit 5 is then arranged to control the supply of hydrogen gas to the engine so that an excess of oxygen is formed in the exhaust gases of the engine. Preferably, the engine is controlled with a hydrogen supply on the intake side so that an excess of oxygen of about 4% is generated in the exhaust gases. In the same way as in the pre-crank process, the hydrogen supplied to the exhaust system will catalytically react with the oxygen in the exhaust gas already at low temperatures if CO or HC is not present in the exhaust gas.

Motorn måste således drivas med enbart väte och luft under en tidsperiod fram till att katalysatorn nått gränstemperaturen TG. Enligt utföringsformen styrs då mängden tillförd vätgas på avgassidan så att minst stökiometri i förhållande till mängden syre uppnås, d.v.s. så att mängden vätgas till syre minst förhåller sig som 2:1. Detta medför en reduktion av »IQ-föreningar vid temperaturer över gränsvärdet TG.The engine must therefore be operated with only hydrogen and air for a period of time until the catalyst reaches the limit temperature TG. According to the embodiment, the amount of hydrogen supplied on the exhaust side is then controlled so that at least stoichiometry in relation to the amount of oxygen is achieved, i.e. so that the amount of hydrogen to oxygen is at least 2: 1. This results in a reduction of »IQ compounds at temperatures above the limit value TG.

Enligt en alternativ utföringsform kan luftpumpen 21 drivas parallellt med vätgastillförseln för generering av syreöverskott. Styrenheten 5 kan då vara inrättad så att en viss mängd väte matas till motorns inlopp 2, varvid styrenheten 5 styr luftpumpen 21 att leverera det eventuella tillskott som krävs för att den önskade väte/luftblandningen skall erhållas i avgasröret 8.According to an alternative embodiment, the air pump 21 can be operated in parallel with the hydrogen supply to generate excess oxygen. The control unit 5 can then be arranged so that a certain amount of hydrogen is fed to the engine inlet 2, the control unit 5 controlling the air pump 21 to deliver any addition required for the desired hydrogen / air mixture to be obtained in the exhaust pipe 8.

Efter att katalysatorn har nått gränstemperaturen TG kan fortsättningsvis motorn 1 drivas med flytande bränsle, d.v.s. bensin eller en alkohol-bensin-blandning. Enligt vad som nämnts ovan är företrädesvis styrenheten 5 inrättad så 1.5 _20 '509 7så; att det flytande bränslet gradvis tillförs under det att tillförseln av väte gradvis stryps. Z Enligt en ytterligare variant av nämnda “post-crank'- förlopp, där således motorn drivs av vätgas omedelbart efter start, kan en liten mängd flytande bränsle tillföras via motorns ordinarie bränsleinsprutningssystem.parallellt med vätetillförseln. På så vis motorn på väteberikat bränsle och ej ren vätgas, varvid på känt vis StaItaS risken för oönskad självantändning och flamutbredning på motorn insugssida ndnskar. Mängden energi som levereras till motorn i form av flytande bränsle respektive vätgas kan då varieras under startförloppet och styrs lämpligen av styrenheten 5.After the catalyst has reached the limit temperature TG, the engine 1 can continue to be run on liquid fuel, i.e. gasoline or an alcohol-gasoline mixture. According to what has been mentioned above, the control unit 5 is preferably arranged so as to; that the liquid fuel is gradually supplied while the supply of hydrogen is gradually restricted. Z According to a further variant of the said 'post-crank' process, where the engine is thus powered by hydrogen gas immediately after starting, a small amount of liquid fuel can be supplied via the engine's ordinary fuel injection system.parallel with the hydrogen supply. In this way, the engine on hydrogen-enriched fuel and not pure hydrogen gas, whereby in a known manner the risk of undesired self-ignition and flame spread on the engine intake side decreases. The amount of energy delivered to the engine in the form of liquid fuel and hydrogen gas can then be varied during the starting process and is suitably controlled by the control unit 5.

