Sistema de purificación de gases de escape del motor diesel
Descripción general
 Mejora de la eficiencia de purificación de NOx de los gases de escape del motor diesel. ] El tubo de escape 630 del motor diesel 600 está conectado al silenciador 800 a través de la trampa de partículas 640. En el silenciador 800, están dispuestas una primera unidad de purificación 200 y una segunda unidad de purificación 900. La primera unidad de purificación 200 tiene un electrodo conectado a una generación de alta tensión 500 que genera una descarga en corona. La segunda unidad de purificación 900 es un único catalizador portador de panal de abejas. La unidad de control 700 abre la válvula 650 para suministrar aceite liviano en el gas de escape G y suministra descarga en corona cuando la temperatura del gas de escape es menor que el valor establecido. Cuando la temperatura del gas de escape es igual o mayor que el valor establecido, la purificación se realiza principalmente por la segunda unidad de purificación.
Campo técnico
La presente invención se refiere a un dispositivo de purificación de gases de escape de un motor diesel.
Antecedentes de la técnica
Las técnicas para eliminar NOx activando NOx realizando la descarga de corona en un flujo de gas de escape que contiene óxido de nitrógeno (NOx) y poniendo este gas en contacto con un catalizador de adsorción tal como alúmina activada se describen en, 51 6171, que se incorpora aquí como referencia.
Tarea de solución
En el caso de un motor diesel, el (O2) concentración de oxígeno en el gas de escape más alto que el motor de gasolina, cuando se activa la descarga de corona en la corriente de gas de escape, junto con NOX, O2 también activa, moléculas de N2 Reacciona con NO para convertirse en NO o NO 2, y se produce el fenómeno de que NOX aumenta desde el principio. La presente invención, como resultado de varios experimentos, la adición de hidrocarburos (HC) en la corriente de gas de escape de la concentración de O2 es el motor de alta diesel, dada una descarga de corona a la corriente de gas, antes de la HC se convierte en CO2 Para producir un producto intermedio, confirmando que reacciona con NOx para reducirlo a N 2, y para proporcionar un aparato purificador de gases de escape para un motor diesel que hace uso de este fenómeno. La temperatura de los gases de escape del motor diesel es inferior a la temperatura del gas de escape del motor de gasolina y la eficacia del dispositivo de purificación basado en el principio anterior es buena para los gases de escape a baja temperatura. Sin embargo, para gases de escape a alta temperatura, se puede lograr una alta eficiencia con catalizador solo sin descarga de corona. Por lo tanto, en la presente invención, se proporciona un aparato para lograr la purificación de NOx en todo el rango de operación combinando estos dos tipos de catalizadores.
Solución
Sistema de purificación de gases de escape de un motor diesel de la presente invención, como unidad básica, y el silenciador que tiene una primera unidad de purificación y la segunda unidad de purificación que está conectado a un tubo de escape del motor diesel, la primera unidad de purificación un generador de alto voltaje para proporcionar una descarga de corona, una válvula proporcionada en el conducto para la adición de aceite ligero para el lado aguas arriba del tubo de escape del silenciador, y el generador de alto voltaje en base a la señal de entrada del sensor proporcionado en un tubo de escape y un motor diesel Y una unidad de control para enviar una señal de salida a la válvula.
La unidad de control de NOx tiene la función de operar el dispositivo de generación de alto voltaje y agregar el aceite abriendo la válvula cuando la velocidad de rotación y la carga del motor diesel son bajas y la temperatura del gas de escape es el valor establecido o menor. Cuando la temperatura del gas de escape es baja, principalmente la primera unidad de purificación realiza una función de purificación, y cuando la temperatura del gas de escape es alta, la segunda unidad de purificación funciona principalmente.
La figura 3 es un diagrama explicativo que muestra el principio de la presente invención. Un electrodo de placa plana 60 se une al tubo de reacción cilíndrico 10, y el catalizador 20 se llena en este electrodo de placa plana. El electrodo de placa plana 60 se forma formando un material conductor en forma de malla, por ejemplo, y permite que el gas de escape G pase libremente a través del mismo. El electrodo de placa plana 60 está conectado a tierra a través de una línea 62. El catalizador 20 es por ejemplo, en que el activo de alúmina (gamma-alúmina) y el catalizador de zeolita sintetizada a partir de SiO2 y Al2O3, por ejemplo mordenita (H ZSM5) se sedimentó. Se sabe que estos catalizadores son eficaces para reducir y eliminar los óxidos de nitrógeno. Un electrodo de placa plana 70 está dispuesto encima del catalizador 20 en el tubo de reacción 10, y un dispositivo de suministro de HC de hidrocarburo 30 está provisto más corriente arriba del electrodo de placa 50.
