УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2010 года по МПК F01N3/20 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству для очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания.

Уровень техники

В уровне техники известен двигатель внутреннего сгорания, оборудованный каталитическим нейтрализатором, установленным в выхлопном патрубке, который аккумулирует NO_x, содержащийся в отработавшем газе при обедненной смеси, и выделяет аккумулированный NO_x при обогащенной смеси или когда соотношение компонентов топливной смеси становится стехиометрическим. В данном двигателе внутреннего сгорания NO_x, образующийся при сжигании обедненной смеси, аккумулируется в нейтрализаторе NO_x. С другой стороны, при достижении предела аккумулирующей способности нейтрализатора NO_x состав рабочей смеси выхлопного газа временно обогащают, благодаря чему NO_x высвобождается из нейтрализатора NOx и восстанавливается.

Однако топливо содержит и серу. Поэтому отработавший газ содержит SO_x. Этот SO_x накапливается в нейтрализаторе NO_x вместе с NO_x. Однако SO_x не высвободится из нейтрализатора NO_x только за счет обогащения состава рабочей смеси выхлопного газа. Таким образом, количество SO_x, аккумулируемого нейтрализатором NO_x, постепенно растет. В результате количество NO_x, которое может быть аккумулировано, постепенно уменьшается.

Из предыдущего уровня техники известен двигатель внутреннего сгорания с нейтрализатором, улавливающим SO_x; данный уловитель SO_x расположен в выхлопном канале двигателя перед нейтрализатором NO_x для предотвращения поступления SO_x в нейтрализатор NO_x (см. японскую патентную публикацию (Kokai) №2005-133610). В этом двигателе внутреннего сгорания SO_x, содержащийся в отработавшем газе, поглощается уловителем SO_x. Таким образом, предотвращено поступление SO_x в нейтрализатор NO_x. В результате может быть предотвращено уменьшение объема аккумулирования NO_x из-за аккумулирования SO_x.

Пока уловитель SO_x работает в заданном режиме, он будет поглощать SO_x, содержащийся в отработавшем газе, в пределах заданного гарантированного пробега. Если же, например, при управлении транспортным средством по ошибке использовано топливо с высокой концентрацией серы или превышен заданный гарантированный пробег, то в уловитель SO_x поступит SO_x, превышающий допустимое количество, и дальнейшее поглощение SO_x будет невозможно.

С учетом данной проблемы, если уловитель SO_x поглощает большое количество SO_x, возникает необходимость высвобождения SO_x для восстановления поглощающей способности уловителя SO_x.

Описание изобретения

Задача настоящего изобретения - создать устройство для очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, которое может эффективно восстанавливать объем поглощения SO_x или объем аккумулирования SO_x.

В соответствии с настоящим изобретением предложено устройство для очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, в выхлопном канале которого расположен передний нейтрализатор перед задним нейтрализатором по потоку отработавшего газа; передний и задний нейтрализаторы аккумулируют NO_x, содержащийся в отработавшем газе, когда состав рабочей смеси выхлопного газа обеднен, и высвобождают аккумулированный NO_x, когда состав рабочей смеси выхлопного газа обогащен или является стехиометрическим; для очистки от SO_x переднего нейтрализатора температуру переднего нейтрализатора повышают до температуры высвобождения SO_x и состав рабочей смеси выхлопного газа, поступающего в передний нейтрализатор, обедняют, а для очистки от SO_x заднего нейтрализатора температуру заднего нейтрализатора повышают до температуры высвобождения SO_x и обогащают состав рабочей смеси выхлопного газа, поступающего в задний нейтрализатор; и частота очистки от SO_x заднего нейтрализатора превышает частоту очистки от SO_x переднего нейтрализатора.

То есть степень теплового износа заднего нейтрализатора меньше, чем переднего нейтрализатора, поэтому очистить от SO_x задний нейтрализатор легче. Следовательно, при увеличении частоты очистки от SO_x заднего нейтрализатора степень очистки NO_x может быть увеличена.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлен общий вид двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия,

на фиг.2 представлен разрез поверхности подложки катализатора NO_x,

на фиг.3 представлена таблица величин отработавших SO_x (SOXA),

на фиг.4 представлена временная диаграмма степеней очистки NO_x и моменты очистки нейтрализаторов от SO_x,

на фиг.5 представлен алгоритм очистки нейтрализаторов от SO_x, и на

фиг.6 представлен разрез поверхности носителя уловителя SO_x.