För att tillhandahålla en optimal funktion hos det uppfinningsenliga systemet, i synnerhet vad beträffar minimering av värmeförlusterna i katalysatorn 9, kan ett flertal olika åtgärder vidtas, enligt vad som:u1kommer att förklaras i detalj.In order to provide an optimal function of the system according to the invention, in particular with regard to minimizing the heat losses in the catalyst 9, a number of different measures can be taken, as will be explained in detail.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen är den utformad med medel för minimering av värmeförluster, som i sin tur är inrättade för begränsning av eventuell flambild- ning i katalysatorn 9. Enligt uppfinningen kan detta tillhandahållas genom en särskild flamsläckare (visas ej), som på känt sätt utgörs av ett rörliknande element med ett antal genomgående kanal- eller rörliknande element genom vilka avgaserna från motorn strömmar. Flamsläckaren placeras i katalysatorns 9 uppströms belägna ändparti.According to a preferred embodiment of the invention, it is designed with means for minimizing heat losses, which in turn are arranged to limit any flame formation in the catalyst 9. According to the invention, this can be provided by a special flame extinguisher (not shown), which in known method consists of a pipe-like element with a number of continuous channel- or pipe-like elements through which the exhaust gases from the engine flow. The flame extinguisher is placed in the upstream end portion of the catalyst 9.

Flamsläckaren kan utformas som en separat komponent placerad intill katatalysatorn 9 eller som en integrerad del av katalysatorn 9. Med hjälp av flamsläckaren förhindras utbredning av en eventuell flama som uppstår i katalysatorn 9, vilket annars kan skulle kunna leda till Företrädesvis utformas termochock i katalysatorn 9.The flame extinguisher can be designed as a separate component located next to the catalyst 9 or as an integral part of the catalyst 9. With the help of the flame extinguisher the spread of any flame occurring in the catalyst 9 is prevented, which could otherwise lead to Preferably designed thermochock in the catalyst 9.

B 509 787 16 flamsläckaren så att den s.k. hydrauliska diameter hos dess kanal- eller rörliknande element är av storleksordningen 0,5-1,2 mm, vilket dock kan beroende på vätekoncentration, materialval etc. Genom en noggrant avstämd hydraulisk.diameter kan.en effektiv flambegränsande effekt uppnås. variera För att minska ett eventuellt tryckfall i avgassystemet kan en högre hydraulisk diameter än den ovan angivna föredras.B 509 787 16 the flame extinguisher so that the so-called hydraulic diameter of its duct or pipe-like elements is of the order of 0.5-1.2 mm, which can, however, depending on hydrogen concentration, choice of material, etc. Through a carefully tuned hydraulic diameter, an effective flame retardant effect can be achieved. vary To reduce a possible pressure drop in the exhaust system, a higher hydraulic diameter than the above may be preferred.

Detta kräver i sin tur en lägre vätekoncentration i avgassystemet.This in turn requires a lower hydrogen concentration in the exhaust system.

Ett alternativt sätt att förhindra flambildning i katalysatorn 9 (och således erhålla minskade värmeförluster) är att utforma det uppströms belägna ändpartiet på katalyatorn 9 utan någon katalytisk beläggning.An alternative way of preventing flame formation in the catalyst 9 (and thus obtaining reduced heat losses) is to design the upstream end portion of the catalyst 9 without any catalytic coating.

Vidare är katalysatorns 9 bärande struktur företrädesvis tillverkad av ett keramiskt material, lämpligen kordierit.Furthermore, the supporting structure of the catalyst 9 is preferably made of a ceramic material, suitably cordierite.

