СИСТЕМА ПОСЛЕДУЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ С ДОБАВЛЕНИЕМ АКТИВИРУЮЩЕГО МАТЕРИАЛА В ВОССТАНОВИТЕЛЬ, ВВОДИМЫЙ В КАТАЛИТИЧЕСКИЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР Российский патент 2016 года по МПК F01N3/20 B01D53/94 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к системам последующей обработки отработавших газов и к способам очистки отработавших газов в таких системах, а также к транспортным средствам, в которых используются такие системы.

Уровень техники

В настоящее время законодательные положения, действующие в автомобильной отрасли, привели к росту требований в части экономии топлива и снижения уровня выбросов вредных веществ в современных автомобилях. Производителям приходится искать баланс между соблюдением этих законодательных положений и запросами потребителей, которые хотят иметь мощный автомобиль, обеспечивающий динамичный стиль вождения.

Дизельные двигатели имеют КПД до 52% и, таким образом, являются наилучшими преобразователями энергии ископаемого топлива. Концентрация выбросов NO_x, то есть оксидов азота NO и NO₂, зависит от концентрации кислорода и температуры сгорания топлива в двигателе. Высокий КПД дизельного двигателя возможен только при повышенных температурах сгорания топлива, при которых неизбежны высокие уровни оксидов NO_x.

Следует отметить, что подавление образования оксидов NO_x внутренними средствами (такими, как изменение соотношения воздуха и топлива) обычно приводит к увеличению содержания твердых частиц. Избыточное количество кислорода в отработавших газах дизельного двигателя не позволяет использовать технологию трехкомпонентных каталитических нейтрализаторов для восстановления оксидов NO_x, используемую в автомобилях с бензиновыми двигателями с конца восьмидесятых годов прошлого столетия.

Твердые частицы углерода и оксиды NO_x - это типичные вредные вещества в отработавших газах дизельных двигателей. Требования по снижению уровня этих выбросов стимулируют работы по разработке соответствующих технических решений. В документе EP 1054722 B1 описана система последующей обработки отработавших газов, в которой совместно используется фильтр твердых частиц, в котором накапливаются частицы сажи, и каталитический нейтрализатор оксидов азота в трубопроводе выпуска отработавших газов. Для удаления сажи в окислительном катализаторе при окислении NO образуется NO₂. Сажа, накапливаемая в сажевом фильтре, окисляется оксидом NO₂. Остаточные количества NO и NO₂ в отработавших газах преобразуются в газообразный азот в блоке селективного каталитического восстановления с использованием в нем 32% раствора мочевины в воде. Однако в этом случае транспортное средство в дополнение к топливу необходимо заправлять большим количеством этого раствора. Кроме того, мочевина может кристаллизоваться при пониженных температурах, порядка -10°C, и в этом случае повышается вероятность забивания форсунки или аналогичных устройств.

В альтернативных системах селективного каталитического восстановления вместо мочевины или аммиака используются углеводороды из топлива. Если в качестве восстановителя используется топливо двигателя транспортного средства, то отпадает необходимость в дополнительном баке для восстановителя, используемом в случае селективного каталитического восстановления с использованием мочевины или аммиака. Однако при этом степень преобразования оксидов NO_x, как правило, ниже, чем в случае восстановления с использованием аммиака или мочевины, особенно при пониженных температурах, и при этом используется большое количество углеводорода. В документе US 2007/0289291 A1 раскрывается добавление водорода для повышения степени преобразования оксидов NO_x с использованием углеводородов при пониженных температурах. Водород может быть получен из топлива, или же транспортное средство необходимо заправлять этим газом. Однако в первом случае необходимо использовать установку риформинга, а во втором случае необходим объемный бак для водорода и необходимо соблюдение определенных мер безопасности.

Таким образом, существует потребность в системе последующей обработки отработавших газов, в работе которой используется меньшее количество материалов и которая менее чувствительна к отказам.

