СПОСОБ ОСУЩЕСТВЛЯЕМОЙ НА ТРАНСПОРТНОМ СРЕДСТВЕ РЕГЕНЕРАЦИИ ТЕРМИЧЕСКИ СОСТАРЕННЫХ НАКОПИТЕЛЬНЫХ КАТАЛИТИЧЕСКИХ НЕЙТРАЛИЗАТОРОВ ОКСИДОВ АЗОТА В ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВАХ С ДВИГАТЕЛЕМ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, РАБОТАЮЩИМ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО НА ОБЕДНЕННЫХ СМЕСЯХ Российский патент 2011 года по МПК F01N3/20 B01J23/92 B01J38/06 

Изобретение относится к способу регенерации термически состаренных накопительных каталитических нейтрализаторов оксидов азота, которые имеют накапливающие оксиды азота соединения на содержащем оксид церия носителе, в транспортных средствах с двигателями внутреннего сгорания, работающими преимущественно на обедненных смесях, в процессе эксплуатации транспортного средства.

Накопительные каталитические нейтрализаторы оксидов азота используются для удаления оксидов азота, содержащихся в обедненных отработавших газах (ОГ) двигателей, работающих на обедненных смесях. При этом очистное действие основано на том, что в фазе работы двигателя на обедненной смеси оксиды азота накапливаются материалом-накопителем накопительного каталитического катализатора преимущественно в виде нитратов, а в последующей фазе работы двигателя на обогащенной смеси образовавшиеся ранее нитраты разлагаются, и высвобождающиеся снова оксиды азота преобразуются с помощью восстановительных компонентов ОГ на накопительном каталитическом нейтрализаторе в азот, диоксид углерода и воду. В рамках настоящего изобретения к работающим на обедненных смесях двигателям относятся бензиновые и дизельные двигатели, которые в течение преобладающего времени эксплуатации работают на обедненной топливовоздушной смеси и которые могут работать с нейтральными выбросами на стехиометрической горючей смеси. Оксиды азота, содержащиеся в ОГ этих двигателей в фазах работы на обедненной смеси, в значительной части состоят из моноксида азота.

Принцип действия накопительных каталитических нейтрализаторов оксидов азота подробно описан в публикации SAE 950809 (SAE - общество автомобильных инженеров США). Накопительные каталитические нейтрализаторы оксидов азота состоят из каталитического материала, который в большинстве случаев нанесен на носитель в виде покрытия. Каталитический материал содержит материал-накопитель оксидов азота и каталитически активный компонент. В свою очередь материал-накопитель оксидов азота состоит собственно из компонента-накопителя оксидов азота, который осажден на носителе в высокодисперсной форме.

В качестве компонентов-накопителей преимущественно используются основные оксиды щелочных металлов, щелочно-земельных металлов и редкоземельных металлов, прежде всего оксид стронция и оксид бария, которые реагируют с оксидом азота с образованием соответствующих нитратов. Известно, что эти материалы присутствуют на воздухе преимущественно в форме карбонатов и гидроксидов. Эти соединения также пригодны для накопления оксидов азота. Поэтому, когда в рамках настоящего изобретения речь идет об основных оксидах-накопителях, они включают и соответствующие карбонаты и гидроксиды.

Подходящими материалами-носителями для компонентов-накопителей являются термостабильные оксиды металлов с большой поверхностью - более 10 м²/г, которые обеспечивают возможность высокодисперсного осаждения компонентов-накопителей. В настоящем изобретении прежде всего рассматриваются материалы-накопители, которые имеют материалы-носители, содержащие оксид церия. К ним относятся легированный оксид церия и особенно смешанные оксиды церия с цирконием.

В качестве каталитически активных компонентов используют благородные металлы платиновой группы, которые, как правило, осаждаются на отдельном носителе отдельно от компонентов-накопителей. В качестве материала-носителя для металлов платиновой группы преимущественно используется активный, имеющий большую поверхность оксид алюминия, который также может содержать легирующие компоненты.