Detta keramiska material har en viss porositet och kan på så vis absorbera vatten som bildas vid vätets förbränning i katalysatorns washcoat-skikt. Detta vatten kommer på grund av värmeutvecklingen i katalysatorn att avgå under drift. Detta utgör en fördel mot bärande strukturer av _ exempelvis metall som inte har samma porositet och således inte sama förmåga att absorbera.vatten. Istället finns det då en risk för vattenförgiftning av katalysatorn.This ceramic material has a certain porosity and can thus absorb water which is formed during the combustion of the hydrogen in the washcoat layer of the catalyst. This water will escape during operation due to the heat development in the catalyst. This is an advantage over load-bearing structures of, for example, metal which do not have the same porosity and thus not the same ability to absorb water. Instead, there is a risk of water poisoning of the catalyst.

För att ytterligare förbättra uppfinningens egenskaper beträffande låga värmeförluster kan ventilen 16 styras så att en pulsad tillförsel av väte tillhandahålls, d.v.s. så att en periodisk till- och frånkoppling av ventilen 16 sker. En sådan styrning är möjlig genom att ventilen 16 är elektriskt styrbar och ansluten till styrenheten 5. På så vis kan styrenheten 5 vara inrättad att omväxlande koppla is 5o9i7à7 l7 på och av ventilen 16. Exempelvis kan ventilen styras så att den är öppen under någon tiondels sekund och därefter stängd under en motsvarande tid.To further improve the properties of the invention with respect to low heat losses, the valve 16 can be controlled so that a pulsed supply of hydrogen is provided, i.e. so that a periodic connection and disconnection of the valve 16 takes place. Such control is possible in that the valve 16 is electrically controllable and connected to the control unit 5. In this way the control unit 5 can be arranged to alternately switch ice 5o9i7à7 17 on and off the valve 16. For example, the valve can be controlled so that it is open for a tenth second and then closed for a corresponding time.

Genom denna pulsade vätetillförsel uppnås att (den uppströms belägna) frontytan hos katalysatorn 9 kyls av periodiskt så att eventuella tendenser till flambildning reduceras, vilket reducerar värmeförluster i systemet. Om en flamma ändå uppstår i katalysatorn 9 får den genom pulsningen en starkt begränsad utbredning.Through this pulsed hydrogen supply it is achieved that (the upstream) front surface of the catalyst 9 is cooled off periodically so that any tendencies to flame formation are reduced, which reduces heat losses in the system. If a flame still arises in the catalyst 9, it has a very limited propagation due to the pulsation.

I det fall att luften som krävs för förbränningen med väte tillförs via en separat sekundärluftspump väljes insprutningspunkten (längs vätgasledningen 15) för luften från luftpumpen så att vätet och luften blandas väl samt tillförs avgasröret 8 med en gashastighet som överstiger flamhastigheten för väte/luftblandningen. På så vis elimineras risken att en flamma utbreder sig "bakåt" i ledningen 15.In case the air required for combustion with hydrogen is supplied via a separate secondary air pump, the injection point (along the hydrogen gas line 15) for the air from the air pump is selected so that the hydrogen and air mix well and supplied to the exhaust pipe 8 with a gas velocity exceeding the hydrogen / air mixture. In this way, the risk of a flame spreading "backwards" in the line 15 is eliminated.