Раскрытие изобретения

Объектом настоящего изобретения является улучшенная система последующей обработки отработавших газов. Другим объектом изобретения является соответствующий улучшенный способ очистки отработавших газов с использованием улучшенной системы последующей обработки отработавших газов. Еще одним объектом изобретения является транспортное средство с улучшенной системой последующей обработки отработавших газов.

Объекты изобретения охарактеризованы признаками независимых пунктов формулы изобретения. Другие пункты формулы изобретения и описание раскрывают предпочтительные варианты осуществления изобретения.

В настоящем изобретении предлагается система последующей обработки отработавших газов, содержащая блок каталитического нейтрализатора, содержащий по меньшей мере один каталитический материал и установленный в трубопроводе выпуска отработавших газов по потоку ниже двигателя внутреннего сгорания, и содержащая также одно или несколько дозирующих устройств для подачи по меньшей мере одного реагента-восстановителя для снижения содержания оксидов NO_x в отработавших газах, и одно или несколько дозирующих устройств установлены для подачи в отработавшие газы по меньшей мере одного активирующего материала, который вызывает повышение каталитической активности каталитического материала по сравнению с каталитической активностью материала в отсутствие активирующего материала, по меньшей мере в заданном диапазоне температур.

Достоинство настоящего изобретения заключается в том, что повышается эффективность каталитического материала по нейтрализации вредных веществ, особенно при пониженных температурах, по сравнению с эффективностью каталитической реакции без использования активирующего материала, так что активный температурный диапазон каталитического материала будет ближе к температуре отработавших газов. Другим достоинством изобретения является то, что могут использоваться самые разные каталитические материалы, в связи с чем могут быть снижены расходы. Еще одним достоинством изобретения является то, что оно обеспечивает способ селективного каталитического восстановления, являющийся альтернативой способу, в котором используется аммиак или мочевина. В результате снижается количество реагента-восстановителя, которое необходимо возить на транспортном средстве, а также обеспечивается более надежный способ благодаря использованию средств, являющихся альтернативой мочевине и/или аммиаку. Кроме того, отсутствуют нежелательные выбросы аммиака в случае нештатных режимов работы системы.

Блок каталитического нейтрализатора может содержать одно или несколько каталитических устройств, таких как катализатор восстановления оксидов NO_x, компонент удаления сажи, такой как катализатор или сажевый фильтр, или любые компоненты и/или катализаторы, известные специалистам в данной области техники. Каталитические устройства могут быть расположены в любом произвольном порядке. В предпочтительной конфигурации каталитический восстановитель оксидов NO_x расположен по потоку ниже катализатора окисления сажи. Кроме того, ниже по потоку двигателя внутреннего сгорания и выше по потоку блока каталитического катализатора и, в частности, выше по потоку катализатора восстановления оксидов NO_x могут быть расположены одно или несколько дозирующих устройств. Одно или несколько дозирующих устройств могут содержать форсунку, сопло, распылитель и/или любое иное устройство, известное специалистам в данной области техники. Реагент-восстановитель и активирующий материал могут подаваться с использованием одного и того же дозирующего устройства или разных дозирующих устройств, одновременно в форме смеси или раздельно со сдвигом по времени. В предпочтительных вариантах они вводятся в отработавшие газы в форме смеси через одно дозирующее устройство. Отношение количества активирующего материала к количеству реагента-восстановителя может варьироваться от примерно 0 вес.% до примерно 50 вес.%, до примерно 60 вес.% и даже до примерно 70 вес.%. В альтернативных вариантах реагент-восстановитель может также подаваться в один или несколько цилиндров двигателя внутреннего сгорания, например, путем дополнительного впрыска. В предпочтительных вариантах дозирующее устройство, используемое для введения в отработавшие газы активирующего материала, устанавливают на трубопроводе выпуска отработавших газов или в этом трубопроводе по потоку ниже двигателя внутреннего сгорания.