Задача каталитически активных компонентов заключается в том, чтобы превращать моноксид углерода и углеводороды в обедненных ОГ в диоксид углерода и воду. Кроме того, они должны окислять содержащийся в ОГ моноксид азота до диоксида азота для того, чтобы он мог вступать в реакцию с основным материалом-накопителем с образованием нитратов. С увеличивающимся внедрением оксидов азота в материал-накопитель накопительная емкость материала уменьшается. Поэтому время от времени необходима регенерация материала-накопителя. Для этого двигатель в течение короткого времени эксплуатируется на обогащенной топливно-воздушной смеси. В восстановительных условиях в обогащенных ОГ образовавшиеся нитраты разлагаются на оксиды азота и, с использованием моноксида углерода, водорода и углеводородов в качестве восстановительных средств, восстанавливаются до азота с образованием воды и диоксида углерода.

Временами нейтрализаторы-накопители в процессе эксплуатации подвергаются температурным нагрузкам со стороны ОГ, что может привести к термическому повреждению нейтрализаторов. Можно различать два существенных эффекта старения:

- каталитически активные компоненты из благородных металлов нанесены на оксидные материалы накопительного каталитического нейтрализатора в высокодисперсной форме со средним размером частиц приблизительно от 2 до 15 нм. В связи с тонким распределением частицы благородных металлов имеют большую поверхность для взаимодействия с компонентами ОГ. Особенно в обедненных ОГ двигателей, работающих на обедненной смеси, с повышением температуры ОГ наблюдается необратимое укрупнение кристаллитов благородного металла, которое сопровождается необратимым снижением каталитической активности;

- при высоких температурах компоненты-накопители также подвергаются спеканию, в результате чего уменьшается их каталитически активная поверхность. Кроме того, наблюдалось то, что осажденные на материалах-носителях компоненты-накопители при высоких температурах образуют с носителями соединения, которые имеют меньшую накопительную способность для оксидов азота (см. Технический доклад Общества автомобильных инженеров США 970746 (SAE Technical Paper 970746) и EP 0982066 A1). Если, например, оксид бария на содержащем оксид церия носителе используется в качестве компонента-накопителя, существует опасность образования церата бария (BaCeO₃).

Спекание частиц благородного металла является необратимым процессом. Восстановление первоначальных размеров кристаллитов специальной обработкой представляется невозможным. Напротив, при определенных условиях образование соединений между компонентами-накопителями и материалами-носителями можно сделать обратимым посредством соответствующей обработки и, тем самым, по меньшей мере, частично восстановить каталитическую активность нейтрализатора-накопителя оксидов азота после термического повреждения. Так как накопительный каталитический нейтрализатор оксидов азота, как правило, является компонентом встроенной в автомобиль системы нейтрализации ОГ, процесс демонтажа которой очень трудоемок, для практической применимости способа регенерации нейтрализатора имеет существенное значение то, чтобы необходимые для регенерации условия можно было устанавливать и делать нейтральными с точки зрения выбросов в процессе эксплуатации транспортного средства.

Поэтому задачей настоящего изобретения является разработка способа регенерации накопительных каталитических нейтрализаторов оксидов азота, накопительная способность которых снижена в результате образования соединений компонентов-накопителей с носителями вследствие высоких температур, в процессе регулярной эксплуатации транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания, преимущественно работающим на обедненных смесях. При этом и в фазах регенерации должно быть обеспечено всемерное соблюдение действующих предельно допустимых значений выбросов.

Эта задача решена способом осуществляемой на транспортном средстве регенерации термически состаренного накопительного каталитического катализатора оксидов азота, при котором накопительный каталитический нейтрализатор имеет основные соединения стронция или бария, или соединения стронция и бария на содержащем оксид церия носителе, а кроме того, содержит соединения стронция и/или бария с носителем, образованные в результате термического старения. Способ отличается тем, что соединения стронция и/или бария с носителем в процессе регулярной эксплуатации транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания, работающим преимущественно на обедненной смеси, разлагаются посредством обработки газовой смесью, содержащей диоксид углерода, при необходимости воду и при необходимости оксиды азота. Газовая смесь производится двигателем транспортного средства, при этом коэффициент избытка воздуха газовой смеси в процессе разложения не превышает величину λ=1. При необходимости может осуществляться дополнительное регулирование коэффициента избытка воздуха производимой двигателем газовой смеси путем дозированной подачи восстановительного средства непосредственно в ветвь ОГ перед нейтрализатором.

В первую очередь, в изобретении используются реакция разложения церата бария в содержащей диоксид углерода атмосфере.