Enligt en ytterligare utföringsform, som visas i figur 2, kan en avgaskatalysator 9' kombineras med en HC-adsorbent 24. En sådan HC-adsorbent är i sig känd och utnyttjas för adsorption av HC-föreningar i avgaserna från motorn. Efter en viss tid, vilken motsvarar att HC-adsorbenten 24 har värmts upp och nått en förutbestämd temperatur, kommer de adsorberade HC-föreningarna att avges och på så vis ströma genom katalysatorn 9'. Detta innebär att katalysatorn 9' då renar HC-föreningarna. Som framgår av figur 2 placeras HC- adsorbenten 24 närmast avgasröret 8'. Mellan HC-adsorbenten 24 och katalysatorn 9' bildas en volym 25 i vilken en blandning av väte och luft matas in via en ledning 26. På ett sätt som är analogt med vad som anges ovan tillförs företrädesvis luften från en sekundärluftspump och blandas i ledningen 26 næd väte, företrädesvis från en elektrolysanordning. Blandningen tillförs volymen 25, där is 509 787 18 förbränning sker. På så vis kan katalysatorn 9 snabbt värmas upp till sin tändtemperatur.According to a further embodiment, shown in Figure 2, an exhaust catalyst 9 'can be combined with an HC adsorbent 24. Such an HC adsorbent is known per se and is used for adsorption of HC compounds in the exhaust gases from the engine. After a certain time, which corresponds to the HC adsorbent 24 having been heated and reaching a predetermined temperature, the adsorbed HC compounds will be released and thus flow through the catalyst 9 '. This means that the catalyst 9 'then purifies the HC compounds. As shown in Figure 2, the HC adsorbent 24 is placed closest to the exhaust pipe 8 '. Between the HC adsorbent 24 and the catalyst 9 'a volume 25 is formed in which a mixture of hydrogen and air is fed in via a line 26. In a manner analogous to that stated above, the air from a secondary air pump is preferably supplied and mixed in the line 26 hydrogen, preferably from an electrolyzer. The mixture is fed to the volume 25, where ice is burned. In this way, the catalyst 9 can be quickly heated up to its ignition temperature.

Utföringsformen enligt figur 2 kan också kombineras med medel för minskning av värmeförluster, t.ex. flambegränsning, i analogi med vad som förklarats ovan i anslutning till figur 1. genom Uppfinningen är inte begränsad till ovan beskrivna och på ritningarna visade utföringsexempel, utan kan varieras inom ramen för de efterföljande patentkraven. Exempelvis kan de ovannämnda "pre-crank"- och 'post-crank"-förloppen kombineras, d.v.s. de kan initieras i en följd efter varandra under' motorns startsekvens. Vidare gäller att uppfinningen är verksam för att förhindra såväl CO- som.HC- förgiftning av en katalysator. Härvid kan noteras att HC- förgiftning främst kan förekoma vid dieselmotorer.The embodiment according to Figure 2 can also be combined with means for reducing heat losses, e.g. flame limitation, in analogy to what has been explained above in connection with Figure 1. The invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, but can be varied within the scope of the appended claims. For example, the above-mentioned "pre-crank" and "post-crank" processes can be combined, ie they can be initiated in sequence one after the other during the starting sequence of the engine, and furthermore the invention is effective in preventing both CO and HC poisoning of a catalyst, it can be noted that HC poisoning can mainly occur in diesel engines.

Enligt ovanstående genereras väte ombord på fordonet via en elektrolysprocess. Alternativt kan uppfinningen utnyttja en utbytbar vätgasbehållare (för lagring av väte under tryck) som monteras i fordonet och byts ut eller fylls på efter att den har tömts.According to the above, hydrogen is generated on board the vehicle via an electrolysis process. Alternatively, the invention may utilize a replaceable hydrogen container (for storing hydrogen under pressure) which is mounted in the vehicle and replaced or refilled after it has been emptied.

Claims (19)