Реагент-восстановитель является компонентом, который не зависит от активирующего материала. Активирующий материал оказывает влияние на каталитический материал и повышает эффективность его действия при пониженных температурах по сравнению с эффективностью катализатора в отсутствии активирующего материала.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения активирующий материал может содержать по меньшей мере один кислородсодержащий углеводород. Предпочтительно активирующий материал состоит из одного кислородсодержащего углеводорода. Количество активирующего материала, который добавляют в одном способе применения, может зависеть от температуры катализатора. Это справедливо также и для количества реагента-восстановителя. Вообще говоря, при высоких температурах катализатора активирующий материал оказывает лишь небольшое влияние на эффективность восстановления NO_x и практически не нужен. Аналогично, при пониженных температурах, когда эффективность действия реагента-восстановителя и/или активирующего материала низка, их можно вообще не вводить в отработавшие газы. Смесь реагента-восстановителя и активирующего материала лучше всего работает в некотором диапазоне температур между указанными предельными температурами. Таким образом, при высоких температурах катализатора количество добавляемого активирующего материала может быть уменьшено практически до нуля, и при пониженных температурах катализатора в пределах указанного диапазона температур количество добавляемого активирующего материала может доходить до 50 вес.% или в некоторых крайних случаях - до 60-70%. Таким образом, состав смеси регулируется оптимальным образом в зависимости от температуры катализатора. Кроме того, количество смеси активирующего материала и реагента-восстановителя, добавляемой в процессе работы системы, может зависеть от количества оксидов NO_x. Количество смеси в зависимости от количества оксидов NO_x может варьироваться от примерно 0,1:1 (весовое отношение) до примерно 10:1, предпочтительно от примерно 0,5:1 до примерно 5:1 и наиболее предпочтительно от примерно 1:1 до примерно 3:1. Кислородсодержащий углеводород может иметь любое состояние, известное специалистам в данной области техники, и предпочтительно используется в форме текучей среды. Поэтому также могут обеспечиваться средства охлаждения дозирующих устройств. Применение настоящего изобретения позволяет улучшить каталитическую активность и эффективность действия каталитического материала.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления изобретения активирующий материал может содержать по меньшей мере один кислородсодержащий углеводород типа эфира и предпочтительно эфир из группы, состоящей из: триглима, диглима, моноглима, диэтилового эфира, дипропилового эфира. Указанные вещества позволяют получить материал с известными характеристиками.

В одном из вариантов осуществления изобретения активирующий материал может содержать по меньшей мере триглим. Количество триглима, которое добавляют в одном из применений способа, зависит, как это уже было указано, от температуры отработавших газов, обтекающих катализатор. Таким образом, может быть обеспечен материал, который представляет собой жидкость при его добавлении к отработавшим газам. Кроме того, триглим находится в жидком состоянии при его хранении на транспортном средстве в диапазоне температур от -50°C до +50°C. Поэтому активизирующий материал, используемый на транспортном средстве, практически не может замерзнуть или кристаллизоваться. Соответственно, устройства подачи, такие как дозирующие устройства, не будут забиваться. Кроме того, нет необходимости в устройствах подогрева активирующего материала, поскольку он не будет замерзать в обычных условиях работы транспортного средства. Смесь жидкого триглима с жидким реагентом-восстановителем легко получать и использовать. При использовании триглима в качестве активирующего материала требуется меньшее количество веществ, которые добавляются в форме реагента-восстановителя и активирующего материала в отработавшие газы в процессе селективного каталитического восстановления, по сравнению с процессом, в котором используется водный раствор мочевины, и уменьшение количества добавляемых веществ может достигать 50-80 вес.%.

Еще в одном варианте осуществления изобретения активирующий материал может впрыскиваться через форсунку. Это достаточно простое конструктивное решение.