CASAPU et al. описывают в Appl. Catal. В 63 (2005) 232-242, что согласно рентгенографическим исследованиям BaCeO₃ в Pt/ВаСеО₃-BaO/CeO₂ после нагревания в атмосфере из 20 об.% CO₂ в гелии до 950°C разлагается с образованием карбоната бария ВаСО₃ и диоксида церия. Кроме того, они показывают термоаналитические исследования, в соответствии с которыми в температурном диапазоне от 400°С до 980°С имеют место изменения веса образца Pt/BaCeO₃-BaO/CeO₂, когда его нагревают в атмосфере из 20 об.% СО₂ в гелии, и объясняют наблюдаемые изменения веса разложением церата бария и реакцией между оксидом бария и диоксидом углерода. В другом месте той же публикации указано, что при 300°С в атмосфере с примерно 3% воды в гелии в атмосфере, не содержащей диоксид азота, церат бария разлагается медленнее, чем в присутствии диоксида азота, при этом, однако, и без диоксида азота через 5 часов времени реакции разлагается значительное количество церата бария.

Таким образом, церат бария может разлагаться под воздействием диоксида углерода при температурах выше 400°С. При этом в основу может быть положен двухступенчатый механизм реакции согласно уравнению (1).

Если газовая смесь дополнительно содержит водяной пар, разложение церата бария начинается уже при 300°С, при этом также можно исходить из двухступенчатого механизма реакции.

В соответствии с этим оказывается полезным, если используемые для регенерации ОГ, наряду с высоким содержанием диоксида углерода, содержат и значительные доли воды. Могут также содержаться и доли диоксида азота. Предпочтительно используемые для регенерации ОГ, наряду с 5-20 об.% диоксида углерода, содержат 5-15 об.% водяного пара и 0-5 об.% диоксида азота.

Поскольку подлежащая решению задача состоит в том, чтобы регенерировать термически состаренный накопительный каталитический нейтрализатор оксидов азота в процессе регулярной эксплуатации транспортного средства, нейтральность выбросов должна быть обеспечена и в процессе регенерации нейтрализатора. Это означает, что во время регенерации накопительного каталитического катализатора оксидов азота концентрации компонентов ОГ транспортного средства не должны превышать предписанные законом предельно допустимые нормы выбросов.

Таким образом, решение проблемы согласно изобретению состоит в том, что для регенерации накопительного каталитического катализатора оксидов азота устанавливается такое соотношение между воздухом и топливом для эксплуатации двигателя, что используемые для регенерации ОГ не превышают коэффициент избытка воздуха λ=1. Предпочтительно устанавливается коэффициент избытка воздуха λ=1, при этом λ=1 в смысле настоящей публикации означает, что коэффициент избытка воздуха колеблется между незначительно более высоким и незначительно более низким значением, так что в среднем поддерживается значение λ=1. Диапазон коэффициентов избытка воздуха, в котором происходит такое колебание, составляет от λ=0,9 до λ=1,1, предпочтительно от λ=0,95 до λ=1,05 и особенно предпочтительно от λ=0,98 до λ=1,02, какой обычно используется для эксплуатации трехкомпонентного каталитического нейтрализатора.

Такой выбор эксплуатации двигателя обеспечивает то, что производимая и необходимая для регенерации смесь ОГ, когда она проводится через накопительный каталитический нейтрализатор оксидов азота, содержит достаточное количество диоксида углерода и воды для регенерации. Это, прежде всего, относится к тому случаю, когда используемая в автомобиле система нейтрализации ОГ содержит два преобразователя ОГ, а именно один каталитический преобразователь около двигателя и один преобразователь под днищем кузова. При этом оба преобразователя могут содержать накопительные каталитические нейтрализаторы оксидов азота. В качестве альтернативы преобразователь около двигателя может содержать трехкомпонентный нейтрализатор или дизельный катализатор окисления, а преобразователь под днищем кузова может иметь накопительный каталитический нейтрализатор оксидов азота. Как установленный около двигателя нейтрализатор-накопитель оксидов азота, который, как описано, содержит каталитически активный компонент из благородного металла, задача которого состоит в том, чтобы с помощью содержащегося в ОГ кислорода преобразовывать моноксид углерода и углеводороды в диоксид углерода и воду, так и трехкомпонентный каталитический нейтрализатор или дизельный катализатор окисления, обеспечивают повышение концентрации диоксида углерода и концентрации воды в ОГ. Таким образом, получается газовая смесь, подходящая для регенерации накопительных каталитических нейтрализаторов оксидов азота, и в то же время обеспечивается нейтральность выбросов.

Новые ДВС, работающие на обедненных смесях, со струйным процессом сгорания в рабочих точках со скоростями в диапазоне от 120 до 150 км/час, которые уже находятся вне европейского цикла движения, при определенных условиях могут работать с соотношением воздух/топливо выше стехиометрического и коэффициентами избытка воздуха λ>1. С целью большей экономии топлива такой режим эксплуатации, в принципе, предпочтителен. Однако, если накопительный каталитический нейтрализатор оксидов азота в результате термического старения уже потерял часть своей накопительной емкости, необходимо предотвращать пробой оксидов азота путем более частого переключения на соотношение воздух/топливо ниже стехиометрического (режим работы на обогащенной смеси), при этом теряется преимущество в расходе топлива по сравнению со стехиометрическим соотношением воздух/топливо с коэффициентом избытка воздуха λ=1. Таким образом, можно использовать рабочие точки со стехиометрическим соотношением воздух/топливо для регенерации накопительного каталитического катализатора оксидов азота, при этом не происходит увеличения расхода топлива по сравнению с дальнейшей эксплуатацией нерегенерированного, термически состаренного накопительного каталитического катализатора оксидов азота.

Так как для регенерации накопительного каталитического катализатора оксидов азота согласно изобретению требуется, по меньшей мере, несколько минут, полезно выбирать для регенерации нейтрализатора фазы режима движения, в течение которых автомобиль, по меньшей мере, несколько минут движется со скоростями выше 100 км/час. В таких рабочих точках согласно изобретению устанавливается стехиометрическое соотношение воздух/топливо и регенерируется термически состаренный нейтрализатор-накопитель оксидов азота. В этих условиях имеют место температуры ОГ от 200°C до 950°С, то есть такие, которые подходят для используемой реакции разложения церата бария в содержащей диоксид углерода атмосфере. Предпочтительными являются температуры в диапазоне от 300°С до 700°С, а особенно предпочтительными - от 400°С до 650°С.

Обессеривание накопительных каталитических нейтрализаторов оксидов азота часто происходит при колебательном изменении коэффициента избытка воздуха ОГ в диапазоне от λ=0,8 до λ=1,1. Также к такой процедуре обессеривания может быть подключена регенерация термически состаренного нейтрализатора-накопителя оксидов азота. Однако необходимости в этом нет. В большинстве случаев обессеривание начинается при температурах нейтрализатора выше 600°C. А регенерация термически состаренного нейтрализатора накопителя оксидов азота возможна уже при температурах, начиная с 200°C, либо особо предпочтительно в диапазоне от 400°С до 650°С. Поэтому более холодные, независимые от обессеривания, рабочие точки оказываются явно более предпочтительными, тем более, что при более низких температурах предотвращаются другие эффекты термического старения, например, компонентов из благородного металла.

При указанных условиях эксплуатации требуемая нейтральность выбросов может обеспечиваться всегда, когда используется система нейтрализации ОГ, которая содержит накопительный каталитический нейтрализатор оксидов азота в преобразователе в положении под днищем кузова и в преобразователе около двигателя, или, в качестве альтернативы, накопительный каталитический нейтрализатор оксидов азота в преобразователе в положении под днищем кузова и трехкомпонентный каталитический нейтрализатор в преобразователе около двигателя. Обе формы осуществления обеспечивают то, что в точке эксплуатации двигателя со стехиометрической топливно-воэдушной смесью происходят достаточные преобразования для моноксида углерода, углеводородов и оксидов азота без необходимости использования функции накопления оксидов азота подлежащего регенерации накопительного каталитического нейтрализатора оксидов азота.

В другом варианте осуществления изобретения регенерация накопительного каталитического катализатора оксидов азота, который имеет основные соединения стронция или бария, или соединения стронция и бария на содержащем оксид церия носителе, а кроме того, содержит образовавшиеся в результате термического старения соединения стронция и/или бария с носителем, может происходить и с газовой смесью, которая имеет коэффициент избытка воздуха λ<1, если обеспечены подходящие температуры ОГ. И такие газовые смеси, как правило, содержат достаточные количества диоксида углерода и при необходимости воды. Тогда, для поддержания нейтральности выбросов, при необходимости требуются дополнительные меры, так как в противном случае, прежде всего, существует опасность слишком высоких выбросов остаточных углеводородов. Для этого возможен ряд модификаций системы нейтрализации ОГ, например установка катализатора окисления за подлежащим регенерации накопительным каталитическим нейтрализатором оксидов азота, при необходимости в сочетании с подачей вторичного воздуха между накопительным каталитическим нейтрализатором оксидов азота и подключенным за ним катализатором окисления. Детальная конструкция такой системы нейтрализации ОГ зависит от конкретного случая применения и не является предметом этого технического решения.

Далее изобретение на нескольких примерах и фигурах поясняется более подробно.

На фигурах показано:

Фигура 1: измеренное время работы на обедненных смесях общей системы в зависимости от температуры перед каталитическим нейтрализатором около двигателя («NO_x-окно») в термически состаренном состоянии после регенерации при 375°С в каталитическом нейтрализаторе под днищем кузова (UB) и λ=1 и после регенерации при 650°С в каталитическом нейтрализаторе под днищем кузова (UB) и λ=1

Фигура 2: наблюдаемые НС-преобразования общей системы в зависимости от температуры перед каталитическим нейтрализатором около двигателя в термически состаренном состоянии после регенерации при 375°С в каталитическом нейтрализаторе под днищем кузова (UB) и λ=1 и после регенерации при 650°С в каталитическом нейтрализаторе под днищем кузова (UB) и λ=1

Фигура 3: ДВС с двухпоточной системой нейтрализации ОГ, которая в каждой ветви ОГ содержит преобразователь нейтрализации ОГ, расположенный около двигателя, и преобразователь нейтрализации ОГ, расположенный в зоне под днищем кузова транспортного средства.

Пример

Регенерация термически состаренных накопительных каталитических нейтрализаторов оксидов азота исследовалась на испытательном стенде с работающим на обедненных смесях двигателем (6-цилидровый двигатель, рабочий объем 3,5 л, прямой впрыск бензина). Использовалась двухпоточная система нейтрализации ОГ.

Конструкция этой системы нейтрализации ОГ схематично изображена на фигуре 3. Каждая ветвь двухпоточной системы нейтрализации ОГ двигателя (1) была оснащена двумя корпусами преобразователей, один из которых находился в положении (2) около двигателя, а другой в положении (3), эквивалентном положению под днищем транспортного средства. Позициями (4) и (5) обозначено по одной ветви ОГ, позицией (6) схематично обозначены точки отбора подлежащих анализу ОГ и одновременно анализаторы ОГ. Позициями (7) и (8) обозначены глушители.

Преобразователи в ветви ОГ (4) двухпоточной системы были оснащены серийными нейтрализаторами. ОГ этой ветви не исследовались. Использованные нейтрализаторы служили лишь для поддержания реальных условий противодавления ОГ.

В ветви ОГ (5) как в расположенном около двигателя преобразователе (2), так и в преобразователе (3), эквивалентном положению под днищем кузова, использовались накопительные каталитические нейтрализаторы оксидов азота согласно ЕР 1317953 А1. В соответствии с пунктом 10 формулы изобретения, приведенном в указанной заявке, они содержат материал накопитель, который содержит основное соединение бария в качестве накопительного компонента, нанесенного на носитель с большой поверхностью на основе оксида церия. Состав ОГ, обрабатываемых в этой ветви системы нейтрализации, исследовался с помощью соответствующей методики анализа ОГ (6) (АМА 2000; фирма Pierburg).

В расположенном около двигателя преобразователе (2) ветви ОГ (5) использовался каталитический нейтрализатор объемом 0,82 л. Количество ячеек составляло 93 на квадратный сантиметр. В области (3) под днищем кузова использовались два каталитических нейтрализатора общим объемом 2 л, при этом каждый из них имел объем 1 л. Эти нейтрализаторы имели по 62 ячейки на квадратный сантиметр.

Каталитическое покрытие всех использованных каталитических нейтрализаторов в этих исследованиях соответствовало рецептуре каталитических нейтрализаторов из EP 1317953 A1, на которую здесь делаются ссылки относительно подробностей рецептуры. Накопительный материал этого нейтрализатора представляет собой оксид бария на смешанном оксиде церия/циркония (90 вес.% оксида церия и 10 вес.% оксида циркония).

Перед вставкой в корпуса преобразователей каталитические нейтрализаторы прокаливали в печи при 950°С в течение 12 часов для того, чтобы вызвать целенаправленное термическое старение каталитических нейтрализаторов.

Затем термически состаренные системы каталитической нейтрализации в описанной конфигурации охарактеризовывались на испытательном стенде. Для этого двигатель в различных точках нагрузки эксплуатировался в режиме работы на обедненной смеси, так что в результате перед нейтрализатором около двигателя имели место температуры от 200 до 470°С. С помощью датчика NO_x, расположенного в ветви ОГ (5) после каталитического нейтрализатора (3) под днищем кузова, определялись выбросы оксидов азота. При достижении критического порога концентрации оксидов азота после каталитического нейтрализатора под днищем кузова обедненная фаза прерывалась и путем переключения на режим работы на обогащенной смеси начиналась регенерация оксидов азота. Конец регенерационной фазы также определялся с помощью датчика NO_x, когда последний показывал пробой регенерационного средства. Определенное в этом процессе время работы на обедненной смеси представлялось графически для характеристики свойств по накоплению оксидов азота в зависимости от температуры перед нейтрализатором, расположенным около двигателя («NO_x-окно», фиг.1).

На основе углеводородных выбросов, замеренных в неочищенных выбросах и после нейтрализатора под днищем кузова, преобразование углеводородов в системе нейтрализации ОГ было рассчитано по следующей формуле:

После характеристики системы нейтрализации ОГ в термически состаренном состоянии была проведена регенерация, при этом сначала в самой горячей точке, выбранной с «NO_x-окне», было произведено переключение на стехиометрическое соотношение воздух/топливо и на один час отключен возврат ОГ. Следствием этого были температуры в каталитическом нейтрализаторе под днищем кузова, равные 375°С. По окончании времени регенерации был снова включен возврат ОГ, двигатель обратно переведен на режим работы на обедненной смеси, и была повторена характеристика в уже описанном порядке.

Так как разложение церата бария под влиянием диоксида углерода предпочтительно происходит при повышенных температурах, следом за характеристикой после регенерации при λ=1 и отключенном возврате ОГ была проведена еще одна опытная регенерация. При этом была выбрана точка работы двигателя при стехиометрическом соотношении воздух/топливо, при котором нейтрализатор ОГ под днищем кузова нагревался до 650°С. Через один час работы в указанных условиях было снова произведено переключение на режим работы на обедненной смеси, и уже описанная процедура характеризации была проведена в третий раз. Результаты указанных характеристик представлены на фигурах 1 и 2.

На фиг.1 показаны замеренные величины времени работы всей системы на обедненной смеси в зависимости от температуры перед нейтрализатором около двигателя («NO_x-окно») в термически состаренном состоянии после регенерации при 375°С в нейтрализаторе под днищем кузова (UB) и λ=1 и после регенерации при 650°С в нейтрализаторе под днищем кузова (UB) и λ=1

Уже регенерация при 375°С (UB) привела к явному увеличению времени работы на обедненной смеси во всем температурном диапазоне. В оптимальной для системы нейтрализации ОГ рабочей точке при 370-380°C перед нейтрализатором около двигателя было достигнуто увеличение времени работы на обедненной смеси с 59 секунд до 130 секунд, т.е. на 120%.

Регенерацией при 650°С (UB) было достигнуто лишь незначительное улучшение по сравнению с первой регенерацией при 375°C (UB). Это предположительно объясняется тем, что после первой регенерации уже был достигнут почти оптимальный эффект.

На фиг.2 показаны наблюдаемые преобразования углеводородов всей системы в зависимости от температуры перед каталитическим нейтрализатором около двигателя. Здесь обозначенная значком кривая показывает работу всей системы в термически состаренном состоянии. После регенерации при 375°С в каталитическом нейтрализаторе под днищем кузова (UB) и λ=1 получается кривая, обозначенная значком обозначает преобразование углеводородов всей системы после регенерации при 650°С в каталитическом нейтрализаторе под днищем кузова (UB) и λ=1. Сравнение кривых показывает, что при регенерации достигается и некоторое улучшение преобразования углеводородов в температурном диапазоне от 200 до 400°С. Однако, прежде всего, данные подтверждают, что процедура регенерации согласно изобретению не приводит к повреждению центров благородных металлов. Последние имеют решающее значение для окислительного преобразования углеводородов и моноксида углерода.

Данные экспериментов подтверждают, что режим работы согласно изобретению при λ=1 в соответствующем температурном диапазоне приводит к частичному восстановлению активности термически состаренных накопительных каталитических нейтрализаторов, если последние в качестве накапливающего оксиды азота материала содержат основное соединение бария на носителе на основе оксида церия.

Изобретение относится к способу регенерации термически состаренных накопительных каталитических нейтрализаторов оксидов азота. Сущность изобретения: способ осуществляемой на транспортном средстве регенерации термически состаренного накопительного каталитического нейтрализатора оксидов азота, который имеет основные соединения стронция или бария, или соединения стронция и бария на содержащем оксид церия носителе, а кроме того, содержит образовавшиеся в результате термического старения соединения стронция и/или бария с носителем, и используется для нейтрализации отработавших газов (ОГ) транспортного средства с работающим на обедненных смесях двигателем, при этом соединения стронция и/или бария с носителем во время регулярной эксплуатации транспортного средства разлагаются посредством обработки газовой смесью, содержащей диоксид углерода, при необходимости водяной пар и при необходимости оксиды азота, при этом содержание кислорода в газовой смеси во время процесса разложения не превышает коэффициент избытка воздуха λ=1. Техническим результатом изобретения является частичное восстановление активности термически состаренных накопительных каталитических нейтрализаторов. 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ осуществляемой на транспортном средстве регенерации термически состаренного накопительного каталитического нейтрализатора оксидов азота, который имеет основные соединения стронция или бария, или соединения стронция и бария на содержащем оксид церия носителе, а кроме того, содержит образовавшиеся в результате термического старения соединения стронция и/или бария с носителем и используется для нейтрализации отработавших газов (ОГ) транспортного средства с работающим на обедненных смесях двигателем, отличающийся тем, что соединения стронция и/или бария с носителем во время регулярной эксплуатации транспортного средства разлагаются посредством обработки газовой смесью, содержащей диоксид углерода, при необходимости, водяной пар и, при необходимости, оксиды азота, при этом содержание кислорода в газовой смеси во время процесса разложения не превышает коэффициент избытка воздуха λ=1.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что накопительный каталитический нейтрализатор оксидов азота является составной частью системы нейтрализации ОГ в автомобиле с работающим на обедненных смесях двигателем, и выработка необходимой для регенерации каталитического нейтрализатора газовой смеси проводится в рабочих состояниях работающего на обедненных смесях двигателя с температурами ОГ от 200 до 950°С.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в используемом для регенерации нейтрализатора рабочем состоянии двигателя устанавливается стехиометрическое соотношение воздух/топливо, так что используемые для регенерации ОГ имеют коэффициент избытка воздуха λ=1, а продолжительность регенерации составляет по меньшей мере несколько минут.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что в используемом для регенерации нейтрализатора рабочем состоянии двигателя устанавливается соотношение воздух/топливо ниже стехиометрического, так что используемые для регенерации ОГ имеют коэффициент избытка воздуха λ<1, а продолжительность регенерации составляет по меньшей мере несколько минут.

5. Способ по п.3 или 4, отличающийся тем, что используемые для регенерации нейтрализатора ОГ содержат 5-20% диоксида углерода, 5-15 об.% водяного пара, 0-5 об.% оксида азота, а остальное, по существу, азот.

6. Способ по п.3 или 4, отличающийся тем, что система нейтрализации ОГ содержит по меньшей мере один каталитический преобразователь.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что система нейтрализации ОГ содержит по меньшей мере один каталитический преобразователь, расположенный около двигателя, и один преобразователь, расположенный под днищем кузова транспортного средства.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что оба преобразователя содержат по меньшей мере один накопительный каталитический нейтрализатор оксидов азота.

9. Способ по п.7, отличающийся тем, что преобразователь, расположенный около двигателя, содержит трехкомпонентный каталитический нейтрализатор ОГ, а преобразователь, расположенный под днищем кузова, содержит накопительный каталитический нейтрализатор оксидов азота.

10. Способ по п.7, отличающийся тем, что преобразователь, расположенный около двигателя, содержит дизельный катализатор окисления, а преобразователь, расположенный под днищем кузова, содержит накопительный каталитический нейтрализатор оксидов азота.

11. Способ по п.9 или 10, отличающийся тем, что температура перед преобразователем, расположенным под днищем кузова, составляет от 300 до 850°С.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что для дополнительного регулирования коэффициента избытка воздуха вырабатываемой двигателем газовой смеси осуществляют дозированную подачу восстановительного средства непосредственно в ветвь ОГ перед содержащимся первым в системе нейтрализации ОГ накопительным каталитическим нейтрализатором оксидов азота.