СНАБЖЕННЫЙ ПОКРЫТИЕМ УЛАВЛИВАТЕЛЬ ТВЕРДЫХ ЧАСТИЦ С ОБРАЗОВАНИЕМ В НЕМ ВНОВЬ ДИОКСИДА АЗОТА Российский патент 2010 года по МПК B01D53/94 

Настоящее изобретение относится к устройству для уменьшения содержания твердых частиц в отработавших газах (ОГ), имеющему по меньшей мере одну несущую структуру заданного объема. Несущая структура образует множество проточных каналов, которые по меньшей мере частично снабжены средствами для отклонения потока ОГ внутри канала. Помимо этого, по меньшей мере одна несущая структура по меньшей мере частично снабжена первым покрытием, включающим покрытие из γ-оксида алюминия. Подобные устройства используются, прежде всего, для нейтрализации ОГ, образующихся при работе нестационарных (автомобильных) двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Поэтому настоящее изобретение относится также к системе нейтрализации ОГ для нестационарного ДВС и к транспортному средству (автомобилю).

Известные фильтровальные системы подразделяют на так называемые "открытые (безнапорные) фильтровальные системы" и "закрытые фильтровальные системы". Закрытые фильтровальные системы обычно имеют попеременно закрытые, т.е. выполненные глухими, с их противоположных концов каналы, обеспечивающие тем самым принудительное прохождение нейтрализуемых ОГ через пористые стенки каналов. Однако в таких закрытых фильтровальных системах существует опасность образования зон с крупными скоплениями частиц сажи, приводящими в конечном итоге к закупориванию фильтра. Регенерировать подобный фильтр можно путем выжигания скопившихся в нем частиц сажи, для чего необходимо принимать специальные меры для повышения температуры внутри фильтра (в качестве примера которых можно назвать кратковременный электрический нагрев фильтра, непосредственное впрыскивание топлива, введение добавок и другие). По указанным причинам вместо закрытых фильтровальных систем широкое распространение нашли открытые фильтровальные системы, поскольку возможность их закупоривания исключена и поскольку они тем самым не требуют никаких высоких аппаратурных затрат.

В открытых фильтровальных системах отсутствуют полностью закрытые каналы. Однако по меньшей мере часть каналов снабжена средствами, которые воздействуют на поток ОГ в том отношении, что ОГ, соответственно содержащиеся в них твердые частицы проходят через канал не напрямую от его входа до его выхода, а отклоняются к его стенке. Для этого используются, например, выступы, утолщения, потоконаправляющие поверхности, сужения каналов или иные аналогичные элементы. Благодаря подобному изменению в остальном прямолинейной траектории движения потока ОГ в канале обеспечивается, прежде всего, контакт частиц сажи со стенками каналов. В результате частицы сажи накапливаются на поверхности стенки канала, и их можно подвергать химическому превращению предпочтительно путем взаимодействия с содержащимся в ОГ диоксидом азота.

В соответствии с этим в открытых фильтровальных системах особое значение имеет обеспечение достаточного количества диоксида азота (NO₂), необходимого для достижения особо высокой степени превращения образующейся сажи, соответственно образующихся твердых частиц. Одна из известных возможностей повышения концентрации диоксида азота в ОГ заключается в размещении перед подобным улавливателем твердых частиц так называемого нейтрализатора с катализатором окисления, обеспечивающим в первой ступени окисление содержащегося в ОГ моноксида азота (NO) до диоксида азота и повышающим тем самым его относительное содержание в ОГ. Обогащенный диоксидом азота поток ОГ попадает далее в фильтр. Подобная система, представляющая собой комбинацию из нейтрализатора с катализатором окисления и расположенного за ним в направлении потока ОГ улавливателя твердых частиц, широко известна как "непрерывно регенерируемый улавливатель" (НРУ), который описан, например, в ЕР 0341832.