В соответствии с другим вариантом двигатель внутреннего сгорания может быть дизельным двигателем, в котором рабочая температура активирующего материала и температура отработавших газов могут быть легко согласованы для обеспечения оптимальной эффективности работы. Таким образом, в вариантах осуществления изобретения может быть легко скомпенсирована пониженная температура сгорания топлива в дизельном двигателе по сравнению с бензиновым двигателем.

В других вариантах реагент-восстановитель для восстановления оксидов NO_x может содержать по меньшей мере один углеводород. В предпочтительных вариантах в качестве реагента-восстановителя используется углеводород. В этом случае могут использоваться самые разные распространенные вещества.

В настоящем изобретении предлагается также использовать в качестве реагента-восстановителя топливо, в особенности дизельное топливо. Способ может представлять собой селективное каталитическое восстановление с использованием углеводородов, содержащихся в топливе. В соответствии с настоящим изобретением добавление смеси триглима или другого аналогичного соединения и углеводородов топлива, используемого на транспортном средстве, к отработавшим газам в выпускном трубопроводе перед блоком каталитического нейтрализатора способствует снижению содержания оксидов NO_x в отработавших газах, особенно при пониженных температурах. Кроме того, в связи с использованием топлива в качестве реагента-восстановителя на транспортном средстве нужно будет установить лишь небольшой дополнительный бак для активирующего материала.

Активирующий материал может вызывать повышение каталитической активности каталитического материала по меньшей мере при температуре отработавших газов в диапазоне температур от примерно 200°C до 500°C. Использование активирующего материала обеспечивает снижение рабочей температуры примерно на 100°C, примерно до температуры 200°C. В результате могут использоваться самые разные каталитические материалы.

Еще в одном варианте блок каталитического нейтрализатора может содержать в качестве каталитического материала по меньшей мере благородный металл в соответствии с хорошо известной и отработанной технологией. В качестве каталитического материала могут использоваться самые разные благородные металлы, такие как, например, рутений, родий, палладий, серебро, осмий, иридий, платина и золото. В предпочтительных вариантах могут использоваться такие металлы, как родий, палладий, платина, золото и серебро.

В одном из предпочтительных вариантов в качестве каталитического материала может использоваться серебро. Серебро может использоваться в составе катализатора Ag/Al₂O₃. Таким образом, может использоваться сравнительно недорогой металл, в результате чего снижаются затраты на систему последующей обработки отработавших газов и, соответственно, на транспортное средство.

В соответствии с другим вариантом система последующей обработки отработавших газов может содержать устройство управления с обратной связью для регулирования количества активирующего материала, который подается в отработавшие газы, в зависимости от содержания в них оксидов NO_x. Кроме того, устройство управления может регулировать количество реагента-восстановителя, подаваемого в отработавшие газы, в зависимости от содержания в них оксидов NO_x. Устройство управления с обратной связью при регулировании количества активирующего материала и/или реагента-восстановителя может учитывать температуру отработавших газов и/или катализатора.

В настоящем изобретении также предлагается система последующей обработки отработавших газов, которая может содержать устройство управления с обратной связью для регулирования количества реагента-восстановителя и количества активирующего материала, которые подаются в отработавшие газы, в зависимости от температуры отработавших газов и/или катализатора и в зависимости от количества оксидов NO_x в отработавших газах. В частности, отношение количества активирующего материала к количеству реагента-восстановителя предпочтительно регулируется в зависимости от температуры отработавших газов и/или катализатора. В предпочтительных вариантах устройство управления с обратной связью может содержать датчики для измерения содержания оксидов NO_x и температуры. В этом варианте может быть обеспечена высокоэффективная система последующей обработки отработавших газов.

В настоящем изобретении также предлагается способ очистки отработавших газов в системе последующей обработки отработавших газов, в котором обеспечивают реагент-восстановитель для снижения уровня содержания оксидов NO_x в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания и в котором в отработавшие газы добавляют по меньшей мере один активирующий материал для повышения каталитической активности каталитического материала блока каталитического нейтрализатора по сравнению с каталитической активностью материала в отсутствие активирующего материала, по меньшей мере в заданном диапазоне температур.