Осуществление изобретения

На фиг.1 представлен общий вид двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия.

На фиг.1 цифрой 1 обозначен корпус двигателя, 2 - камера сгорания каждого цилиндра, 3 - топливная форсунка с электронным управлением для впрыска топлива в каждую камеру сгорания, 4 - впускной коллектор и 5 - выпускной коллектор. Впускной коллектор 4 соединен через впускной канал 6 с выходом компрессора 7а турбонагнетателя 7 с приводом от выхлопной системы двигателя. Вход компрессора 7а соединен с воздушным фильтром 9 через датчик 8 количества всасываемого воздуха. Во впускном канале 6 расположена дроссельная заслонка 10 с приводом от шагового электродвигателя. Кроме того, впускной канал 6 проходит через промежуточный охладитель 11 для охлаждения всасываемого воздуха. В примере осуществления, проиллюстрированном на фиг. 1, в охладитель 11 поступает вода системы охлаждения двигателя. Вода системы охлаждения двигателя охлаждает всасываемый воздух.

С другой стороны, выпускной коллектор 5 соединен с входом теплофикационной турбины 7b турбонагнетателя 7 с приводом от выхлопной системы с двигателя, а выход теплофикационной турбины 7b соединен с входом переднего нейтрализатора 12. Кроме того, выход переднего нейтрализатора 12 соединен с входом заднего нейтрализатора 14 через выхлопную трубу 13. На выпускном коллекторе 5 расположен клапан 15 подачи реагента-восстановителя, содержащего, например, углеводороды, в отработавший газ, который поступает в передний нейтрализатор 12, а на выхлопной трубе 13 расположен клапан 16 подачи реагента-восстановителя, содержащего, например, углеводороды, в отработавший газ, который поступает в задний нейтрализатор 14. Кроме того, на выхлопной трубе 17, соединенной с выходом заднего нейтрализатора 14, расположен датчик 18 NO_x.

Выпускной коллектор 5 и впускной коллектор 4 связаны каналом 19 рециркуляции отработавших газов (далее - РОГ). Канал 19 РОГ снабжен клапаном 20 с электронным управлением РОГ. Кроме того, канал 19 РОГ проходит через охладитель 21 для охлаждения рециркулируемых отработавших газов. В примере осуществления, проиллюстрированном на фиг.1, в охладитель 21 поступает вода из системы охлаждения двигателя. Вода из системы охлаждения двигателя охлаждает рециркулируемый отработавший газ. В то же время каждая топливная форсунка 3 соединена топливопроводом 22 с общим каналом 23. В общий канал 23 поступает топливо от топливного насоса 24 с электронным управлением подачи. Топливо, подаваемое в общий канал 23, поступает через каждый топливопровод 22 к топливным форсункам 3.

Электронное управляющее устройство 30 выполнено в виде компьютера, которое снабжено постоянным запоминающим устройством (ПЗУ) 32, оперативным запоминающим устройством (ОЗУ) 33, микропроцессором (ЦП), портом 35 ввода и портом 36 вывода, соединенными между собой двунаправленной шиной 31. Выходные сигналы датчика 8 количества всасываемого воздуха и датчика 18 NO_x поступают через соответствующие аналого-цифровые преобразователи 37 в порт 35 ввода. Педаль 40 газа соединена с датчиком 41 нагрузки, генерирующим выходное напряжение, пропорциональное величине нажатия L на педаль 40 газа. Выходное напряжение датчика 41 нагрузки поступает через соответствующий аналого-цифровой преобразователь 37 в порт 35 ввода. Кроме того, порт 35 ввода соединен с датчиком 42 угла поворота коленвала, генерирующим выходной импульс при каждом повороте коленвала, например, на 15°. В свою очередь порт 36 вывода соединен через соответствующие задающие схемы 38с топливными форсунками 3, шаговым электродвигателем для управления дроссельной заслонкой 10, клапаном 15 подачи реагента-восстановителя в передний нейтрализатор, клапаном 16 подачи реагента-восстановителя в задний нейтрилизатор, клапаном 20 управления РОГ и топливным насосом 24.