С момента появления подобной системы, описанной в ЕР 0341832, предпринимались многочисленные попытки дальнейшего усовершенствования компонентов открытых фильтровальных систем и повышения эффективности таких фильтровальных систем, в которых в принципе теоретически не исключена возможность выхода из них части ОГ без их прохождения через стенку фильтра. Основные усилия при этом были сконцентрированы, прежде всего, на разработке средств для отклонения потока ОГ внутри каналов. Помимо этого, каналы стали выполнять не только с гладкими стенками, но и со стенками из волокнистого материала и/или газонепроницаемого материала. В качестве примера уже достаточно эффективного фильтра для улавливания твердых частиц "открытого" конструктивного типа можно назвать фильтр, описанный в DE 20717873 U1.

В основу настоящего изобретения была положена задача разработать устройство для уменьшения содержания твердых частиц в ОГ, которое обеспечивало бы еще более эффективное химическое превращение в нем твердых частиц. Помимо этого, такое устройство должно иметь простую конструкцию и должно допускать возможность его простого изготовления в серийном производстве. Задача изобретения заключалась также в разработке эффективных систем нейтрализации ОГ и экологичных транспортных средств (автомобилей).

Указанные задачи решаются с помощью устройства для уменьшения содержания частиц в ОГ, заявленного в п.1 формулы изобретения. Различные предпочтительные варианты выполнения предлагаемого в изобретении устройства, а также наиболее предпочтительные области его применения указаны в зависимых пунктах формулы изобретения. В этом отношении необходимо отметить, что представленные по отдельности в формуле изобретения отличительные признаки изобретения могут использоваться в любых технологически реализуемых комбинациях между собой, образующих другие предпочтительные варианты осуществления изобретения. Помимо этого, представленные в последующем описании отличительные признаки изобретения также позволяют получить другие варианты его осуществления.

Предлагаемое в изобретении устройство для уменьшения содержания твердых частиц в ОГ имеет по меньшей мере одну несущую структуру заданного объема со множеством проточных каналов. Каналы по меньшей мере частично имеют средства для отклонения потока ОГ внутри канала. По меньшей мере одна несущая структура, кроме того, по меньшей мере частично снабжена первым покрытием, включающим покрытие из γ-оксида алюминия. Подобное предлагаемое в изобретении устройство отличается тем, что в пересчете на литр объема снабженной первым покрытием несущей структуры покрытие из γ-оксида алюминия нанесено в количестве от 10 до 60 г.

Под "несущей структурой" подразумевается прежде всего своего рода сотовая структура со множеством каналов. Подобная несущая структура расположена, например, в корпусе, соответственно в трубчатом кожухе, однако в одном корпусе может быть размещено и нескольких подобных несущих структур. Несущая структура имеет заданный объем. При этом имеется в виду объем несущей структуры, образующий каналы и включающий также стенки каналов и сами каналы. В предпочтительном варианте каналы проходят в основном параллельно друг другу в направлении потока ОГ. Плотность расположения каналов составляет, например, от 100 до 600 каналов на кв. дюйм поперечного сечения несущей структуры (или примерно от 15,5 до 93 каналов на кв. см), предпочтительно от 200 до 400 каналов на кв. дюйм поперечного сечения несущей структуры (или примерно от 31 до 62 каналов на кв. см).

В предлагаемом в изобретении устройстве предусмотрены далее средства для отклонения потока ОГ внутри канала. Подобные средства могут представлять собой, например, выступающие внутрь канала выступы, утолщения и иные аналогичные рельефные элементы, потоконаправляющие поверхности, отверстия, воронкообразные углубления или иные аналогичные элементы. Такие средства обеспечивают локальное отклонение по меньшей мере части потока ОГ, проходящего по каналу. В предпочтительном варианте указанные средства обеспечивают возможность перетекания по меньшей мере части потока ОГ в соседние каналы. Для этого можно создать отдельные пути прохождения частичных потоков из одного канала в соседний канал, или же эту часть потока ОГ можно также, например, пропускать через газопроницаемую стенку канала. При подобном исполнении каналов несущей структуры в наиболее предпочтительном варианте речь идет о так называемой открытой фильтровальной системе, которая уже рассматривалась выше.