Таким образом, степень нейтрализации над каталитическим материалом существенно повышается, особенно при пониженных температурах, так что активный рабочий диапазон температур каталитического материала будет лучше соответствовать температуре отработавших газов. Кроме того, могут использоваться самые разные каталитические материалы, в результате чего снижаются затраты. Еще одним достоинством изобретения является то, что оно обеспечивает способ селективного каталитического восстановления, являющийся альтернативой способу, в котором используется аммиак или мочевина. В результате снижается количество реагента-восстановителя, которое необходимо возить на транспортном средстве, а также более надежный способ благодаря использованию средств, являющихся альтернативой мочевине и/или аммиаку.

В настоящем изобретении также предлагается транспортное средство, предпочтительно большой грузовик, содержащее по меньшей мере одну систему последующей обработки отработавших газов. Соответственно, предлагаемая в изобретении система последующей обработки отработавших газов может быть использована в области, в которой требуются решения высокой степени сложности.

Краткое описание чертежей

Сущность изобретения, его особенности и достоинства можно будет лучше всего понять из нижеприведенного описания одного из вариантов осуществления изобретения, который не ограничивает его объем, со ссылками на чертежи, на которых показано:

на фиг. 1 - схематический вид транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания и с одним из вариантов системы последующей обработки отработавших газов по настоящему изобретению;

на фиг. 2 - схематический вид двигателя внутреннего сгорания и более подробная схема системы последующей обработки отработавших газов фиг. 1;

на фиг. 3 - результаты, полученные для трех разных экспериментальных вариантов способа последующей обработки отработавших газов.

Осуществление изобретения

Одинаковые или сходные элементы указываются на чертежах одинаковыми ссылочными номерами. Чертежи являются всего лишь схематическими иллюстрациями, не предназначенными для точного отображения конкретных характеристик изобретения. Кроме того, чертежи предназначены для представления только типичных вариантов осуществления изобретения и поэтому не должны рассматриваться как ограничения объема изобретения.

На фиг. 1 схематически изображено транспортное средство 40 с двигателем 18 внутреннего сгорания и системой 10 последующей обработки отработавших газов, расположенной ниже двигателя 18 по потоку отработавших газов. Один из вариантов системы последующей обработки отработавших газов представлен на фиг. 2.

Система 10 последующей обработки отработавших газов содержит блок 12 каталитического нейтрализатора, установленный в трубопроводе 16 выпуска отработавших газов ниже по потоку двигателя 18 внутреннего сгорания, который может быть дизельным двигателем 32. Блок 12 каталитического нейтрализатора содержит компонент, обеспечивающий снижение содержания сажи, такой как катализатор восстановления сажи или сажевый фильтр (не показан), а также катализатор 42 для восстановления NO_x, который содержит каталитический материал, например серебро 36 в катализаторе Ag/Al₂O₃.

Система 10 последующей обработки отработавших газов содержит также дозирующее устройство 20 в форме форсунки 30. Дозирующее устройство 20 установлено ниже по потоку двигателя 18 внутреннего сгорания и выше по потоку блока 12 каталитического нейтрализатора. Дозирующее устройство 20 или форсунка 30 подает или впрыскивает реагент-восстановитель 22 для восстановления оксидов NO_x в потоке отработавших газов 24, выходящих из двигателя 18 внутреннего сгорания и проходящих по трубопроводу 16 в блок 12 каталитического нейтрализатора. В одном из вариантов реагент-восстановитель 22 для восстановления оксидов NO_x может быть углеводородом, являющимся компонентом топлива. Таким образом, реагент-восстановитель 22 для восстановления оксидов NO_x является топливом, имеющимся на транспортном средстве, и в случае дизельного двигателя 32 это дизельное топливо 34.