10 is 20 25 30 35 509 767 19 PATENTKRAV:10 is 20 25 30 35 509 767 19 PATENT REQUIREMENTS: 1. Anordning för ndnskning av skadliga utsläpp från en förbränningsmotor (1) genom snabb uppvärmning av en avgaskatalysator (9) som är anordnad i ett avgassystem (8) hörande till nämnda motor (1), innefattande medel (11, 16) för tillförsel av väte och medel (2l; 11, 13) för tillförsel av luft till avgassystemet (8) uppströms nämnda katalysator (9), varvid blandningen av väte och luft ger upphov till spontan exotermisk förbränning i anslutning till katalysatorn (9), samt en styrenhet (S) för styrning av funktionen hos nämnda medel (11, 13, 16, 21), k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att nämnda styrenhet (5) är inrättad för styrning av tillförseln av luft och väte till avgassystemet i anslutning till start av motorn (1) under en tidsperiod (t) som åtminstone löper tills avgaskatalysatorn (9) har nätt en gränstemperatur där dess funktion inte hämmas av CO- eller HC-förgiftning.Device for reducing harmful emissions from an internal combustion engine (1) by rapidly heating an exhaust catalyst (9) arranged in an exhaust system (8) belonging to said engine (1), comprising means (11, 16) for supplying hydrogen and means (21; 11, 13) for supplying air to the exhaust system (8) upstream of said catalyst (9), the mixture of hydrogen and air giving rise to spontaneous exothermic combustion in connection with the catalyst (9), and a control unit ( S) for controlling the operation of said means (11, 13, 16, 21), characterized in that said control unit (5) is arranged for controlling the supply of air and hydrogen to the exhaust system in connection with the start of the engine ( 1) for a period of time (t) which runs at least until the exhaust gas catalyst (9) has reached a limit temperature where its function is not inhibited by CO or HC poisoning. 2. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att nämnda medel för tillförsel av luft till avgassystemet (8) innefattar en luftpump (21) som är inrättad att aktiveras under en förutbestämd tidsperiod före start av motorn (1).Device according to claim 1, characterized in that said means for supplying air to the exhaust system (8) comprises an air pump (21) which is arranged to be activated for a predetermined period of time before starting the engine (1). 3. Anordning enligt, patentkrav 1. eller 2, k ä n n e - t e c k n a d d ä r a v, att nämnda medel för tillförsel av väte till avgassystemet (8) innefattar en vätebehållare (11), en väteledning (12) som är ansluten mellan vätebehållaren (11) och motorns (1) inlopp (2), samt en styrbar ventil (13) anordnad i väteledningen (12), varvid styrenheten (5) är inrättad för tillförsel av väte till 10 is 20 25 30 35 509 787 20 motorn (1) så att magerdrift av motorn (1) kan tillämpas, varvid ett syreöverskott genereras i motorns (1) avgaser.Device according to claim 1 or 2, characterized in that said means for supplying hydrogen to the exhaust system (8) comprises a hydrogen container (11), a hydrogen line (12) connected between the hydrogen container (11). ) and the inlet (2) of the engine (1), and a controllable valve (13) arranged in the hydrogen line (12), the control unit (5) being arranged for supplying hydrogen to the engine (1). so that lean operation of the engine (1) can be applied, whereby an excess of oxygen is generated in the exhaust gases of the engine (1). 4. Anordning enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att nämnda styrenhet (5) är inrättad att mata huvudsakligen endast vätgas till motorn (1) under en viss tidsperiod omedelbart efter start.Device according to claim 3, characterized in that said control unit (5) is arranged to supply substantially only hydrogen gas to the engine (1) for a certain period of time immediately after starting. 5. Anordning enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att styrenheten (5) är inrättad för en gradvis ökning av tillförseln av flytande bränsle till motorn (1) och en gradvis ndnskning av nängden tillfört väte när katalysatorn (9) har nått en förutbestämd temperatur.Device according to claim 4, characterized in that the control unit (5) is arranged for a gradual increase in the supply of liquid fuel to the engine (1) and a gradual decrease in the amount of hydrogen supplied when the catalyst (9) has reached a predetermined temperature. 