Под предлагаемым в изобретении устройством подразумевается снабженное покрытием устройство для уменьшения содержания твердых частиц в ОГ. Это первое покрытие включает покрытие из γ-оксида алюминия (пористого оксида алюминия), обладающее особо развитой поверхностью. Такое покрытие из γ-оксида алюминия служит, например, носителем для каталитически активных материалов и обладает также высокой способностью адсорбировать твердые частицы (частицы сажи).

Цель изобретения заключается в придании первому покрытию свойств, при которых внутри устройства может вновь образовываться диоксид азота. Поступающий в устройство обогащенный NO₂ поток ОГ обычно контактирует со скопившимися твердыми частицами и обеспечивает их превращение (например, в диоксид углерода). Однако происходящее при этом окисление сажи, соответственно твердых частиц одновременно приводит к восстановлению диоксида азота и увеличению количества моноксида азота. Вследствие этого содержащийся в ОГ диоксид азота быстро бы израсходовался и дальнейшее превращение твердых частиц стало бы невозможным. По этой причине при создании изобретения и было разработано устройство, в котором уже образовавшийся моноксид азота вновь окисляется до диоксида азота, необходимого для дальнейшего превращения твердых частиц в расположенных далее по ходу потока ОГ частях каналов.

Подобное повторное образование диоксида азота обеспечивается благодаря тому, что в пересчете на литр объема снабженной первым покрытием несущей структуры покрытие из γ-оксида алюминия нанесено в количестве от 10 до 60 г. Покрытие из γ-оксида алюминия предпочтительно наносить в количестве от 20 до 40 г на литр объема несущей структуры, прежде всего от 25 до 35 г на литр объема несущей структуры. Тем самым количество покрытия из γ-оксида алюминия существенно меньше обычно используемого его количества (например, около 200 г/л). Благодаря нанесению покрытия из γ-оксида алюминия в меньшем количестве, а тем самым и слоем меньшей толщины соответственно несколько увеличивается проходное сечение проточных каналов, и помимо этого, поверхность стенок каналов становится несколько менее развитой. В результате этого, например, сажа, соответственно твердые частицы не накапливаются преимущественно во входной части устройства, а вместо этого скапливаются в меньших, равномернее распределенных по длине устройства, соответственно каналов количествах. Благодаря этому в свою очередь свободной остается все еще достаточно большая поверхность стенок каналов, легированная, например, каталитически активными веществами. Тем самым, с одной стороны, обеспечивается возможность контакта ОГ с каталитически активным покрытием по поверхности большой площади и эффективного окисления моноксида азота, а с другой стороны, в свою очередь обеспечивается возможность окисления сажи, соответственно твердых частиц в другом, удаленном на большее расстояние от входной части устройства месте. По результатам проведенных испытаний было установлено, что благодаря этому удается более чем на 20% по сравнению с обычными фильтрами сократить выбросы твердых частиц в атмосферу.

В еще одном варианте выполнения предлагаемого в изобретении устройства первое покрытие содержит по меньшей мере один благородный металл в количестве, которое в пересчете на литр объема снабженной первым покрытием несущей структуры составляет от 0,35 до 3,53 г. Это количество благородного металла примерно соответствует его удельному содержанию от 10 до 60 г/фут³. В качестве благородного металла предпочтительно использовать платину. Благородный металл наиболее предпочтительно применять в количестве от 1,3 до 1,5 г/л (соответственно от 36,8 до 42,5 г/фут³). Применение благородного металла в таком количестве оказалось также наиболее оптимальным для эффективного повторного образования диоксида азота.

В следующем варианте выполнения предлагаемого в изобретении устройства по меньшей мере одна несущая структура имеет измеряемую в направлении потока ОГ длину, составляющую по меньшей мере 120 мм. Наиболее предпочтительны при этом несущие структуры длиной по меньшей мере 150 мм.

При такой длине несущей структуры она несмотря на сниженную способность покрытия из γ-оксида алюминия адсорбировать сажу обладает, тем не менее, протяженностью, достаточно большой для возможности осаждения практически всех частиц сажи на стенке канала. Для этого каналы снабжены предпочтительно многократно повторяющимися через заданные интервалы средствами для отклонения потока ОГ, благодаря которым повышается вероятность контакта частиц сажи с первым покрытием, соответственно со стенкой канала.

В следующем варианте выполнения предлагаемого в изобретении устройства по меньшей мере одна несущая структура образована по меньшей мере частично профилированными листами фольги. В предпочтительном варианте несущая структура образована множеством попеременно чередующихся гладких и гофрированных листов фольги. Такие листы фольги совместно свернуты, соответственно скручены в рулон с образованием сотового элемента. Подобный сотовый элемент помещают в корпус и по меньшей мере частично подвергают пайке. Особенности выполнения гофрированных листов фольги рассмотрены, прежде всего, в указанной в начале описания публикации DE 2017873, которая тем самым в полном объеме включена в настоящее описание в качестве ссылки.

В особенно предпочтительном варианте выполнения предлагаемого в изобретении устройства по меньшей мере одна несущая структура по меньшей мере частично содержит листы фольги с перфорационными отверстиями. Подобные перфорационные отверстия могут быть предусмотрены на части гофрированного листа фольги и/или гладкого листа фольги. Диаметр перфорационных отверстий предпочтительно должен составлять от 3 до 10 мм, более предпочтительно от 3 до 8 мм. С учетом технологических особенностей перфорационные отверстия могут располагаться горизонтальными рядами, вертикальными рядами или по иной аналогичной схеме. Помимо этого, между перфорационными отверстиями можно также по меньшей мере частично предусмотреть микропрофильные структуры, протяженность которых в зависимости от плотности расположения каналов по поперечному сечению сотовой структуры составляет от 0,5 до 2 мм, а их высота составляет до 1 мм.

В следующем варианте выполнения предлагаемого в изобретении устройства по меньшей мере одна несущая структура имеет по меньшей мере один фильтрующий слой. Такой фильтрующий слой в предпочтительном варианте выполнен из металлических волокон. Подобные волокнистые нетканые материалы (по меньшей мере частично из металлических волокон) могут также использоваться в сочетании с листами фольги. Волокнистый слой предпочтительно соединять с по меньшей мере одним участком листа фольги путем сварки. При этом первое покрытие может быть предусмотрено и на фильтрующем элементе, соответственно в нем, и на фольге (или при необходимости только на ней).

В еще одном варианте выполнения предлагаемого в изобретении устройства по меньшей мере одна несущая структура имеет по меньшей мере один первый отдельный участок с первым покрытием и по меньшей мере один второй отдельный участок со вторым покрытием. Оба таких отдельных участка несущей структуры предпочтительно при этом выполнять по-разному. Так, в частности, покрытие из γ-оксида алюминия в предлагаемом в изобретении количестве предлагается предусматривать только на одном из двух этих отдельных участков, предпочтительно на расположенном ниже по ходу потока ОГ отдельном участке. Однако при определенных условиях первое и второе покрытия могут также включать покрытие из γ-оксида алюминия в одинаковом количестве, но могут различаться между собой содержанием, соответственно типом используемых в них каталитически активных веществ.

В следующем предпочтительном варианте выполнения предлагаемого в изобретении устройства по меньшей мере одна несущая структура имеет по меньшей мере один первый отдельный участок и по меньшей мере один второй отдельный участок, по меньшей мере один из которых снабжен покрытием. Этот вариант, таким образом, позволяет согласно изобретению изготовить несущую структуру с первым отдельным участком, снабженным покрытием, и вторым отдельным участком, не имеющим покрытия, или наоборот.

Наиболее предпочтительно предлагаемое в изобретении устройство, в котором по меньшей мере одна несущая структура имеет по меньшей мере один первый отдельный участок с по меньшей мере одним фильтрующим слоем и по меньшей мере один второй отдельный участок без фильтра, за которым (участком) в направлении потока ОГ расположен указанный по меньшей мере один первый отдельный участок. Особенно предпочтителен при этом вариант, в котором на по меньшей мере одном втором отдельном участке без фильтра предусмотрены только по-разному выполненные листы фольги, например один гофрированный лист фольги со средствами для отклонения потока ОГ и один гладкий лист фольги с перфорационными отверстиями. В этом отношении предпочтительно далее вообще не предусматривать средства для отклонения потока ОГ на втором отдельном участке без фильтра.

Наиболее предпочтительной областью применения предлагаемого в изобретении устройства является его использование в системе нейтрализации ОГ, образующихся при работе нестационарного ДВС, имеющей по меньшей мере один преобразователь по меньшей мере для окисления содержащегося в ОГ моноксида азота до диоксида азота и по меньшей мере одно расположенное в направлении потока ОГ за этим преобразователем устройство описанного выше типа. Подобная система нейтрализации ОГ представляет собой, таким образом, так называемую НРУ-систему, в которую интегрировано предлагаемое в изобретении устройство для уменьшения содержания частиц в ОГ. Указанный преобразователь может располагаться по ходу потока ОГ непосредственно перед таким устройством (а при определенных условиях даже может находиться в контакте с ним). Однако между обоими такими компонентами может быть предусмотрен зазор либо удлиненный отрезок выпускного трубопровода.

В одном из вариантов выполнения предлагаемой в изобретении системы нейтрализации ОГ, имеющей турбонагнетатель, преобразователь расположен между ДВС и турбонагнетателем. Этот первый преобразователь расположен, таким образом, непосредственно вблизи ДВС и сразу же после пуска ДВС прогревается до своей начальной рабочей температуры (около 200°С). Тем самым преобразователь уже заблаговременно обеспечивает наличие в ОГ диоксида азота в количестве, достаточном для превращения улавливаемых далее по ходу потока ОГ частиц сажи. При этом турбонагнетатель служит своего рода смесителем потока, обеспечивающим равномерное распределение диоксида азота в потоке ОГ.

В изобретении предлагается также транспортное средство, в частности автомобиль, с по меньшей мере одним устройством описанного выше типа или по меньшей мере одной описанной выше системой нейтрализации ОГ.

Ниже изобретение и необходимые для его реализации технические средства более подробно рассмотрены со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи. Необходимо отметить, что на этих чертежах показаны наиболее предпочтительные варианты осуществления изобретения, которыми, однако, его объем не ограничен. Помимо этого, на чертежах приведены лишь схематичные изображения, которые обычно не отражают фактические размерные пропорции. На прилагаемых к описанию чертежах, в частности, показано:

на фиг.1 - выполненная по одному из вариантов система нейтрализации ОГ, которой оснащен автомобиль,

на фиг.2 - увеличенный фрагмент несущей структуры с каналами,

на фиг.3 - схематичный вид выполненного по одному варианту предлагаемого в изобретении устройства для уменьшения содержания твердых частиц в ОГ,

на фиг.4 - вид в аксонометрии выполненного еще по одному варианту устройства для уменьшения содержания твердых частиц в ОГ,

на фиг.5 - схема, иллюстрирующая реакционные процессы, происходящие в выполненном по другому варианту предлагаемом в изобретении устройстве для уменьшения содержания твердых частиц в ОГ,

на фиг.6 - увеличенный фрагмент устройства, показанного на фиг.4.

На фиг.1 прерывистой линией условно обозначен автомобиль 21 с системой 17 нейтрализации ОГ. После выхода из ДВС 18 поток ОГ сначала по трубопроводу 26 попадает в преобразователь 19, расположенный непосредственно вблизи ДВС 18. Этот преобразователь 19 предназначен для окисления содержащегося в ОГ моноксида азота до диоксида азота и тем самым для обогащения им потока ОГ в том числе и непосредственно после пуска ДВС 18. Далее ОГ в направлении 10 их потока попадают в турбонагнетатель 20. В турбонагнетателе 20 проходящие через него ОГ завихряются, благодаря чему обеспечивается равномерное распределение в них диоксида азота. После этого ОГ попадают во второй каталитический преобразователь 19, в котором происходит, например, образование дополнительного количества диоксида азота. Обогащенный NO₂ поток ОГ проходит затем через устройство 1 для уменьшения содержания в нем твердых частиц. В завершение очищенный от частиц (сажи) поток ОГ выходит из системы 17 нейтрализации ОГ в направлении 10 их потока.

На фиг.2 проиллюстрированы процессы химического превращения, происходящие внутри устройства 1. В данном случае устройство 1 образовано попеременно чередующимися гофрированными листами фольги 11 и гладкими фильтрующими слоями 13. Листы фольги 11 благодаря своему волнистому профилю образуют каналы 5. Таким образом, каналы частично ограничены фильтрующим слоем 13, а частично - листом фольги 11. В фольге 11 выполнены выступы 22, обеспечивающие отклонение потока ОГ к стенке канала, соответственно к фильтрующему слою 13. В данном случае выступы 22 выполнены в виде выштамповок с образованием в фольге 11 отверстий 23, через которые каналы 5 сообщаются между собой и через которые тем самым часть потока ОГ может проходить из одного канала 5 в соседний канал 5 (а предпочтительно с одновременным прохождением через фильтрующий слой 13).

Входящий в устройство для улавливания твердых частиц поток ОГ содержит по меньшей мере диоксид азота (NO₂), твердые частицы, соответственно углеродсодержащие компоненты (С) и кислород (О₂). В результате частичного отклонения потока ОГ твердые частицы 2 накапливаются на стенках каналов, прежде всего, на соответственно в фильтрующем слое 13. Накопление твердых частиц 2 на стенке канала повышает вероятность их контакта с диоксидом азота и тем самым вероятность химического превращения частиц сажи. В качестве особо эффективного зарекомендовал себя при этом фильтрующий слой 13 из металлических волокон 25. Такой фильтрующий слой имеет высокоразвитую поверхность со множеством полостей или пустот, в которых может скапливаться большое количество твердых частиц 2. При химическом превращении твердых частиц 2 происходит, с одной стороны, восстановление диоксида азота до моноксида азота (NO), а с другой стороны, окисление углерода до его оксидных соединений (СО, СО₂). В результате из устройства для улавливания твердых частиц выходит поток ОГ с увеличенным относительным содержанием в нем моноксида азота и диоксида углерода.

На фиг.3 схематично показаны компоненты выполненного по другому варианту устройства 1 для уменьшения содержания твердых частиц 2 в ОГ. В этом устройстве для образования каналов 5 используются два разных компонента (которые при необходимости могут многократно чередоваться и могут быть набраны в пакет). В верхней части на фиг.3 показан гофрированный лист фольги 11. При этом гофрировкой определяются размеры и форма каналов 5. В дополнение к этой гофрировке лист фольги 11 имеет различные выступы 22 и отверстия 23. На чертеже при этом в качестве примера обозначено направление 10 одного частичного потока ОГ. Выступ 22, на который сначала набегает поток ОГ, отклоняет некоторую его часть вверх, в частности к соседнему фильтрующему слою 13. Другая же часть потока ОГ проходит мимо выступа 22 и остается в канале 5. Далее этот частичный поток ОГ набегает на инверсно выполненный выступ 22, которым вследствие, например, преобладания в каналах 5 разного давления поток ОГ вновь может разделяться на частичные потоки. Тем самым одна часть потока ОГ попадает через отверстие 23 в соседний канал 5, а другая часть потока ОГ продолжает свое движение в канале 5.

В рассматриваемом варианте фильтрующий слой 13 выполнен комбинированным. Фильтрующий материал (обозначен на чертеже штриховкой) ограничен с обеих своих сторон в направлении потока ОГ гладким листом фольги 11, соответственно металлической полоской. В показанном на фиг.3 примере в левой верхней части (предпочтительно со стороны выхода ОГ из устройства 1) предусмотрена узкая металлическая полоска, которая в предпочтительном варианте охватывает весь фильтрующий слой 13 с обеих его сторон и приварена к нему. Такая металлическая полоска предотвращает "разлохмачивание" фильтрующего слоя 13, выполненного, например, в виде нетканого материала из металлических волокон, под действием термических и динамических нагрузок. В нижней правой части чертежа (предпочтительно со стороны входа ОГ в устройство 1) предусмотрена более широкая металлическая полоска. Такую металлическую полоску предпочтительно крепить к фильтрующему слою 13 таким же способом, что и другую металлическую полоску. Эта широкая металлическая полоска выполнена в виде поверхности-подложки катализатора и/или в виде смесителя для входящего потока ОГ. Для этого широкая металлическая полоска снабжена также несколькими перфорационными отверстиями 12. По меньшей мере часть этих перфорационных отверстий 12 предпочтительно выполнять большего диаметра по сравнению с наибольшим поперечным сечением расположенного над ними канала.

На фиг.4 и 6 схематично показано выполненное по одному из вариантов устройство 1, при этом на фиг.6 в увеличенном масштабе показан фрагмент устройства, обозначенный на фиг.4 окружностью VI. В данном случае несущая структура 3 также образована свернутыми по спирали, если смотреть в поперечном сечении, листом фольги 11 и фильтрующим слоем 13. Благодаря выполнению листа фольги 11 гофрированным и в этом случае образуется множество проточных каналов 5. Несущая структура 3 заданного объема 4 помещена в корпус 24 предпочтительно цилиндрической формы. Однако устройство 1 можно выполнять и с иной формой поперечного сечения. Несущая структура 3 имеет длину 9, составляющую по меньшей мере 150 мм.

На фиг.6 в увеличенном масштабе показан фрагмент несущей структуры 3. Согласно этому увеличенному изображению несущая структура 3 имеет первое покрытие 6. Это первое покрытие 6 включает покрытие 7 из γ-оксида алюминия, нанесенное в количестве от примерно 10 до 60 г на л объема несущей структуры 3, а также содержит благородные металлы 8 в количестве примерно от 0,35 до 3,53 г/л.

На фиг.5 схематично в продольном разрезе показано устройство 1 для уменьшения содержания твердых частиц 2 в ОГ. Такое устройство 1 имеет несущую структуру 3 со множеством проточных каналов 5. Показанное на чертеже устройство 1 имеет два отдельных участка. В направлении 10 потока устройство 1 имеет сначала второй отдельный участок 15 со вторым покрытием 16. Это второе покрытие 16 способствует окислению содержащегося в ОГ моноксида азота до диоксида азота. Ко второму отдельному участку непосредственно примыкает первый отдельный участок 14 с первым покрытием 6. Благодаря предусмотренному согласно изобретению первому покрытию 6, содержащему описанные выше материалы, образовавшийся на втором отдельном участке 15 диоксид азота служит для химического превращения твердых частиц 2, в результате которого происходит восстановление диоксида азота до моноксида азота. Однако далее по ходу потока (все еще внутри устройства 1) благодаря наличию первого покрытия 6 может вновь происходить окисление моноксида азота. Так, в частности, вновь образовавшийся диоксид азота может вновь использоваться в устройстве 1 для химического превращения твердых частиц 2. В рассматриваемом варианте первый отдельный участок 14 и второй отдельный участок 15 расположены в пределах несущей структуры 3, которая также имеет заданную длину 9. Однако в принципе между вторым отдельным участком 15 и первым отдельным участком 14 можно также предусмотреть зазор, и в этом случае будут предусмотрены предпочтительно две несущие структуры, соответственно один преобразователь и одна несущая структура.

Предлагаемое в изобретении устройство для уменьшения содержания твердых частиц в ОГ обеспечивает регенерацию, соответственно образование вновь диоксида азота и тем самым позволяет существенно повысить эффективность химического превращения содержащихся в ОГ твердых частиц.

Изобретение относится к области автомобилестроения. Транспортное средство 21 содержит устройство 1 для уменьшения содержания твердых частиц в отработавших газах (ОГ) и систему 17 нейтрализации отработавших газов. Поток ОГ выходит из двигателя внутреннего сгорания (ДВС) 18 и по трубопроводу 26 попадает в преобразователь 19. Далее ОГ в направлении 10 их потока поступают в турбонагнетатель 20. Отработавшие газы попадают во второй каталитический преобразователь 19. Обогащенный NO₂ поток ОГ проходит через устройство 1. Очищенные от твердых частиц отработавшие газы выходят из системы 17 в направлении 10 их потока. Изобретение позволяет уменьшить содержание твердых частиц в ОГ, имеет простую конструкцию и просто в изготовлении. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство (1) для уменьшения содержания твердых частиц (2) в отработавших газах (ОГ), имеющее по меньшей мере одну несущую структуру (3) и образующую множество проточных каналов (5), которые по меньшей мере частично снабжены средствами для отклонения потока ОГ внутри канала (5), и по меньшей мере частично снабженную первым покрытием (6), включающим покрытие (7) из γ-оксида алюминия, отличающееся тем, что в пересчете на литр объема (4) снабженной первым покрытием (6) несущей структуры (3) покрытие (7) из γ-оксида алюминия нанесено в количестве от 10 до 60 г, причем по меньшей мере одна несущая структура (3) имеет измеряемую в направлении (10) потока ОГ длину (9), составляющую по меньшей мере 120 мм, средства для отклонения потока ОГ в каналах (5) многократно повторяются с заданным интервалом вдоль длины (9) несущей структуры, несущая структура (3) имеет по меньшей мере один фильтрующий слой (13), ограниченный с каждой стороны в направлении потока ОГ металлической полоской, причем одна металлическая полоска шире другой и выполнена с перфорационными отверстиями (12).

2. Устройство (1) по п.1, отличающееся тем, что первое покрытие (6) содержит по меньшей мере один благородный металл (8) в количестве, которое в пересчете на литр объема (4) снабженной первым покрытием (6) несущей структуры (3) составляет от 0,35 до 3,53 г.

3. Устройство (1) по п.1, отличающееся тем, что по меньшей мере одна несущая структура (3) образована по меньшей мере частично профилированными листами фольги (11).

4. Устройство (1) по п.1, отличающееся тем, что по меньшей мере одна несущая структура (3) по меньшей мере частично содержит листы (11) фольги с перфорационными отверстиями (12).

5. Устройство (1) по п.1, отличающееся тем, что по меньшей мере одна несущая структура (3) имеет по меньшей мере один первый отдельный участок (14) и по меньшей мере один второй отдельный участок (15), по меньшей мере один из которых снабжен покрытием (6, 16).

6. Устройство (1) по п.1, отличающееся тем, что по меньшей мере одна несущая структура (3) имеет по меньшей мере один первый отдельный участок (14) с первым покрытием (6) и по меньшей мере один второй отдельный участок (15) со вторым покрытием (16).

7. Устройство (1) по п.1, отличающееся тем, что по меньшей мере одна несущая структура (3) имеет по меньшей мере один первый отдельный участок (14) с по меньшей мере одним фильтрующим слоем (13) и по меньшей мере один второй отдельный участок (15) без фильтра, за которым (участком) в направлении (10) потока ОГ расположен указанный по меньшей мере один первый отдельный участок (14).

8. Система (17) нейтрализации отработавших газов (ОГ) для нестационарного двигателя (18) внутреннего сгорания (ДВС), имеющая по меньшей мере один преобразователь (19) по меньшей мере для окисления содержащегося в ОГ моноксида азота до диоксида азота и по меньшей мере одно расположенное в направлении (10) потока ОГ за этим преобразователем устройство (1) по одному из пп.1-7.

9. Система (17) по п.8, имеющая турбонагнетатель (20), отличающаяся тем, что преобразователь (19) расположен между ДВС (18) и турбонагнетателем (20).

10. Транспортное средство (21) с по меньшей мере, одним устройством (1) по одному из пп.1-7.