El electrodo de placa 70 está conectado al generador de alto voltaje 40 a través de una línea 42. El generador de alto voltaje 40 genera una forma de onda de alta tensión mediante, por ejemplo, un método de separación rotatoria, y genera una forma de onda de pulso de alto voltaje como se muestra en la figura 5. La forma de onda tiene un valor máximo de, por ejemplo, 10 20 KV y es de aproximadamente 500 Hz. El electrodo de aguja 50 dado la forma de onda de tensión de pulso genera una descarga de corona 55. Hacer fluir un gas G simulado correspondiente al gas de escape del motor diesel para el tubo de reacción 10, mediante la generación de la descarga de corona en la corriente de gas hidrocarburo HC se añadió y el experimento para eliminar el estado de NOX en la corriente de gas.
La Figura 7 es una energía de descarga en el eje horizontal, un gráfico de tiempo que se tarda para la tasa de purificación de NOX al eje longitudinal, NOX se encontró que ser eliminado de manera eficiente aunque la diferencia de temperatura del gas de escape es. La forma de onda del alto voltaje para generar la descarga de corona puede ser el voltaje CA mostrado en la FIG. Para el voltaje de CA, se obtiene una forma de onda de CA de 10 20 kilohertz utilizando, por ejemplo, un inversor. La descarga de corona debido al voltaje de pulso y la tensión de CA tiene una mayor estabilidad que la descarga de tipo de CC convencional. La figura 4 muestra una primera realización de un aparato de purificación de gas de escape para un motor diesel preparado sobre la base del principio anterior. El dispositivo de purificación de gas de escape entero indicado por número de referencia 100a y tiene una carcasa cilíndrica 110 mediante la inserción de un catalizador de soporte de panal 120 en la carcasa 110, que tiene una estructura para soportar un electrodo de placa plana 130 en el lado aguas abajo del gas G . El electrodo 130 de placa plana es, por ejemplo, una malla de alambre, y está conectado a tierra a través de una línea 132. El catalizador 120 de soporte en forma de panal se forma moldeando un material cerámico tal como cordierita en una estructura alveolar y revestimiento de alúmina activada. Un electrodo acicular 140 está previsto en el lado aguas arriba del catalizador en forma de panal 120 en la carcasa 110 y está conectado al espacio de chispa giratorio 152 del dispositivo generador de alto voltaje 150 a través de una línea 142. El alimentador de hidrocarburo 160 está conectado a un tanque tal como aceite ligero o gasolina, e inyecta una cantidad necesaria de hidrocarburo en el flujo del gas de escape G. El gas de escape mezclado con el hidrocarburo se activa en la descarga en corona, y el catalizador acelera la reacción y se purifica.
La figura 8 muestra una realización que tiene una configuración más específica del aparato de purificación de gases de escape que utiliza este principio. Un aparato de purificación de gas de escape en conjunto, indicado con el número de referencia 200, tiene una carcasa cilíndrica 210 y un cilindro externo de lado de entrada 220 que sirve como una entrada para el gas de escape G y un cilindro externo de lado de salida 230 están conectados. Un primer electrodo de placa plana 250 soportado por un primer miembro aislante 240 en forma de anillo está dispuesto inmediatamente detrás del cilindro exterior 220 en el lado de entrada de la carcasa 210. El primer miembro aislante 240 está formado, por ejemplo, de un aislante, y se proporciona un rebaje en una porción periférica exterior en forma de anillo. Por ejemplo, se usa una malla de alambre de acero inoxidable como el electrodo plano 250. El primer miembro aislante se fija dentro de la carcasa 210 usando un miembro aislante 260 tipo clavija insertado en un orificio provisto en una carcasa hecha de un material conductor y una tuerca 270 de perno.
El primer electrodo de placa 250 está conectado a una tuerca de perno 270, que es un miembro conductor, y además conectado al generador de alto voltaje 500 a través de una línea 280. Un segundo electrodo de placa plana 320 se fija al centro dentro de la carcasa 210 mediante una tuerca de perno 330 y se conecta al suelo a través de un segundo electrodo de placa plana 320 H, línea 340. Entre el primer miembro aislante 240 y el segundo electrodo 320 de placa plana, se inserta un primer catalizador 300 de soporte en forma de panal que tiene un material tampón 310 provisto en la parte periférica exterior del mismo. En la proximidad del lado de salida de la carcasa 210, el tercer electrodo de placa 360 está unido por el segundo miembro aislante 350. El tercer electrodo de placa 360 y el miembro aislante 350 tiene la misma estructura que el primer electrodo de placa 250 y el miembro aislante, una tuerca miembro 370 aislante en forma de espiga y el perno 380 está fijado a una posición predeterminada. El tercer electrodo de placa 360 está conectado al generador de alto voltaje 500 a través de la línea 390.