6. Anordning enligt något av patentkraven 3-5, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att styrenheten (5) är inrättad att tillföra väte och flytande bränsle parallellt till motorn (1) under start och en viss tidsperiod omedelbart efter start.Device according to one of Claims 3 to 5, characterized in that the control unit (5) is arranged to supply hydrogen and liquid fuel in parallel to the engine (1) during start-up and for a certain period of time immediately after start-up. 7. Anordning enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att styrenheten (5) är inrättad för matning av en mängd vätgas till avgassystemet (8) som uppgår till 0- 28% av den totala mängden väte och luft, företrädesvis 3- 18%.Device according to claim 2, characterized in that the control unit (5) is arranged for supplying an amount of hydrogen gas to the exhaust system (8) amounting to 0-28% of the total amount of hydrogen and air, preferably 3-18. %. 8. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att den innefattar en anordning för förhindrande av flambildning i avgassystemet (8) eller katalysatorn (9).Device according to claim 1, characterized in that it comprises a device for preventing flame formation in the exhaust system (8) or the catalyst (9). 9. Anordning enligt patentkrav 8, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att nämnda anordning för förhindrande av flambildning utgörs av en flamsläckare utformad med genomgående kanal- eller rörliknande element vars hydrauliska diameter är av storleksordningen 0,5-1,2 m. 10 is 20 25 30 35 509 787' 21Device according to claim 8, characterized in that said device for preventing flame formation consists of a flame extinguisher formed with continuous channel- or pipe-like elements whose hydraulic diameter is of the order of 0.5-1.2 m. 25 30 35 509 787 '21 10. Anordning enligt patentkrav 8, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att nämnda anordning för' förhindrande- av flambildning avsnitt hos katalysatorn (9) som är katalytisk beläggning, för begränsning av eventuell flambildning. utgörs av 'åtminstone ett utformat utan10. A device according to claim 8, characterized in that said device for preventing flame formation is a section of the catalyst (9) which is a catalytic coating, for limiting any flame formation. consists of 'at least one designed without 11. Anordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att nämnda styrenhet (11) är inrättad för periodisk till- och frånkopplíng av nämnda tillförsel av väte till avgassystemet (8).Device according to any one of the preceding claims, characterized in that said control unit (11) is arranged for periodic connection and disconnection of said supply of hydrogen to the exhaust system (8). 12. Anordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att den innefattar en HC-adsorbent (24) anordnad uppströms nämnda katalysator (9), varvid nämnda tillförsel av luft och väte till avgassystemet (8) sker till en volym (25) som definieras av utrymmet mellan HC-adsorbenten (24) och katalysatorn (9).Device according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises an HC adsorbent (24) arranged upstream of said catalyst (9), said supply of air and hydrogen to the exhaust system (8) taking place in a volume ( 25) defined by the space between the HC adsorbent (24) and the catalyst (9). 13. Anordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v , att den innefattar en elektrolytisk anordning i anslutning till motorn (1), för generering av nämnda väte.Device according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises an electrolytic device in connection with the engine (1), for generating said hydrogen. 