Дизельное топливо 34 содержится в топливном баке 44, который соединен с форсункой 30 для подачи топлива в смеси с активирующим материалом 26. Поэтому дозирующее устройство 20 выполнено также с возможностью подачи активирующего материала 26 в отработавшие газы 24. Активирующий материал 26 может содержать кислородсодержащий углеводород, например триглим 28. Кроме того, состав активирующего материала 26 подобран таким образом, чтобы он повышал каталитическую активность каталитического материала 14 по сравнению с активностью материала 14 без активирующего материала 26, по меньшей мере в некотором диапазоне температур.

В другом варианте реагент-восстановитель 22 и активирующий материал 26 могут подаваться в поток отработавших газов 24 через различные дозирующие устройства 20, 20a, 20b. Поэтому в таком варианте бак 44 содержит только активирующий материал 26 или триглим и активирующий материал 26 впрыскивается через дозирующее устройство 20 или форсунку 30. Смешивание реагента-восстановителя 22 и активирующего материала 26 происходит в присутствии отработавших газов 24. Однако реагент-восстановитель 22 содержится в баке 44a, который является штатным топливным баком для дизельного топлива 34, на котором работает двигатель транспортного средства 40 (фиг. 1).

В первом альтернативном варианте реагент-восстановитель 22 или дизельное топливо 34 впрыскивается через дозирующее устройство 20a, установленное в двигателе 18 внутреннего сгорания для дополнительного впрыска реагента-восстановителя 22 по меньшей мере в один цилиндр двигателя 18.

Во втором альтернативном варианте реагент-восстановитель 22 или дизельное топливо 34 впрыскивается в поток отработавших газов 24 в трубопроводе 16 через дозирующее устройство 20b, установленное по потоку ниже двигателя 18 и по потоку выше блока 12 каталитического нейтрализатора.

В третьем альтернативном варианте реагент-восстановитель 22 или дизельное топливо 34 впрыскивается в поток отработавших газов 24 через дозирующие устройства 20a и 20b.

Кроме того, в состав системы 10 последующей обработки отработавших газов входит устройство управления 38 с обратной связью, содержащее датчики и блок управления (подробно не показан), для регулирования количества реагента-восстановителя 22 и активирующего материала 26, которые должны подаваться в поток отработавших газов 24 для обеспечения достаточной активации каталитического материала 14. Для соответствующего регулирования соотношения количеств активирующего материала 26 и реагента-восстановителя 22 с помощью первого датчика (не показан) измеряется температура отработавших газов 24 или катализатора 42. Устройство 38 управления определяет требуемое соотношение количеств активирующего материала 26 и реагента-восстановителя 22 в зависимости от измерений температуры. Получаемая смесь активирующего материала 26 и реагента-восстановителя 22 содержится в баке 44. Таким образом, в рассматриваемом варианте необходим дополнительный бак (не показан) для содержания активирующего материала 26. В других вариантах с использованием бака 44a в качестве емкости для содержания реагента-восстановителя 22 процесс смешивания активирующего материала 26 и реагента-восстановителя происходит в присутствии отработавших газов 24 (в цилиндрах двигателя 18 внутреннего сгорания и/или в трубопроводе 16 выпуска отработавших газов).

Требуемое количество получаемой смеси реагента-восстановителя 22 и активирующего материала 26 зависит от количества оксидов NO_x в отработавших газах 24, которое измеряется вторым датчиком (не показан). Таким образом, устройство 38 управления определяет требуемое количество смеси реагента-восстановителя 22 и активирующего материала 26 и ее состав в зависимости от измерений количества оксидов NO_x. Получаемая смесь реагента-восстановителя 22 и активирующего материала 26, впрыскиваемая в отработавшие газы 24 через форсунку 30, содержит указанные компоненты в весовом отношении от примерно 1:1 до 3:1, в зависимости от количества оксидов NO_x.

Активирующий материал 26 в смеси повышает каталитическую активность или эффективность действия каталитического материала 14 в блоке 12 каталитического нейтрализатора при температуре отработавших газов 24, находящейся в диапазоне от примерно 200°C до примерно 500°C (см. также фиг. 3). Таким образом, каталитический материал 14 может работать даже при температурах, которые существенно ниже 250°C. Поэтому реагент-восстановитель 22 или углеводороды в дизельном топливе 34, впрыскиваемые в отработавшие газы 24, могут осуществлять селективное каталитическое восстановление для снижения уровня оксидов NO_x в отработавших газах 24. Таким образом, добавление небольшого количества триглима 28 повышает степень преобразования над катализатором 42 на основе Ag/Al₂O₃, особенно при пониженных температурах отработавших газов 24 и/или катализатора 42, так что температурный диапазон действия катализатора 42 будет лучше соответствовать температуре отработавших газов.

На фиг. 3 приведены результаты работы системы последующей обработки отработавших газов при использовании трех разных добавок, а именно углеводорода (график С1), эфира (график С2) и смеси углеводорода и эфира (например, 20 вес.%, график C3). По оси Y откладывается степень преобразования оксидов NO_x, и по оси X откладывается температура в °C. График С1 (точки обозначены ромбиками) представляет результаты, полученные для случая добавления только реагента-восстановителя 22. График С2 (точки обозначены треугольниками) представляет результаты, полученные для случая добавления только активирующего материала 26. График C3 (точки обозначены квадратиками) представляет результаты, полученные для случая добавления смеси реагента-восстановителя 22 и активирующего материала 26.

Как можно видеть на графике фиг. 3 для случая добавления только углеводородов (ромбики, график С1), степень преобразования оксидов NO_x почти равна нулю при температурах, не превышающих примерно 350°C-400°C. В случае добавления только эфира (треугольники, график С2) степень преобразования оксидов NO_x сравнительно невысока во всем диапазоне температур от 200°C до 550°C. Только в случае добавления смеси углеводородов и эфира (квадратики, график C3), представляющей собой смесь реагента-восстановителя 22 и активирующего материала 26 по настоящему изобретению, порог температур эффективного преобразования оксидов NO_x может быть сдвинут в сторону более низких температур, порядка 250°C, в результате чего обеспечивается эффективное преобразование оксидов NO_x в более широком диапазоне температур от примерно 250°C до 550°C. Таким образом, активирующий материал 26 обеспечивает повышение каталитической активности каталитического материала 14 по сравнению с каталитической активностью без использования активирующего материала 14 по меньшей мере в некотором диапазоне температур (как это четко видно из графиков C1 и C3).

Применение настоящего изобретения обеспечивает улучшение последующей обработки отработавших газов, в результате чего система будет менее чувствительна к отказам.

Изобретение относится к системе последующей обработки отработавших газов. Система (10) последующей обработки отработавших газов содержит: блок (12) каталитического нейтрализатора с по меньшей мере одним каталитическим материалом (14), установленный в трубопроводе (16) выпуска отработавших газов по потоку ниже двигателя (18) внутреннего сгорания, первый бак (44а) для содержания по меньшей мере одного реагента-восстановителя (22), второй бак (44) для содержания активирующего материала и одно или несколько дозирующих устройств (20, 20a, 20b) для подачи по меньшей мере одного реагента-восстановителя (22) для снижения содержания оксидов NO_x в отработавших газах (24), содержащего по меньшей мере один углеводород, выполненных с возможностью подачи в отработавшие газы (24) по меньшей мере одного активирующего материала (26), который включает по меньшей мере один кислородсодержащий углеводород эфирного типа, содержащий эфир, выбранный из группы, состоящей из триглима, диглима, моноглима, диэтилового эфира, дипропилового эфира, и который вызывает повышение каталитической активности каталитического материала (14) по сравнению с его каталитической активностью в отсутствие активирующего материала (26), по меньшей мере в заданном диапазоне температур. Также раскрыты способ обработки отработавших газов (24) в системе (10) последующей обработки отработавших газов и транспортное средство (40) с системой (10) последующей обработки отработавших газов. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности каталитического материала, снижение количества реагента-восстановителя, снижение расходов. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Система (10) последующей обработки отработавших газов, содержащая: блок (12) каталитического нейтрализатора с по меньшей мере одним каталитическим материалом (14), установленный в трубопроводе (16) выпуска отработавших газов по потоку ниже двигателя (18) внутреннего сгорания, первый бак (44а) для содержания по меньшей мере одного реагента-восстановителя (22), второй бак (44) для содержания активирующего материала и одно или несколько дозирующих устройств (20, 20a, 20b) для подачи по меньшей мере одного реагента-восстановителя (22) для снижения содержания оксидов NO_x в отработавших газах (24), содержащего по меньшей мере один углеводород, выполненных с возможностью подачи в отработавшие газы (24) по меньшей мере одного активирующего материала (26), который включает по меньшей мере один кислородсодержащий углеводород эфирного типа, содержащий эфир, выбранный из группы, состоящей из триглима, диглима, моноглима, диэтилового эфира, дипропилового эфира, и который вызывает повышение каталитической активности каталитического материала (14) по сравнению с его каталитической активностью в отсутствие активирующего материала (26), по меньшей мере в заданном диапазоне температур.