Un segundo catalizador 400 soportado por panal que tiene un material de amortiguación 410 en la porción periférica exterior se inserta entre el segundo electrodo de placa plana y el segundo miembro aislante 350. Un dispositivo de suministro de agente reductor de NOX (no mostrado) está dispuesto en el lado aguas arriba del cilindro externo de entrada 220 del gas de escape G para suministrar una cantidad necesaria de hidrocarburos y aceite ligero. El primer electrodo de placa plana 250 y el tercer electrodo de placa plana 360, que se suministran con alta presión desde el generador de alto voltaje 500, corona de pulso de descarga o corona alterna hacia el segundo electrodo de placa plana 320. Bajo la descarga en corona, los dos catalizadores soportados en panal 300, 400 eliminan eficazmente el NOx en el gas de escape G del motor diesel. Al disponer en serie tres o más unidades del electrodo y el catalizador portador de panal de abejas, se puede configurar un dispositivo de purificación de gases de escape más eficaz.
La figura 1 es una vista explicativa que muestra el contorno de un sistema de purificación de gases de escape para un motor diesel para un vehículo equipado con un dispositivo de purificación que combina un catalizador que acompaña a la descarga de corona y un catalizador alveolar como se describió anteriormente. Un motor diesel, generalmente indicado por el número de referencia 600, se suministra con combustible mediante una bomba de inyección de combustible 610. La bomba de inyección de combustible 610 está provista de un sensor de rotación 612 y un sensor de carga 614, y la velocidad de rotación y el estado de carga del motor detectado por el sensor se transmiten a la unidad de control 700 como información de entrada a través de la línea. El gas de escape del motor diesel se envía a la trampa de partículas 640 a través del tubo de escape 630, y se capturan las partículas en el gas. El gas de escape que sale de la trampa de partículas 640 se envía al silenciador 800, el tubo de escape en el medio está provisto de un sensor de temperatura 660 y el sensor de oxígeno (O2) 662, también la oferta de tubo 655 del aceite de gas están montados. Una válvula 650 está unida en el medio del tubo de suministro de aceite ligero 655, y el grado de apertura del tubo de suministro 655 está controlado por un comando desde la unidad de control 700. En la carcasa 810 del silenciador 800, una primera unidad de purificación 200 y una segunda unidad de purificación 900 están dispuestas en serie.
La primera unidad de purificación 200 tiene un aparato similar de configuración como la descrita en la Fig. 8, y entre el primer electrodo de placa 250 y el electrodo de segunda placa plana 320, y el segundo electrodos de placa 320 tercera placa plana Los catalizadores portadores de panal de abejas 300, 400 se insertan entre los electrodos 360, respectivamente. Como catalizador, por ejemplo, se usa alúmina activada. Los electrodos de placa primero y tercero 250 y 360 están conectados al espacio rotativo 520 del generador de alta tensión 500 a través de las líneas 280 y 390. El segundo electrodo de placa 320 está conectado a tierra a través de una línea 340. La primera unidad de purificación 200 es más efectiva para el gas de escape G a una temperatura más baja. Por lo tanto, la temperatura de la G de gas de escape es detectado por el sensor de temperatura 660 es igual a o por debajo de la temperatura de ajuste de, por ejemplo, 250 ° C, la unidad de control 700, un generador de alta tensión con al abrir la válvula 650 se añade el aceite de la luz en el gas de escape 500 para activar la primera unidad de purificación 200.
Cuando la temperatura del gas de escape G llega a ser igual o mayor que la temperatura establecida, la unidad de control 700 cierra la válvula 650 para detener la adición de aceite ligero y también detiene la descarga de la corona. Por lo tanto, la primera unidad de purificación funciona como un simple catalizador transportador de panal de abejas. La segunda unidad de purificación 900, que está dispuesta en serie detrás de la primera unidad de purificación 200 es un catalizador de forma de panal se recubrió zeolita de mordenita (H ZSM5), por ejemplo, un material cerámico hecho de soporte de panal . Este catalizador soportado en forma de panal ejerce un mayor efecto purificador sobre el gas de escape G que tiene una temperatura más alta. Por lo tanto, al permitir que la primera unidad de purificación 200 y la segunda unidad de purificación 900 funcionen, es posible obtener una alta eficiencia de purificación en todo el rango de temperatura del gas de escape G. La Figura 2 muestra el efecto de la presente invención, la relación de velocidad de rotación del motor en el eje horizontal (por ciento), cuando se toma el factor de carga del motor (por ciento) con respecto al eje vertical, la cantidad de gas de escape de 13 de modo de operación (NOX ) Multiplicado por un coeficiente de ponderación. La velocidad del motor es baja, el factor de carga es baja, por lo tanto, la temperatura del gas de escape por el funcionamiento de la primera unidad de purificación en una zona inferior A, lograr una limpieza efectiva por una segunda unidad de purificación es una región B donde la temperatura del gas de escape se hace mayor .
Efecto de la invención
A medida que la invención descrita anteriormente, un sistema de purificación de gas de escape del motor diesel, la primera purificación para purificar NOX, proporcionando una descarga de corona para el gas de escape mediante la adición de NOX agente reductor en presencia de un catalizador Dado que el sistema está constituido por la combinación de la unidad y el catalizador portador de panal en serie, es posible obtener una alta eficacia de purificación en todo el rango de temperatura del gas de escape. Por lo tanto, controlando el sistema de acuerdo con el estado operativo del motor diesel, es posible lograr una purificación eficaz de NOx en todo el rango operativo del motor.
Breve descripción de los dibujos
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS FIG.
La figura 2 es un gráfico que muestra el efecto de la presente invención.
La figura 3 es un diagrama explicativo que muestra un ejemplo de la estructura básica de la presente invención.
La figura 4 es una vista explicativa que muestra una estructura básica de una primera unidad de purificación.
La figura 5 es un diagrama explicativo que muestra una forma de onda de una tensión de impulso.
La figura 6 es un diagrama explicativo que muestra una forma de onda de un voltaje CA.
Fig. 7 Gráfico que muestra el efecto.
La figura 8 es una vista explicativa que muestra una estructura específica de una primera unidad de purificación.
10 tubo de reacción
20 pastillas de catalizador
30 Dispositivo de suministro de hidrocarburos
40 Generador de alta tensión
Electrodo de 50 agujas
55 Descarga de Corona
60 electrodo de placa plana
200 Primera unidad de purificación
500 generador de alto voltaje
Motor diesel 600
630 tubo de escape
Silenciador 800
Unidad de purificación de 900 segundos
Reclamo
Un silenciador que tiene una primera unidad de purificación y una segunda unidad de purificación que está conectado a un tubo de escape de motor diesel de la reivindicación 1, un generador de alta tensión para proporcionar una descarga en corona en una primera unidad de purificación, el lado aguas arriba de escape del silenciador y la válvula dispuesto en el conducto para la adición de aceite ligero en el tubo, una unidad de control para enviar una señal de salida para el generador de tensión alta y la válvula sobre la base de una señal de entrada procedente de un sensor dispuesto en un tubo de escape y un motor diesel, la unidad de control diesel Un sistema de purificación de gas de escape de un motor diesel que tiene la función de operar un generador de alto voltaje y abrir una válvula y agregar aceite cuando la velocidad y la carga del motor son bajas y la temperatura del gas de escape no es más que un valor establecido .
Reivindicación 2 La primera unidad de purificación comprende un electrodo primera placa conectada está dispuesto cerca de la entrada de gas de escape de la carcasa del silenciador a un generador de alta tensión, en el lado aguas abajo de la primera placa de electrodo Un tercer electrodo de placa plana dispuesto corriente abajo del segundo electrodo de placa plana y conectado al dispositivo generador de alta tensión, un segundo electrodo de placa plana dispuesto corriente abajo del segundo electrodo de placa plana. cuando se inserta la primera y soporte de panal catalizador entre el segundo electrodo de placa plana, reclamar un segundo electrodo de placa que comprende un segundo catalizador de soporte de panal se inserta entre los terceros electrodos de placa plana 1 El sistema de purificación de gases de escape del motor diesel descrito.
3. El sistema de purificación de gas de escape para un motor diesel de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el primer y segundo catalizadores soportados en nido de abeja son alúmina activada.
4. La segunda unidad de purificación es estar en la carcasa del silenciador, el sistema de purificación de gas de escape primero para un motor diesel según la reivindicación 1, en el que un catalizador de portadora única de nido de abeja dispuesto aguas abajo de la unidad de depuración .
5. El sistema de purificación de gas de escape para un motor diesel según la reivindicación 4, en el que el catalizador soportado en nido de abeja de la segunda unidad de purificación es mordenita basada en zeolita.
Dibujo :
Application number :1994-010652
Inventors :いすゞ自動車株式会社
Original Assignee :山下徳郎、川窪一郎