14. Förfarande för minskning av skadliga utsläpp från en förbränningsmotor (1) genom snabb uppvärmning av en avgaskatalysator (9) som är anordnad i ett avgassystem (8) hörande till nämnda motor (1), innefattande tillförsel av väte och luft till avgassystemet (8) i en punkt uppströms nämnda katalysator (9), varvid blandningen av väte och luft ger upphov till spontan.exotermisk förbränningi.anslutning till katalysatorn (9), samt styrning av funktionen hos nämnda medel (ll, 13, 16, 21), k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att luft och väte tillförs avgassystemet (8) i anslutning till start av motorn (1), under en tidsperiod (t) som åtminstone löper tills avgaskatalysatorn (9) har 10 is 20 25 509 787 22 nått en gränstemperatur där dess funktion inte hämmas av CO- eller HC-förgiftning.A method for reducing harmful emissions from an internal combustion engine (1) by rapidly heating an exhaust catalyst (9) arranged in an exhaust system (8) belonging to said engine (1), comprising supplying hydrogen and air to the exhaust system (8). ) at a point upstream of said catalyst (9), the mixture of hydrogen and air giving rise to spontaneous exothermic combustion. characterized in that air and hydrogen are supplied to the exhaust system (8) in connection with the start of the engine (1), for a period of time (t) which runs at least until the exhaust catalyst (9) has reached a limit temperature where its function is not inhibited by CO or HC poisoning. 15. Förfarande enligt patentkrav 14, k ä n n e t e c k - n a t d ä r a v, att nämnda tillförsel av luft till avgassystemet (8) sker under en förutbestämd tidsperiod innan motorn (1) startas.A method according to claim 14, characterized in that said supply of air to the exhaust system (8) takes place for a predetermined period of time before the engine (1) is started. 16. Förfarande enligt patentkrav 14 eller 15, k ä n n e - t e c k n a t d ä r a v, att nämnda tillförsel av luft till avgassystemet (8) sker genom matning av väte till motorn (1) densamma, varvid ett syreöverskott genereras i motorns (1) avgaser. under drift avA method according to claim 14 or 15, characterized in that said supply of air to the exhaust system (8) takes place by feeding hydrogen to the engine (1) thereof, whereby an excess of oxygen is generated in the exhaust gases of the engine (1). during operation of 17. Förfarande enligt patentkrav 14, k ä n n e t e c k - n a t d ä r a v, att huvudsakligen endast vätgas matas till motorn (1) under en viss tidsperiod omedelbart efter start.17. A method according to claim 14, characterized in that substantially only hydrogen gas is fed to the engine (1) for a certain period of time immediately after starting. 18. Förfarande enligt patentkrav 17, k ä n n e t e c k - n a t d ä r a v, att det innefattar en gradvis ökning av mängden flytande bränsle till motorn (1) och en gradvis minskning av mängden väte till motorn (1) när katalysatorn (9) har nått en förutbestämd temperatur.A process according to claim 17, characterized in that it comprises a gradual increase in the amount of liquid fuel to the engine (1) and a gradual decrease in the amount of hydrogen to the engine (1) when the catalyst (9) has reached a predetermined temperature. 19. Förfarande enligt något av patentkraven 16-18, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att väte och flytande bränsle tillförs parallellt till motorn (1) under start och en viss tidsperiod omedelbart efter start.19. A method according to any one of claims 16-18, characterized in that hydrogen and liquid fuel are supplied in parallel to the engine (1) during start-up and a certain period of time immediately after start-up.
SE9702757A 1997-07-18 1997-07-18 Device and process for catalytic exhaust gas purification with hydrogen supply SE509787C2 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9702757A SE509787C2 (en) 1997-07-18 1997-07-18 Device and process for catalytic exhaust gas purification with hydrogen supply
EP98934110A EP1009923A1 (en) 1997-07-18 1998-07-17 Device and method for reduction of harmful emissions from a combustion engine
PCT/SE1998/001396 WO1999004145A1 (en) 1997-07-18 1998-07-17 Device and method for reduction of harmful emissions from a combustion engine
JP2000503329A JP2001510260A (en) 1997-07-18 1998-07-17 Apparatus and method for reducing harmful emissions from internal combustion engines