2. Система по п. 1, в которой активирующий материал (26) впрыскивается через форсунку (30).

3. Система по п. 1 или 2, в которой двигатель (18) внутреннего сгорания представляет собой дизельный двигатель (32).

4. Система по п. 1 или 2, в которой используется реагент-восстановитель (22) для восстановления оксидов NO_x, содержащий по меньшей мере один углеводород, в частности топливо, в частности дизельное топливо (34).

5. Система по п. 1 или 2, в которой используется активирующий материал (26), вызывающий повышение каталитической активности каталитического материала (14) по меньшей мере при температуре отработавших газов (24) в диапазоне температур примерно от 200°C до 500°C.

6. Система по п. 1 или 2, в которой блок (12) каталитического нейтрализатора содержит в качестве каталитического материала (14) по меньшей мере благородный металл, предпочтительно серебро (36).

7. Система по п. 1 или 2, снабженная устройством (38) управления с обратной связью для регулирования количества реагента-восстановителя (22) и/или количества активирующего материала (26), которые подаются в отработавшие газы (24), в зависимости от количества оксидов NO_x в отработавших газах (24) и/или в зависимости от температуры отработавших газов (24) и/или катализатора (42).

8. Система по п. 1 или 2, в которой по меньшей мере одно дозирующее устройство (20a) установлено в двигателе (18) внутреннего сгорания или возле него для дополнительного впрыска реагента-восстановителя (22) в один или несколько цилиндров двигателя (18) внутреннего сгорания и/или по меньшей мере одно дозирующее устройство (20, 20b) установлено ниже по потоку двигателя (18) внутреннего сгорания в или на трубопроводе (16) выпуска отработавших газов.

9. Способ обработки отработавших газов (24) в системе (10) последующей обработки отработавших газов, в котором обеспечивают реагент-восстановитель (22) для снижения уровня содержания оксидов NO_x в отработавших газах (24) двигателя (18) внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере один углеводород, и в котором в отработавшие газы (24) добавляют по меньшей мере один активирующий материал (26), включающий по меньшей мере один кислородсодержащий углеводород эфирного типа, содержащий эфир, выбранный из группы, состоящей из триглима, диглима, моноглима, диэтилового эфира, дипропилового эфира, что обеспечивает повышение каталитической активности каталитического материала (14) блока (12) каталитического нейтрализатора по сравнению с его каталитической активностью в отсутствие активирующего материала (26) по меньшей мере в заданном диапазоне температур, причем реагент-восстановитель является независимым компонентом по отношению к активирующему материалу.

10. Транспортное средство (40) с системой (10) последующей обработки отработавших газов по любому из пп. 1-8.