Передний нейтрализатор 12 и задний нейтрализатор 14, представленные на фиг.1, снабжены катализатором, аккумулирующим NO_x, поэтому сначала будет описан нейтрализатор, аккумулирующий NO_x. В данном нейтрализаторе на подложке катализатора, выполненной, например, из оксида алюминия, расположен носитель катализатора и на фиг.2 изображен схематичный разрез поверхности данной подложки 45 катализатора. Как видно на фиг.2, по поверхности подложки 45 нанесены катализаторы 46 из благородных металлов. Кроме того, на поверхности подложки 45 катализатора расположен слой абсорбента 47 NO_x.

В данном примере осуществления изобретения в качестве благородного металла катализатора 46 служит платина Pt. В качестве компонента, образующего абсорбент 47 NO_x, может быть использован, по меньшей мере, один из элементов - калий К, натрий Na, цезий Cs, или других щелочных металлов - бария Ва, кальция Са, или других щелочноземельных металлов - лантана La, иттрия Y или других редкоземельных металлов.

Если количество воздуха и топлива (углеводороды), подаваемых во входной канал, камеру 2 сгорания и выхлопной канал двигателя по потоку перед нейтрализаторами 12, 14, обозначить как «соотношение компонентов горючей смести выхлопного газа», то абсорбент 47 NO_x осуществляет абсорбцию NO_x и начинает поглощать NO_x, когда соотношение компонентов горючей смести выхлопного газа обедняется и начинает высвобождать аккумулированный NO_x при уменьшении концентрации кислорода в отработавшем газе.

Если в качестве компонента, образующего абсорбент 47 NO_x использован барий Ва и состав рабочей смеси выхлопного газа обеднен, т.е. концентрация кислорода в отработавшем газе велика, NO, содержащийся в отработавшем газе, окисляется на платине Pt 46, как показано на фиг.2, с образованием NO₂, и затем поглощается абсорбентом 47 NO_x и диффундирует в нем в форме ионов NO₃ ^- азотной кислоты, связываясь с оксидом бария ВаО. Таким образом, NO_x поглощается абсорбентом 47 NO_x. Пока концентрация кислорода в отработавшем газе высока, на поверхности платины Pt 46 образуется NO_x. Пока абсорбент 47 NO_x не насыщен NO_x, NO₂ поглощается абсорбентом 47 NO_x с образованием ионов NO₃ ^- азотной кислоты.

В противоположность этому при подаче реагента-восстановителя через клапаны 15, 16 для обогащения состава рабочей смеси выхлопного газа или достижения стехиометрического соотношения концентрация кислорода в отработавшем газе падает, поэтому реакция протекает в обратном направлении (NO₃ ^-→NO₂) и из абсорбента 47 NO_x высвобождаются ионы NO₃ ^- азотной кислоты в форме NO₂. Затем высвобожденные NO_x восстанавливаются несгоревшими углеводородами или СО, содержащимися в отработавшем газе.

Таким образом, когда состав рабочей смеси выхлопного газа обеднен, т.е. при сгорании топлива в обедненной смеси, NO_x, содержащийся в отработавшем газе, поглощается абсорбентом 47 NO_x. Однако при дальнейшем сгорании топлива в обедненной смеси произойдет насыщение абсорбента 47 NO_x, который больше не сможет поглощать NO_x. Таким образом, в данном примере осуществления настоящего изобретения до насыщения абсорбента 47 NO_x через клапаны 15, 16 подается реагент-восстановитель для временного обогащения рабочей смеси выхлопного газа, а значит высвобождения NO_x из абсорбента 47 NO_x.

Однако выхлопной газ содержит также SO_x, т.е. SO₂. Когда SO₂ поступает в нейтрализатор NO_x, он окисляется на платине Pt 46, превращаясь в SO₃. Образовавшийся SO₃ затем поглощается абсорбентом 47 NO_x и связывается с оксидом бария ВаО, диффундируя в абсорбент 47 NO_x в форме ионов сульфата SO₄ ^2- с образованием устойчивого сульфата BaSO₄. Однако абсорбент 47 NO_x имеет сильную основность, поэтому сульфат BaSO₄ устойчив и трудно поддается разложению. Простым повышением концентрации топлива в отработавшем газе сульфат BaSO₄ разложить не удастся. Таким образом, со временем количество сульфата BaSO₄ в абсорбенте 47 NO_x возрастет, а количество NO_x, которое абсорбент 47 может поглотить, соответственно уменьшится. То есть нейтрализатор NO_x отравляется SO_x.

Если при подаче в нейтрализатор NO_x отработавшего газа с обогащенным составом рабочей смеси повысить температуру нейтрализатора NO до температуры высвобождения SO_x 600°С или выше, то SO_x высвободится из абсорбента 47 NO_x и нейтрализатор NO_x очистится от SO_x. Затем, в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения, для очистки от SO_x переднего нейтрализатора 12 NO_x его температуру повышают до температуры высвобождения SO_x, а состав рабочей смеси выхлопного газа, поступающего в передний нейтрализатор 12, обогащают. Кроме того, для очистки от SO_x заднего нейтрализатора 14 его температуру повышают до температуры высвобождения SO_x, а состав рабочей смеси выхлопного газа, поступающего в передний нейтрализатор, обогащают.

В примере осуществления настоящего изобретения из соответствующих клапанов 15, 16 подачи реагента-восстановителя подают топливо для повышения температуры нейтрализаторов 12, 14 до температуры высвобождения SO_x и обогащения состава рабочей смеси выхлопного газа, поступающего в нейтрализаторы 12, 14. То есть для очистки от SO_x переднего нейтрализатора 12 через клапан 15 подают реагент-восстановитель к переднему нейтрализатору, а для очистки от SO_x заднего нейтрализатора 14 через клапан 16 подают реагент-восстановитель к заднему нейтрализатору.

Кроме того, в примере осуществления настоящего изобретения очистку от SO_x производят для каждого нейтрализатора 12, 14. В частности, когда степень очистки NO_x обоими нейтрализаторами 12 и 14 меньше или равна заданному допустимому значению, происходит очистка от SO_x переднего нейтрализатора 12 или заднего нейтрализатора 14. При этом степень очистки NO_x вычисляется по концентрации NO_x, измеряемой датчиком 18 NO_x.

Топливо содержит некоторую долю серы, следовательно, количество SO_x в отработавшем газе пропорционально количеству впрыскиваемого топлива. Количество впрыскиваемого топливо зависит от необходимого крутящего момента и скорости вращения двигателя, следовательно, количество SO_x в отработавшем газе также зависит от необходимого крутящего момента и частоты вращения двигателя. В примере осуществления настоящего изобретения количество SO_x SOXA, выпускаемого из камеры 2 сгорания за единицу времени, заранее введено в ПЗУ 32 в виде таблицы зависимости SOXA от необходимого крутящего момента TQ и частоты вращения двигателя N, как показано на фиг. 3. Кроме того, количество NO_x в отработавшем газе также зависит от необходимого крутящего момента и частоты вращения двигателя, и количество NO_x, выпускаемого из камеры 2 сгорания за единицу времени, также заранее введено в ПЗУ 32 в виде таблицы зависимости количества NO_x от необходимого крутящего момента TQ и частоты вращения двигателя N. С другой стороны, количество отработавшего газа, выпускаемого из камеры 2 сгорания за единицу времени, вычисляется по количеству всасываемого воздуха, следовательно, концентрация NO_x в отработавшем газе, поступающем в передний нейтрализатор 12, может быть вычислена по количеству NO_x, выпущенного и аккумулированного за единицу времени, и количеству всасываемого воздуха. Степень очистки NO_x может быть вычислена по данной концентрации NO_x и концентрации NO_x, измеренной датчиком 18 NO_x.

Сравнивая передний нейтрализатор 12 и задний нейтрализатор 14, допустим, что передний нейтрализатор 12 имеет большую температуру, чем задний нейтрализатор 14, поэтому передний нейтрализатор 12 подвержен тепловому износу больше, чем задний нейтрализатор 14. В случае теплового износа нейтрализатор недостаточно очищается от SO_x даже при подаче реагента-восстановителя. В противоположность этому при отсутствии теплового износа нейтрализатор очищается от SO_x достаточно за счет использования того же количества реагента-восстановителя. Следовательно, очистка от SO_x заднего нейтрализатора 14, стойкого к тепловому износу, эффективнее повышает степень очистки NO_x и снижает потребление реагента-восстановителя, т.е. топлива. Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением, очистка от SO_x заднего нейтрализатора 14 предпочтительна. Это будет пояснено далее со ссылкой на фиг. 4.

На фиг.4 показано изменение степени очистки NO_x во времени и моменты очистки SO_x переднего нейтрализатора 12 и заднего нейтрализатора 14. Следует отметить, что на фиг. 4 белая область Fr показывает долю переднего нейтрализатора 12 в очистке NO_x, a заштрихованная область Rr - долю заднего нейтрализатора 14 в очистке NO_x. Кроме того, на фиг.4 показана допустимая степень NX очистки NO_x.

Как видно из фиг.4, сначала скорость очистки NO_x обеспечивается на 100 процентов. В это время отравление SO_x начинается в переднем нейтрализаторе 12, расположенном перед вторым нейтрализатором 14 в направлении перемещения газов, и степень очистки NO_x передним нейтрализатором 12 постепенно падает. С другой стороны, даже при уменьшении степени очистки NO_x передним нейтрализатором 12 очистка NO_x будет обеспечиваться задним нейтрализатором 14, поэтому степень очистки NO_x будет сохраняться некоторое время на 100%. Затем отравление SO_x заднего нейтрализатора 14 растет, поэтому степень очистки NO_x постепенно падает.

Когда в момент времени t₁ степень очистки NO_x становится ниже допустимого уровня NX, задний нейтрализатор 14 очищается от SO_x. В результате степень очистки NO_x задним нейтрализатором 14, а значит и двумя нейтрализаторами 12, 14, возрастет. Когда в момент времени t₂ степень очистки NO_x становится ниже допустимого уровня NX, задний нейтрализатор 14 снова очищается от SO_x, и степень очистки NO_x задним нейтрализатором 14 возрастает. Когда в момент времени t₃ степень очистки NO_x становится ниже допустимого уровня NX, задний нейтрализатор 14 снова очищается от SO_x, и степень очистки NO_x задним нейтрализатором 14 возрастает.

Когда в момент времени t₄ степень очистки NO_x в очередной раз становится меньше или равной допустимому уровню NX, степень очистки NO_x возрастает незначительно даже при очистке от SO_x заднего нейтрализатора 14. Поэтому на этот раз очищен от SO_x будет передний нейтрализатор 12, и степень очистки NO_x обоими нейтрализаторами 12, 14 возрастет. Следует отметить, что в это время можно одновременно очистить от SO_x задний нейтрализатор 14.

Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением, пока степень очистки NO_x можно восстановить до расчетного значения, повторяют очистку SO_x заднего нейтрализатора 14. Когда степень очистки NO_x нельзя восстановить до расчетного значения даже при очистке от SO_x заднего нейтрализатора 14, очищают от SO_x передний нейтрализатор 12. Следовательно, в соответствии с настоящим изобретением частота очистки от SO_x заднего нейтрализатора 14 превышает частоту очистки от SO_x переднего нейтрализатора 12, как показано на фиг.4.

Как видно из фиг.4, интервалы очистки от SO_x заднего нейтрализатора 14 постепенно уменьшаются. Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением, когда интервал очистки от SO_x заднего нейтрализатора 14 становится меньше заданного значения, очищают от SO_x передний нейтрализатор 12.

На фиг.5 представлен алгоритм очистки нейтрализаторов от SO_x.

В соответствии с фиг. 5, сначала на этапе 100 вычисляют количество отработавшего SO_x SOXA, как показано на фиг.3. Затем на этапе 101 данное количество SOXA складывают с ΣSOX для вычисления суммарной величины ΣSOX отработавшего SO_x. На этапе 102 вычисляют концентрацию отработавшего NO_x по количествам отработавшего NO_x и всасываемого воздуха. После этого на этапе 103 считывают значение NO_x на выходе датчика 18 и на этапе 104 вычисляют степень очистки NO_x по значению NO_x на выходе датчика 18 и концентрации отработавшего NO_x.

Затем на этапе 105 оценивают, превышает ли степень очистки NO_x допустимый уровень NX. Если степень очистки NO_x ниже допустимого уровня NX, то переходят к этапу 106, на котором оценивают, превышает ли суммарная величина ∑SOX количества отработавшего SO_x, вычисленного сразу после очистки от SO_x, установленное значение SX. Если ∑SOX>SX, т.е. после очистки от SO_x аккумулировано большое количество SO_x, то полагают, что степень очистки NO_x в заднем нейтрализаторе 14 может быть достаточно восстановлена. В это время переходят к этапу 107, на котором очищают от SO_x задний нейтрализатор 14. Затем переходят к этапу 109, на котором ∑SOX сбрасывают. Если, напротив, ∑SOX≤SX, т.е. степень очистки NO_x в заднем нейтрализаторе 14 не может быть достаточно восстановлена, то переходят к этапу 108, на котором очищают от SO_x передний нейтрализатор 12. После этого переходят к этапу 109.

В качестве переднего нейтрализатора 12 можно использовать уловитель SO_x, содержащегося в отработавшем газе. На фиг.6 представлен схематичный разрез поверхности подложки 50 данного уловителя SO_x. Как видно из фиг.6, на поверхности подложки 50 выполнено покрытие 51. Кроме того, на поверхность покрытия 51 нанесен катализатор 52 из благородного металла.

В данном уловителе SO_x в качестве благородного металла для катализатора 52 использована платина Pt. В качестве компонента, образующего покрытие 51, может быть использован, по меньшей мере, один из элементов - калий К, натрий Na, цезий Cs, или других щелочных металлов - бария Ва, кальция Са, или других щелочноземельных металлов - лантана La, иттрия Y, или других редкоземельных металлов. То есть покрытие 51 уловителя SO_x имеет сильную основность.

Таким образом, SO_x, содержащийся в отработавшем газе, то есть SO₂, окисляется на платине 52, как показано на фиг.6, и затем поглощается покрытием 51. То есть S02 диффундирует в покрытие 51 в форме ионов сульфата SO₄ ^2- с образованием соли. Как сказано выше, покрытие 51 имеет сильную основность. Поэтому часть SO₂, содержащегося в отработавшем газе, непосредственно поглощается покрытием 51, как показано на фиг.6.

Плотность точечной штриховки покрытия 51 на фиг. 6 показывает концентрацию уловленного SO_x. Из фиг.6 очевидно, что концентрация SO_x около поверхности покрытия 51 наибольшая и с глубиной постепенно убывает. При увеличении концентрации SO_x около поверхности покрытия 51 основность и способность поглощения SO_x поверхностью покрытия 51 уменьшатся. Если в данный момент повысить температуру уловителя SO_x при высоком воздушно-топливном отношении отработавшего газа, то степень поглощения SO_x восстановится.

То есть при повышении температуры уловителя SO_x и обедненном составе рабочей смеси выхлопного газа SO_x, сконцентрированный около поверхности покрытия 51, диффундирует вглубь покрытия 51 и концентрация SO_x в покрытии 51 станет равномерной. Образованный в покрытии 51 сульфат равномерно диффундирует по всей толщине покрытия, переходя из неустойчивого состояния в устойчивое. Если SO_x около поверхности покрытия 51 диффундирует вглубь покрытия 51, то концентрация SO_x около поверхности покрытия 51 упадет. Таким образом, при повышении температуры уловителя SO_x степень поглощения SO_x уловителем восстановится.

Исходя из вышесказанного, при использовании данного уловителя SO_x температуру уловителя SO_x периодически повышают. Однако если в уловитель SO_x подается большое количество SO_x даже при высокой температуре уловителя, то степень поглощения SO_x не может быть восстановлена. Таким образом, даже при использовании уловителя SO_x необходимо очищать его от SO_x путем повышения температуры уловителя SO_x до температуры высвобождения SO_x и понижения воздушно-топливного отношения отработавшего газа, поступающего в уловитель SO_x.

В выхлопном канале двигателя внутреннего сгорания расположены передний и задний каталитические нейтрализаторы по направлению потока отработавших газов. Передний и задний нейтрализаторы содержат катализатор, аккумулирующий NO_x, содержащийся в отработавшем газе, при обедненном составе рабочей смеси поступающего выхлопного газа и высвобождающий аккумулированный NO_x при обогащенном или стехиометрическом составе рабочей смеси поступающего выхлопного газа. Для очистки переднего нейтрализатора от SO_x повышают температуру переднего нейтрализатора до температуры высвобождения SO_x и обогащают состав рабочей смеси выхлопного газа, поступающего в передний нейтрализатор. Для очистки заднего нейтрализатора от SO_x повышают температуру заднего нейтрализатора до температуры высвобождения SO_x и обедняют состав рабочей смеси выхлопного газа, поступающего в задний нейтрализатор; при этом частота очистки от SO_x заднего нейтрализатора превышает частоту очистки от SO_x переднего нейтрализатора. Использование изобретения позволит эффективно восстанавливать поглощающую способность уловителя SO_x. 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, в выхлопном канале которого расположены передний и задний каталитические нейтрализаторы по направлению потока отработавших газов; передний и задний нейтрализаторы содержат катализатор, аккумулирующий NO_x, содержащийся в отработавшем газе, при обедненном составе рабочей смеси поступающего выхлопного газа и высвобождающий аккумулированный NO_x при обогащенном или стехиометрическом составе рабочей смеси поступающего выхлопного газа; для очистки переднего нейтрализатора от SO_x повышают температуру переднего нейтрализатора до температуры высвобождения SO_x и обогащают состав рабочей смеси выхлопного газа, поступающего в передний нейтрализатор, а для очистки заднего нейтрализатора от SO_x повышают температуру заднего нейтрализатора до температуры высвобождения SO_x и обедняют состав рабочей смеси выхлопного газа, поступающего в задний нейтрализатор; при этом частота очистки от SO_x заднего нейтрализатора превышает частоту очистки от SO_x переднего нейтрализатора.

2. Устройство по п.1, содержащее клапан подачи реагента-восстановителя к переднему нейтрализатору, расположенный в выхлопном канале двигателя перед передним нейтрализатором по потоку отработавших газов, клапан подачи реагента-восстановителя к заднему нейтрализатору, расположенный между передним и задним нейтрализаторами; для очистки переднего нейтрализатора от SO_x к нему подается реагент-восстановитель из клапана подачи реагента-восстановителя к переднему нейтрализатору; при очистке заднего нейтрализатора от SO_x к нему подается реагент-восстановитель из клапана подачи реагента-восстановителя к заднему нейтрализатору.

3. Устройство по п.1, в котором очистка переднего или заднего нейтрализатора от SO_x происходит, когда степень очистки NO_x обоими нейтрализаторами меньше или равна заданному допустимому значению.

4. Устройство по п.3, в выхлопном канале которого за задним нейтрализатором по потоку газов расположен датчик NO_x, и степень очистки NO_x вычисляется по концентрации NO_x, измеренной данным датчиком NO_x.

5. Устройство по п.1, в котором повторяется очистка от SO_x заднего нейтрализатора, пока степень очистки NO_x может быть восстановлена до расчетного уровня, и происходит очистка от SO_x переднего нейтрализатора, когда степень очистки NO_x не может быть восстановлена до расчетного уровня даже при очистке от SO_x заднего нейтрализатора.

6. Устройство по п.1, в котором повторяется очистка от SO_x заднего нейтрализатора, пока степень очистки NO_x может быть восстановлена до расчетного уровня, и происходит очистка от SO_x переднего нейтрализатора, когда интервал очистки от SO_x заднего нейтрализатора становится меньше заданного.

7. Устройство по п.1, в котором передний нейтрализатор выполнен в виде уловителя SO_x, обеспечивающего при обедненном составе рабочей смеси выхлопного газа, поступающего в данный уловитель SO_x, и высокой температуре поглощение SO_x, содержащегося в отработавшем газе, с постепенным диффундированием поглощенного SO_x вглубь уловителя SO_x, а при обогащенном составе рабочей смеси выхлопного газа, поступающего в уловитель SO_x, и температуре уловителя, превышающей температуру высвобождения SO_x, - высвобождение поглощенного SO_x.