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9702757A SE509787C2 (en) 1997-07-18 1997-07-18 Device and process for catalytic exhaust gas purification with hydrogen supply

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE9702757D0 SE9702757D0 (en) 1997-07-18
SE9702757L SE9702757L (en) 1999-01-19
SE509787C2 true SE509787C2 (en) 1999-03-08

Family

ID=20407788

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE9702757A SE509787C2 (en) 1997-07-18 1997-07-18 Device and process for catalytic exhaust gas purification with hydrogen supply

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP1009923A1 (en)
JP (1) JP2001510260A (en)
SE (1) SE509787C2 (en)
WO (1) WO1999004145A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4230850A1 (en) * 2022-02-18 2023-08-23 Johnson Matthey Public Limited Company Exhaust system for an ammonia-burning combustion engine
WO2023156773A1 (en) * 2022-02-18 2023-08-24 Johnson Matthey Public Limited Company Exhaust system for an ammonia-burning combustion engine

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3685052B2 (en) * 2000-11-30 2005-08-17 日産自動車株式会社 Exhaust gas purification device for internal combustion engine
FR2821119B1 (en) * 2001-02-19 2003-10-17 Peugeot Citroen Automobiles Sa METHOD AND DEVICE FOR REDUCING THE RELEASE OF POLLUTANT SUBSTANCES IN THE EXHAUST GASES OF A HEAT ENGINE
DE10212021A1 (en) * 2002-03-19 2003-10-02 Bosch Gmbh Robert Device for exhaust gas treatment of a combustion device
US7117668B2 (en) * 2003-10-10 2006-10-10 Delphi Technologies, Inc Method and apparatus for rapid exhaust catalyst light-off
JP4702310B2 (en) * 2007-03-19 2011-06-15 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purification device for compression ignition type internal combustion engine
DE102010003382B4 (en) * 2010-03-29 2014-07-17 Faktorplus Green Technology Gmbh Method for emission reduction of internal combustion engines and internal combustion engine

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4132440A1 (en) * 1991-09-28 1993-05-27 Emitec Emissionstechnologie Exhaust catalyst heating system - has containers contg. solids for high and low temp. reaction with gas, esp. hydrogen@
US5623987A (en) * 1992-08-04 1997-04-29 Ergenics, Inc. Modular manifold gas delivery system
US5813222A (en) * 1994-10-07 1998-09-29 Appleby; Anthony John Method and apparatus for heating a catalytic converter to reduce emissions
US5867982A (en) * 1995-06-02 1999-02-09 Tengblad; Roger System for reducing emissions in catalytic converter exhaust systems

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4230850A1 (en) * 2022-02-18 2023-08-23 Johnson Matthey Public Limited Company Exhaust system for an ammonia-burning combustion engine
WO2023156773A1 (en) * 2022-02-18 2023-08-24 Johnson Matthey Public Limited Company Exhaust system for an ammonia-burning combustion engine
US11959408B2 (en) 2022-02-18 2024-04-16 Johnson Matthey Public Limited Company Exhaust system for an ammonia-burning combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
EP1009923A1 (en) 2000-06-21
JP2001510260A (en) 2001-07-31
SE9702757L (en) 1999-01-19
WO1999004145A1 (en) 1999-01-28
SE9702757D0 (en) 1997-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102174917B (en) Engine system
US8904765B2 (en) Internal combustion engine
CN102213147A (en) Method for operating an engine
CN102213146A (en) Method for operating an engine with variable charge density
CN102213152A (en) Method for operating a charge diluted engine
EP0879344A1 (en) System for reducing emissions in catalytic converter exhaust systems
CN101922340A (en) The fuel control strategy that is used for heatable catalyst
CN103147884B (en) Engine system with reformer
SE509787C2 (en) Device and process for catalytic exhaust gas purification with hydrogen supply
US20090070003A1 (en) Device for controlling the operating state of a catalytic converter of an exhaust line pertaining to an internal combustion engine, and engine comprising one such device
EP2559873A1 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
US20130180232A1 (en) Internal combustion engine
US10626768B2 (en) Exhaust purification system of internal combustion engine
JP2007113421A (en) Control device of internal combustion engine
JP2009085079A (en) Catalyst deterioration detecting device of internal combustion engine
EP2538045A1 (en) Exhaust purification device for an internal combustion engine
JP2011185173A (en) Internal combustion engine
US10267192B2 (en) Exhaust purification system of internal combustion engine
EP3339586B1 (en) Exhaust purification system of internal combustion engine
JP5679210B2 (en) Exhaust gas purification apparatus and exhaust gas purification method
US10358963B2 (en) Exhaust purification system of internal combustion engine
JP2009108755A (en) Exhaust emission control device of internal combustion engine
JP2006125267A (en) Hydrogen-added internal combustion engine
JP4134861B2 (en) Control device for premixed compression ignition type internal combustion engine
SE514288C2 (en) Apparatus and process for sulfur regeneration of NOx adsorbent catalyst

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed