Warning: file_get_contents(/var/www/www-root/data/www/yandex_carscomfort.ru1.txt): failed to open stream: No such file or directory in /var/www/www-root/data/www/carscomfort.ru/index.php on line 21

Warning: file_get_contents(/var/www/www-root/data/www/yandex_carscomfort.ru2.txt): failed to open stream: No such file or directory in /var/www/www-root/data/www/carscomfort.ru/index.php on line 22

Warning: file_get_contents(/var/www/www-root/data/www/yandex_carscomfort.ru3.txt): failed to open stream: No such file or directory in /var/www/www-root/data/www/carscomfort.ru/index.php on line 23

Warning: file_get_contents(/var/www/www-root/data/www/yandex_carscomfort.ru4.txt): failed to open stream: No such file or directory in /var/www/www-root/data/www/carscomfort.ru/index.php on line 24
Каталитическая обработка двигателя. Исследование и разработка устройств каталитической обработки топлива для двигателей речных судов тема диссертации и автореферата по ВАК 05.08.05, кандидат технических наук Митрофанов, Игорь Васильевич
ДВС РОТОРНЫЙ EMDRIVE РАСКОКСОВКА HONDAВИДЫ

Устройство и способ для обработки отработавших газов, образующихся при работе двигателя на бедных смесях, селективным каталитическим восстановлением окислов азота. Каталитическая обработка двигателя


Научная база | Каталитическая обработка

Вы хотите получить мощный и экономичный двигатель, высоконадежную трансмиссию и гидросистему вашего автомобиля независимо от их пробега и моторесурса?

Ноу-хау! Впервые в мире синтезированы уникальные смазочные нанокомпозиции NC / LMB (без добавления, каких либо компонентов или присадок).

Мировых аналогов этим компонентам не существует!

Сферы применения наших технологий – абсолютно любые двигатели начиная от легковых автомобилей до любой другой авто и спец техники, заканчивая квадроциклами, снегоходами, мотоциклами, катерами и теплоходами, бензопилами, короче, на любой технике, которую Вы хотите сделать лучшей! При использовании проникающего в металл сверхтвердого алмазного покрытия NC, заложенные в нем уникальные статические и магнитные свойства еще притягивают и расщепляют окислы металлов («отработка»), создавая на их базе не только доп. сверхпрочное покрытие, но и восстанавливая геометрию металла в местах его износа! Применение LMB создает в парах трения сверхскользящую и сверхпрочную проникающую в металл левитирующую магнитную пленку.

Применение этих технологий повышает мощность двигателя от 10 до 25%, сокращает расход топлива до 10%, а Вы фактически получаете «новый», с повышенной мощностью высокоэкономичный «форсированный» двигатель и увеличенным моторесурсом, улучшенной трансмиссией и его гидросистемой.

Технологии рассчитаны для работы до полной утилизации транспорта (твердые), другие (жидкие) обновляется до 100000км пробега автомобиля (50 км пробега автомобиля равняются 1 м/ч работы спецтехники).

— Применив NC в моторном масле: все поверхности пар трения покрываются сверхтвердым и сверхскользящим алмазным покрытием, прекращает «охрупчивание» металла в парах трения и качания, исключает электрохимическую коррозию и износ: поршневых колец и коленвала, гильз цилиндров, толкателей клапанов и направляющих втулок, кожухов подшипников нижней головки шатуна и коренных подшипников, подшипников турбин ( у которых особо повышенные требования к качеству масла) и системе его охлаждения. Исключается износ двигателя на холодном пуске (допускается кратковременная работа двигателя без масла). Уменьшает нагрев двигателя, моторное масло приобретает новые физические свойства на износ и ресурс его использования, улучшается «несущая способность масла» в 1,5-2 раза и частота его замены (теперь долго сохраняет свои свойства и не темнеет), снижает расход топлива, двигатель получает «форсажную» динамику движения и необычную легкость и отзывчивость! Эффект от его применения происходит до 1000 км пробега автомобиля.

— в топливной системе очищаете и защищаете алмазным покрытием дорогостоящую топливную аппаратуру делая ее при этом высокоточной: ТНВД, форсунки / инжекторы, распылители, впускные и выпускные клапана, толкателей клапанов и посадочные гнезда, камеру сгорания и верхнюю часть цилиндра с компрессионными кольцами, превосходно чистит катализаторы двигателей. В нашем топливе содержится много серы, при горении которого в двигателе образуется ее окись, разъедающей тонкие стенки никасилового напыления, образуя задиры в цилиндропоршневой группе, в результате которого резко падает компрессия.

Главное! На стенках камеры сгорания после обработки алмазным покрытием не будет происходить концентрации элементов нагара и отложений, и она всегда будет чистая и крайне высокая вероятность избежать, после этого, повреждения двигателя от использования некачественного топлива!

Важно! Происходит повышение экологических параметров двигателя с Е0 до Е4! Для получения конкретных результатов работы необходимо применение одновременной обработки NC через моторное масло и топливную систему (т.о. обрабатывается низ и верх двигателя и топливная система).

— при обработке турбокомпрессора (ТК) через топливо на инерционном колесе и на лопатках образуется углеродные отложения (нагар, сажа), образуя механический дисбаланс, вибрация которого передается на подшипники скольжения и втулки турбины, которые не выдерживает долговременных виброразнонаправленных ударных нагрузок приводящие к их быстрому износу и разрушению. После обработки устанавливается дисбаланс колеса и за счет разрушения этого нагара он удаляется с поверхности лопаток турбины!

— при обработке ТК через масло двигателя происходит зачистка и нанесение восстановительно-защитного сверхтвердого покрытия сопряжения поверхностей втулок турбины и вала (самовосстанавливаются) получая при этом мин. Люфт. При росте компрессии после его обработки сажа на выхлопе становится более мягкой и не закоксовывает камеру сгорания и соответственно не коксуется на инерционном колесе турбины.

— в гидросистеме трансмиссии, гидравлики, КПП, мостов, раздатки, ГУРе и т.д. Вы значительно улучшаете их моторесурс и их работу: снижается трение, самовостанавливается изношенная их геометрия (прямая зависимость от кол-ва используемого объема NC), снижается общий расход топлива автомобиля от 7%. Используется в консистентных смазках машин и спецтехники, где также снижает в них трение, увеличивая моторесурс и качество работы.

Возникающая усредненная топливная экономичность при условии обработки двигателя, топливной системы (ТС), КПП и масла автомобиля.

LMB (Liquid Magnetic Bearing) образует «мягкую» магнитную пленку сверхскольжения в парах трения, создает сильнейшее электромагнитное воздействие микрообразованиям топлив и масел, снижает автоколебания пар трения, исключает сухое трение, образования питтингов и водородной усталости металла. Наращивает и высокоточно подгоняет все пары трения, увеличивает и выравнивает компрессию, восстанавливает «закипевшие» сальники, заполняет зазоры прокладок / вкладышей. Эффект от его применения наступает до 6 тыс. км пробега автомобиля (из-за медленного микронного проникающего наката зазоров трения), увеличивается тяга и динамика автомобиля, снижается шум, уменьшается расход топлива до 10%, превосходно снимает нагар и отложения в двигателе, улучшается «несущая способность масла» в 1,5-2 раза и частота его замены.

HN (Hydraulic Nanocomposition) применяется только в гидросистемах и трансмиссии. Важно! Кроме применения в «автоматах»!…ГУРе, КПП, мостов, раздаток повышения их КПД, снижает: расход топлива до 7%, коэффициент трения, само восстанавливаются сальники и изношенная геометрия металлов, увеличивает моторесурс и качество их работы. Как LМВ накатывается микронами довольно продолжительное время.

FN (Fuel Nanocomposition) применяется в топливе микродозами по 0,65 мл для бензина и 1,5 мл для дизтоплива на 100 л топлива, когда требуется кратковременное доп. Повышение мощности и экономичности двигателя. Где он передает колоссальный статический заряд ионам топлива, в результате чего оно сгорает гораздо эффективнее, при этом возрастает мощность, и экономичность двигателя до 10% (зависит от многих факторов), а автомобиль становится более динамичным в движение! Внимание! После расходования «спецтоплива» двигатель приходит в исходное состояние.Устройство магнитоэлектрической обработки топлива создает «-» заряженные ионы топлива и поляризует заряды микрочастиц примесей бензина которые концентрируясь в центре камеры сгорания отталкиваются от ее стенок имеющей тоже «-» заряд, увеличивая время горения и эффективное давление за счет более плотной области в эпицентре сгорания. Экономит 15% топлива, увеличивает мощность двигателя, обеспечивает чистые свечи и камеры, снижает СО / СН (автомобиль без катализатора соответствуют показателям автомобиля с катализатором), существенно снижает нагар на стенках камеры сгорания, масло значительно дольше не темнеет. Сильное увеличение крутящего момента (на нетурбированных бензиновых автомобилях тяга начинается с 1200 об./мин.), резко улучшается динамика движения. Дает возможность перехода с 98 на 95 и с 95 на 92 бензин без ущерба для работы двигателя. Устройство не требует никакого обслуживания до полной утилизации автомобиля! Изготавливается под конкретный двигатель.

Устройство ультразвукового смешивания повышает эффективность сгорания топлива, превращая ее из обычного в резонансный, снижает расход топлива до 15%, увеличивает мощность двигателя, не содержит движущихся деталей и не требует обслуживания до полной утилизации автомобиля! Устройство с лопастями изогнутой конструкции для создания прямого сквозного потока выхлопных газов и искусственно сформированного, второго «ввинчивающегося» в него потока (этот реактивный поток и создает разряжение, увлекая за собой газы прямого потока). Столкновение этих потоков создает ультразвуковую волну способствующей расщеплению воздушной среды по всей длине ВТ. Создаваемое ускорение / торможение образует пульсирующую резонансную волну «вспучивающую» поверхность раздела сред: топливо / воздух (где и происходит мгновенное ультразвуковое «смешивание» этих двух несмешивающихся сред в цилиндрах двигателя). Проявляется оно при движении поршня вниз, увлекающего за собой порцию воздуха, где до конца такта сжатия звуковая волна и расщепляет воздушную смесь «топливо-воздух» (отделяя примеси и «-» заряженные ионы), формируя высококачественную топливную вибросмесь (улучшенным КПД сжигания), отбивая при этом стоячей ультразвуковой волной нагар внутри двигателя.

Итак, теперь коротко, что Вы получаете от их применения!

— NC (в моторном / гидравлическом масле). Покрывает пары трения сверхтвердым и сверхскользящим алмазным покрытием, «форсажную» динамику движения, прекращает «охрупчивание» металла и электрохимическую коррозию, сохраняет структуру м/масла, снижает трение и тепловую нагрузку, улучшает теплоотвод в зоне нагрузок, ресурс работы турбин. Исключается износ двигателя на холодном пуске.

— увеличивает компрессию и мощность двигателя, общий моторесурс, снижает расход топлива до 20%, снижает износ и трение: кожухов подшипников нижней головки шатуна и коренных подшипников, подшипников турбин, поршневых колец и коленвала, гильз цилиндров, толкателей клапанов и направляющих втулок клапанов, двигателя на холодном пуске, становится более приглушенная и «мягкая работа» двигателя.

-NC (в топливе). Очищает и обрабатывает: камеру сгорания, топливную аппаратуру, впускные и выпускные клапана / верхнюю часть цилиндров, компрессионные кольца, инжектора / форсунки, а также катализаторы. Главное! Резко снижает вероятность выхода из строя двигателя при использовании некачественного топлива!

— NC (в трансмиссии, ГУРе, раздатке, г/системах). Улучшение и повышение моторесурса трансмиссии, мостов, КПП (в т.ч. «автомата»), снижение топлива от 7%, улучшается качество работы и ресурс дорогостоящей г/системы.

— LMB: Резко снижает коэффициент трения, образуя магнитную пленку сверхскольжения, выравнивает компрессию и увеличивает мощность, наращивает и точно подгоняет все пары трения, снижая шум автоколебания пар трения, динамику и «отзывчивость» двигателя, снижает расход топлива до 10%, превосходно снимает нагар и отложения в двигателе, сохраняет структуру м/масла, восстанавливает закипевшие сальники, заполняет зазоры прокладок, вкладышей и увеличивает общий моторесурс двигателя.

— УМОТ: Создает заряженные «-» ионы топлива в центре камеры сгорания, увеличивая время их «сгорания» и эффективное давление, крутящий момент и мощность двигателя, динамику ускорения, сохраняет структуру м/масла. Снижает: нагар на стенках камеры сгорания / чистые свечи, СО/СН (автомобиль без катализатора соответствуют показателям автомобиля с катализатором), расход топлива до 15%, переход бензина с более низким октановым числом без ущерба работы двигателя.

— УУС: Создает пульсирующий резонансный поток и высококачественную топливную вибросмесь, с последующим эффектом ее сгоранием и сокращением расхода топлива до 20%. Увеличивает мощность двигателя и очищает нагар двигателя.Насколько повышается мощность двигателя, применяя эти технологии? Тяга становится на полторы передачи лучше, LMB дает прирост мощности и крутящего момента как min. На 10%, УМОТ добавляет «низов», NC выравнивает компрессию. Общий прирост мощности двигателя до 25% (т.е. на 100 л.с. у вас будет 125)! Насколько повышается экономичность двигателя? При полной обработке двигателя, ТС, КПП, мостов и т.д. общая экономия может составить до 25%, происходит повышение экологических параметров двигателя с Е0 до Е4! Какая финансовая экономия возникает от снижения расхода топлива? Определяется по электронным показаниям счетчика автомобиля или усреднено.

На какой пробег автомобиля хватает одной обработки нанокомпонентами? Единовременной обработки двигателя хватает на 100000 км пробега автомобиля, потом потребуется повторная обработка двигателя. Что происходит с КПП/ АКПП после обработки NC? Обеспечивается высококачественная очистка масляных каналов, взаимодействуя с металлическими окислами («отработка») перерабатывается в новый «восстановительный» материал, создающий высокопрочное металлизированное демпферное покрытие (заполняющей механическую выработку и восстанавливающий геометрию изношенных элементов). На процесс «самовосстановления» оказывает влияние также статическое электричество огромной силы, накапливаемое при его пр-ве и не «теряемое» в процессе его дальнейшей работы, которое сразу начинает «работать» в парах трения и нагруженных узлах (срабатывает закон сохранения энергии и огромная энергия, потраченная при его пр-ве переходит в статический заряд). В итоге расщепляет и притягивает окислы металлов находящихся в масле (образно, чем «хуже» масло, тем лучший эффект от применения) для восстановительных работ.

В результате создается новое статическое высокопрочное покрытие («металлический пластилин») который закрепляется на обрабатываемой поверхности путем проникновения уже в его изношенную структуру. Так при их обработке уходит эллипсный износ на валу пакетов фрикционов, пропадает биение, возрастает масляное давление г/трансформатора и прижимная сила фрикционов, исключается проскальзывание и «задумчивость» в работе, четко срабатывают соленоиды с включающими клапанами без «закусываний», уходят «рывки» коробки при переключении и происходит более плавное и быстрое ее переключение (для механических – снижение шумности и трения, четкости включения). Коробка в морозы быстрее переходит в рабочий режим без прогрева.

Кол-во и объем применяемого NC для восстановления коробки зависит от ее степени изношенности, а в новых коробках применяется для улучшения ее работы, повышения ее моторесурса и снижения степени ее износа. Является ли они классической присадкой? Нет, не являются, применяемая сложнейшая технология изготовления построена на применение в качестве исходного сырья только минерального масла. В отличие от импортных присадок (применяющих мельчайший помол) у нас их нет (проверяется простой салфеткой при которой нанокомпоненты не оставляют на ней никаких следов мелкого помола и присадок).

Главное! Они очищают, обрабатывают и проникают (распадаясь) в структуру обрабатываемого металла до 5 микрон создавая сверхтвердое алмазное покрытие, а за счет сложного статического заряда расщепляют окислы, используя их для новых восстановительных работ (импортные присадки это недолговечные «напайки» на поверхности металла)!

Может ли обработка нанокомпонентами заменить капремонт двигателя и т.д.?

Однозначно оно будет выполнено намного лучше и качественнее механического капремонта. В нашей практике были случаи исправления некачественно выполненного ремонта и в дальнейшем клиенты остались довольны полученными результатами. Поэтому предварительно надо производить первичную обработку нанокомпонентами, а потом уже по итогам — вторичную и дальнейшие обработки (до 4х обработок).

zadirov.net

Способ обработки поверхностей узлов и агрегатов тепловых двигателей

Изобретение относится к тепловым двигателям, в частности к способам комплексной обработки поверхностей узлов и агрегатов тепловых двигателей. Предложенный способ включает подачу в зону обработки поверхностей трения предварительно приготовленной технологической среды, содержащей углеводородный носитель, предварительно измельченный минеральный порошок и катализатор. В качестве минерального порошка используют активированный базальт с дисперсностью до 5 мкм, а в качестве катализатора - спирты. Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы тепловых двигателей за счет увеличения коэффициента полезного действия, снижения расхода горючесмазочных материалов и увеличения межремонтного пробега, снижение нагрузки на экологию и увеличение компрессии двигателя.

 

Изобретение относится к тепловым двигателям, в частности к способам комплексной обработки поверхностей узлов и агрегатов тепловых двигателей.

Тепловые двигатели находят широкое применение на транспорте, в энергетике, машиностроении, сельском хозяйстве и быту.

Поэтому в настоящее время разработаны различные способы восстановления рабочих поверхностей узлов и агрегатов двигателей путем предупреждения усталости металлов коррозионной прочности рабочих поверхностей, улучшения антифрикционных свойств, которые приводят к продлению сроков эксплуатации двигателей, снижению энергопотребления и расхода горючесмазочных материалов, улучшению экологической обстановки путем снижения вредных выбросов и шума.

Известен способ безразборного восстановления эксплуатационных параметров пар трения (патент РФ №2199609, МКИ С 23 С 26/00, В 23 Р 6/00, 2001), включающий предварительную подготовку ремонтно-восстановительного состава, подачу этого состава в зону трения, формирование на поверхности трения, в местах максимальных напряжений и интенсивного износа металлокерамического покрытия в режиме штатной работы. Ремонтно-восстановительный состав содержит базовое масло и порошок с дисперсностью не более 40 мкм, полученный искусственным путем из промышленно производимых химических реактивов. Основу порошка составляет аморфная двуокись кремния в сочетании с магниевыми силикатами, ферросиликатами, алюмосиликатами и катализатор при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Аморфная двуокись кремния 20-70

Магниевые силикаты 10-50

Ферросиликаты 5-25

Алюмосиликаты 2-15

Катализатор Остальное

Причем порошок составляет до 30 мас.% ремонтно-восстановительного состава, а базовое масло - остальное.

В качестве катализатора используют промышленно производимые видоизменения углерода или смесь промышленно производимых видоизменений углерода: графита и черного углерода. Количество катализатора выбирают от 0,01%.

К недостаткам известного способа безразборного восстановления эксплуатационных параметров пар трения относятся:

- не имеет возможности оценить рабочее состояние узла без разборки последнего;

- необходимость в индивидуальном подборе количественных составляющих порошка и катализатора для каждого механизма.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому решению является способ модификации железосодержащих поверхностей узлов трения (патент РФ №2201999, МКИ С 23 С 24/02, 26/00//, В 23 Р 6/02, 2001). Способ заключается в том, что в зону обработки поверхностей трения подают предварительно приготовленную технологическую среду, содержащую углеводородный носитель и 0,008-0,03 мас.% предварительно измельченной смеси минералов α-хризотила, ортохризотила, лизардита ленточного, доломита, катализатора и поверхностно-активного вещества (ПАВ) при следующем соотношении их в смеси, мас.%:

α-Хризотил 25-35

Ортохризотил 35-45

Лизардит ленточный 5-15

Доломит 5-15

Катализатор 2-5

ПАВ 5-8

Дисперсность частиц минеральных компонентов и катализатора составляет 0,1-4,0 мкм. В качестве катализатора используются оксиды редкоземельных металлов, платины или их смеси, а в качестве ПАВ используется натрий азотистокислый, или натрий двууглекислый, или никель азотнокислый.

Модификация узлов трения известным способом позволяет увеличить долговечность трущихся металлических поверхностей.

Однако известный способ обладает рядом недостатков.

Высокая сложность технологического процесса отбора минерального сырья ультрабазитовых пород.

Необходимость в проведении обогащения минералов путем очистки их от примесей, в том числе с использованием отмывки в воде α-хризотила и ортохризотила, обработки их 20%-ной уксусной кислотой, лизардит ленточный отмывается и обрабатывается соляной кислотой при температуре 95°С, а после обогащения их сушат и проводят магнитную сепарацию.

Кроме того, в известном способе приходится измельчать каждый компонент до дисперсности 0,1-4,0 мкм и затем их смешивать. Смешивание состава из отдельных диспергированных материалов требует специальной аппаратуры.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности работы тепловых двигателей за счет увеличения коэффициента полезного действия, снижения расхода горючесмазочных материалов и увеличения межремонтного пробега, снижение нагрузки на экологию и увеличение компрессии двигателя.

Для решения поставленной задачи в известном способе, включающем подачу в зону обработки поверхностей трения предварительно приготовленной технологической среды, содержащей углеводородный носитель, предварительно измельченный минеральный порошок и катализатор, в качестве минерального порошка используют активированный базальт с дисперсностью до 5 мкм, а в качестве катализатора - спирты.

Так как активированный базальт обладает высокими энергетическими свойствами, то введение смеси базальта и катализатора, позволяет свободным ионам металлов из смеси внедрятся в базовый металл, образуя на поверхности трооститную структуру, по композиции близкую к перлиту, обладающему высокой прочностью и пластичностью. Это приводит к восстановлению рабочих поверхностей узлов и агрегатов, в том числе и подшипников, предупреждению усталости металла, увеличиению коррозионной стойкости, когезионной прочности рабочих поверхностей, улучшению антифрикционных свойств. В результате чего увеличивается срок безремонтной эксплуатации двигателей, снижается энергопотребление и расход горючесмазочных материалов, улучшается экологическая обстановка путем снижения вредных выбросов и шума.

Способ осуществляется следующим образом.

Тепловой двигатель рассматривается как система, имеющая более 90 процентов подвижных сопряжений, подвергающихся воздействию трения и ударов, в которой при работе протекают механохимические процессы с выделением энергии и появлением трибоплазмы. Состав, приготовленный из порошка активированного базальта, обладающего высокими энергетическими свойствами, и спиртового катализатора, вводят внутрь теплового двигателя. При введении состава внутрь теплового двигателя и начала приработки через системы охлаждения и смазки состав доставляется во все трущиеся узлы. Зоны сопряжения узлов превращаются в зоны активного внедрения свободных ионов металлов из состава в базовый металл, образуя при этом трооститную структуру, по композиции близкую к перлиту, обладающему высокой прочностью и пластичностью. Присутствие в зонах трения высокого давления (кривошипно-шатунный механизм) трибоплазмы позволяет получать также и поверхностный слой металла, близкий к заводским параметрам узлов трения. Кроме этого, присутствие трибоплазмы в зоне сопряжения поршень - гильза создает достаточно высокий потенциал термоЭДС, а в момент вспышки рабочей смеси, при давлении 3,5-5,0 МПа и температуре 2200~2500°С, происходит дифракция термоЭДС, что приводит к появлению трибоплазмы в зоне верхней части поршня и повышению компрессии вне зависимости от состояния системы колец (компрессионных и маслосъемных).

Примеры реализации способа.

Пример 1.

Двигатель автомобиля “УАЗ-452” 1995 г. выпуска, установленный на скорой помощи, эксплуатирующийся в повышенном режиме. Компрессия в цилиндрах двигателя составила: в первом - 0,88; во втором - 3,5; в третьем - 3,2; в четвертом - 2,8. Компрессия замерялась техническим персоналом с использованием штатного компрессометра с ценой деления 0,5 кг/см2. В двигатель был введен состав из смеси порошка активированного базальта и спиртового катализатора из расчета 1 г порошка и 10 г катализатора на 1 литр рабочего масла. Через 15 минут работы двигателя компрессия цилиндрах составила: в первом - 3,8; во втором - 4,0; в третьем - 4,0; в четвертом - 3,8.

Через 500 км пробега в цилиндрах двигателя была замерена компрессия, которая составила: в первом - 6,0; во втором - 6,0; в третьем - 6,0; в четвертом - 6,0. После проведения промывки, выполнена замена масла и масляного фильтра и проведена повторная обработка составом в тех же пропорциях. Через 15 минут работы компрессия в цилиндрах двигателя составила: в первом - 7,0; во втором - 7,0; в третьем - 7,0; в четвертом - 7,0. Через 5000 км автомобиль был поставлен на ремонт. Двигатель разобран и осмотрен. Установлено, что внутренняя поверхность двигателя очищена от нагаров, в местах трения (коленчатый вал, распределительные валы) обнаружено наличие пленок повышенной твердости серого цвета. Замеры показали, что параметры узлов близки к техническим характеристикам завода изготовителя.

Пример 2.

Автобус “Икарус”, 1981 г. выпуска. Двигатель работал в режиме повышенной температуры охлаждающей жидкости (более 95°С), наблюдалось поступление газов в систему охлаждения, повышенная задымленность выхлопа при работе двигателя, шум вагрегатах трансмиссии при движении и переключении скоростей. Компрессия, замеренная в цилиндрах двигателя имела следующие показатели: в первом - 26 кгс/см2; во втором - 27 кгс/см2; в третьем 25 - кгс/см2; в четвертом - 26 кгс/см2; в пятом - 25 кгс/см2; в шестом - 25 кгс/см2. Автобус был подготовлен для проведения ремонта двигателя с заменой шатунно-поршневой группы, а также профилактического ремонта агрегатов. По согласованию с руководством предприятия было решено провести комплексную обработку двигателя и агрегатов смесью порошка из активированного базальта и спиртового катализатора. Смесь порошка из базальта дисперсностью до 5 мкм в количестве 1 г и катализатора в количестве 10 г на 1 литр технологической среды была введена в жидкость системы охлаждения двигателя. Отмечено, что через 100 км пробега температура двигателя снизилась до нормативного эксплуатационного значения (80°С). Повторная обработка системы охлаждения выполнялась по такой же схеме через 500 км пробега автобуса. Еще через 500 км отмечено прекращение поступления газов в систему охлаждения двигателя. Была произведена полная замена охлаждающей жидкости с промывкой системы охлаждения двигателя. В промывной воде наблюдалось наличие большого количества частиц накипи.

На следующем этапе смесь порошка и катализатора в аналогичной пропорции была введена через горловину непосредственно в двигатель в старое рабочее масло. Двигатель был запущен и работал в штатном режиме. Через 500 км пробега замер компрессии в цилиндрах двигателя был проведен повторно и показал, что компрессия составила: в первом - 29 кгс/см2; во втором - 30 кгс/см2; в третьем 29 - кгс/см2; в четвертом - 29 кгс/см2; в пятом - 28 кгс/см2; в шестом - 29 кгс/см2. Из двигателя было удалено масло, в котором отмечено высокое содержание частиц нагара и продуктов трения. Двигатель был промыт промывочным раствором, проведена замена масла и масляного фильтра. Затем в двигатель в новое масло была введена смесь порошка и катализатора по схеме, аналогичной первой обработке. Автобус был передан в эксплуатацию.

На третьем этапе комплексной обработки проводилась обработка трансмиссии, подшипников навесного оборудования и подшипников ступиц колес автобуса. В рабочую технологическую среду через заливные отверстия была введена смесь порошка и катализатора в количестве 0,02 мас.%. Через 200 км пробега шум в коробке передач и заднем мосту трансмиссии прекратился. Уменьшился выброс CO2 и СН, расход топлива снизился на 18%. Через 5000 км пробега автобус был поставлен для проверки результатов обработки. Технические результаты проверки показали, что:

1. Система охлаждения полностью очищена от накипи.

2. Внутренняя поверхность и узлы двигателя, канавки поршней, маслосъемные кольца, газораспределительный механизм (рабочие поверхности клапанов) очищены от нагара, герметичность прокладок восстановилась.

3. Все подвижные детали двигателя очищены от продуктов нагара масла, шейки коленчатого и распределительного валов востановлены до эксплуатационных параметров и имеют покрытие серого цвета.

4. Резино-технические изделия сохранили свои эксплуатационные характеристики.

5. Шестерни, коробки передач заднего моста, подшипники качения, скольжения, а также подшипники колес восстановились до эксплуатационных параметров. Люфт коробки передачи не превысил 12°, а люфт заднего моста не превысил 60° (проверка проводилась прибором К-428).

6. Ревизия узлов и агрегатов двигателя и трансмиссии показала, что в результате комплексной обработки узлов и агрегатов двигателя, а также трансмиссии их состояние близко или же соответствует эксплуатационным параметрам. Это позволяет сделать вывод, что данное изобретение позволяет проводить планово-предупредительные ремонты узлов и агрегатов тепловых двигателей без разборки. После ревизии, осмотра, смены смазки, двигатель был собран и запущен в эксплуатацию. Очередные смены масла проводятся через 90000 км с обязательным введением в технологическую среду двигателя смеси порошка базальта и спиртового катализатора в концентрации 0,001 мас.%. В результате обработок автобус работает в экономичном режиме, шум и вредные выбросы сведены к минимуму.

Приведенные примеры показывают, что в результате использования предлагаемого технического решения обеспечивается восстановление основных эксплуатационных параметров узлов и агрегатов тепловых двигателей, улучшаются антифрикционные показатели, снижаются энергетические потери.

Способ обработки поверхностей узлов и агрегатов тепловых двигателей, включающий подачу в зону обработки поверхностей трения предварительно приготовленной технологической среды, содержащей углеводородный носитель, предварительно измельченный минеральный порошок и катализатор, отличающийся тем, что в качестве минерального порошка используют активированный базальт с дисперсностью до 5 мкм, а в качестве катализатора - спирты.

www.findpatent.ru

способ работы двигателя внутреннего сгорания и каталитическая композиция для его осуществления - патент РФ 2069774

Использование: в двигателе внутреннего сгорания. Сущность изобретения: на поверхности деталей камеры сгорания двигателя наносят катализатор, в качестве которого используют медь или оксид меди, или композицию, содержащую металл или оксид металла, выбранные из группы: марганец, никель, хром или их смесь в количестве 0,001 - 90,9 мас.%. Композиция может дополнительно содержать металл или его оксид, выбранные из группы: платина, палладий в количестве 0,0001 - 0,1 мас.%. Катализатор наносят на поверхности деталей камеры сгорания, контактирующие с топливом и/или топливовоздушный смесью , и/или с продуктами сгорания, толщиной 0,01 - 10 мкн. Предлагаемый способ с данным каталитическим покрытием уменьшает расход топлива на 5,5 - 10%, обеспечивает снижение нагарообразования и задымленность соответственно на 70 - 90% и на 46 - 70%, снижение содержания СО, NOx в продуктах сгорания соответственно на 20 - 29% и 20 - 35%, повышает мощность двигателя на 2,0 - 4,0%. 2 с. и 11 з. п. ф-лы, 1 табл. Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к двигателям внутреннего сгорания (ДВС), имеющих покрытие на поверхности узлов камеры сгорания, контактирующих с топливно-воздушной смесью. Известен способ работы двигателя, согласно которому подаваемое в камеру сгорания топливо и воздух контактируют с горячей каталитической поверхностью. Зажигание и сгорание топлива происходит в непосредственной близости от верхней мертвой точки поршня. Каталитическое покрытие (катализатор) такое как хромлантановое или содержащее окись никеля или марганца, могут наноситься, например распылением непосредственно на металлическую или керамическую поверхности выпускного клапана. Выпускные клапаны с каталитическим покрытием обеспечивают эффективное зажигание при различных топливах и низкой степени сжатия (патент США N 4905658, н.кл. 123-670, МКИ F 02 B 51/02, 1990). Известен также способ работы двигателя внутреннего сгорания, согласно которому топливо, впрыснутое в камеру сгорания двигателя с циклическим зажиганием, в конце такта сжатия воздуха воспламеняется при контакте с каталитическим покрытием, нанесенным на поверхность камеры сгорания, нагретым до достаточно высокой температуры, чтобы испарить капли топлива и воспламенить испаренное топливо. Каталитическое покрытие содержит благородные металлы, такие как иридий или платина, оно может содержать никель или кобальт. Каталитическое покрытие наносится на не менее 15% внутренней поверхности камеры сгорания, причем внутреннюю поверхность предварительно покрывают керамическим изоляционным покрытием. Каталитическое покрытие может быть нанесено химическим путем из водных растворов соответствующих солей или их смесей, для чего поверхность, предназначенную для нанесения катализатора, подвергают паровому обезжириванию от грязи, нефти и жира. Покрытие может быть нанесено в несколько слоев. После наложения каждого слоя он высушивается в принудительной циркуляционной печи при температуре 93oC в течение 15 мин и затем при 148oC 30 мин. После нанесения последнего слоя все покрытие подвергают нагреву до 700oC и выдерживают при этой температуре 1 ч. (Патент США N 4811707, н. кл. 123-272, МКИ P 02 B 51/02, 1989). Объем данных, характеризующих работу двигателя в указанных патентах, не позволяет провести сопоставительный анализ с предлагаемым способом. Известен способ работы ДВС, включающий подачу топлива и воздуха, сжатие и воспламенение смеси топлива и воздуха в камере сгорания сжатия двигателя, сгорание в присутствии медьсодержащего катализатора в виде покрытия (патент США N 3648678 прототип). В патенте США N 3648676 в камере сгорания устанавливается дополнительно элемент, представляющей собой насадку, например из хром-молибденовых нитей, на поверхности которых гальваническим методом наносят покрытие следующих металлов: меди, никеля, кобальта, серебра, железа, являющиеся катализаторами окисления углеводородов топлива. Данному техническому решению присущи следующие недостатки: усложнение конструкции ДВС за счет наличия дополнительных конструктивных элементов; возможность нарушения равномерного распределения воздушно-топливной смеси в объеме камеры сгорания ввиду размещения указанного элемента на входе (или в середине) в камеру сгорания; в случае перегорания нитей в процессе эксплуатации возможно попадание частиц металла в камеру сгорания, что может привести к повышенному износу поршневой системы вплоть до аварийной остановки двигателя. Задача настоящего изобретения разработка способа работы двигателя, обеспечивающего эффективное сгорание топлива с использованием нового каталитического покрытия. Задача решается предлагаемым способом работы двигателя внутреннего сгорания, включающим подачу топлива и воздуха, сжатие и воспламенение смеси топлива и воздуха в камере сгорания двигателя, сгорание в присутствии медьсодержащего катализатора, нанесенного в виде покрытия, причем в качестве катализатора используют медь или оксид меди, или композицию, содержащую металл или оксид металла, выбранные из группы: марганец, никель, хром или из смесь, в количестве 0,001 90,9 мас. а остальное медь или оксид меди, которые нанесены на поверхность деталей камеры сгорания двигателя. Предпочтительно используют композиции следующего состава: марганец или оксид марганца (мас.): 0,001 90,199; хром или оксид хрома 0,001 90,299; медь или оксид меди остальное; марганец или оксид марганца 0,001 0,199; никель или оксид никеля 0,001 90,499; медь или оксид меди остальное; марганец или оксид марганца 0,001 90,9; никель или оксид никеля 0,001 - 90,9; хром или оксид хрома 0,001 90,8; медь или оксид меди остальное; никель или оксид никеля 0,001 90,299; хром или оксид хрома 0,001 90,399; медь или оксид меди остальное. В состав композиции можно дополнительно вводить металл или его оксид, выбранные из группы: пластина, палладий, в количестве 0,0001 0,01 мас. Каталитическое покрытие целесообразно наносить на поверхность узлов камеры сгорания двигателя, контактирующую с топливом и/или топливовоздушной смесью, и/или с продуктами сгорания толщиной 0,01 10 мк. Другим аспектом изобретения является каталитическая композиция для двигателя внутреннего сгорания, содержащая металл или его оксид, способствующие процессу сгорания топлива, причем в качестве последнего композиция содержит металл или его оксид, выбранные из группы: марганец, никель, хром или их смесь, и дополнительно медь или ее оксид при следующем содержании компонентов, мас. Металл или его оксид, выбранные из группы: марганец, никель, хром или их смесь 0,001 90,9 Медь или оксид меди Остальное Предпочтительно используют композиции следующего состава, мас. Никель или оксид никеля 0,001 90,299 Хром или оксид хрома 0,001 90,399 Медь или оксид меди Остальное Марганец или оксид марганца 0,001 90,199 Хром или оксид хрома 0,001 90,299 Медь или оксид меди Остальное Марганец или оксид марганца 0,001 90,199 Никель или оксид никеля 0,001 90,499 Медь или оксид меди Остальное Марганец или оксид марганца 0,001 90,9 Никель или оксид никеля 0,001 90,9 Хром или оксид хрома 0,001 90,8 Медь или оксид меди Остальное Композиция может дополнительно содержать металл или его оксид, выбранные из группы: платина, палладий, в количестве 0,001 0,1 мас. Сущность изобретения состоит в следующем: каталитическое покрытие наносят на поверхности узлов камеры сгорания двигателя, контактирующие с топливом и/или топливовоздушной смесью, и/или с продуктами сгорания, например на цилиндр, поршень, впускные и выпускные клапаны, патрубки, форсунки, в случае реактивных двигателей турбины, лопасти турбин, поверхности камеры сгорания. Для нанесения покрытия поверхность обрабатывают водными растворами солей соответствующих металлов или их смесью концентрацией по металлу 0,0001 400 г/л при температуре 5 95oC при pН растворов 0,05 7,0 в течение 0,001 - 4,0 ч с последующей промывкой водой (конденсатной, дистиллированной, химочищенной) при 5 95oC и с сушкой при 110 300oC. Покрытие можно также получить электролитическим осаждением из растворов соответствующих солей при пропускании через них постоянного тока. Анодом служат металлы, растворяющиеся в электролите для компенсации осаждаемого металла, а катодом - узлы камеры сгорания двигателя. Температура электролиза 15 45oC, напряжение 6 380 В, продолжительность 1-30 мин. Покрываемую поверхность узлов камеры сгорания двигателя желательно предварительно перед нанесением покрытия очищать водным раствором неорганической или органической кислоты с pН 0,05 5,0 при температуре 5 - 95oC. Для перевода металлов, входящих в покрытие, в оксиды, т.е. получения покрытия в оксидной форме, его после промывки водой подвергают термообработке при 300 700oC в течение 0,1-4 ч. Металлы, входящие в покрытие, могут переходить в оксиды и без предварительной термообработки, а именно постепенно в процессе эксплуатации двигателя. Полученное согласно изобретению покрытие имеет толщину 0,01 10 мк. Ниже приведено описание работы ДВС на примере работы карбюраторного типа двигателя. В карбюраторе происходит смешение воздуха с топливом, образованная топливовоздушная смесь поступает в камеру сгорания двигателя, имеющую каталитическое покрытие в верхней части поршня. При достижении поршнем верхней мертвой точки происходит принудительное воспламенение смеси под действием электрической искры, образующейся в свече. При контактировании с нагретым каталитическим покрытием происходит более быстрое и полное сгорание углеводородов, входящих в состав топлива, а также более полное сгорание продуктов неполного окисления углеводородов топлива в сравнении с отсутствием каталитического покрытия. В отсутствие каталитического покрытия при горении топлива наряду с образованием оксидов углерода происходит формирование продуктов неполного окисления углеводородов топлива, таких как: карбиды, сажа, смолистые соединения, углеводороды, содержащие в структуре альдегидные, кетонные, кислотные группы. Указанные продукты неполного сгорания углеводородов топлива приводят к повышенному износу двигателей и загрязняют окружающую биосферу. Использование каталитического покрытия в ДВС позволяет в значительной степени избежать образования данных соединений за счет более высокой степени окисления углеводородов до оксидов углерода. Аналогичным образом происходит работа ДВС и использование дизельного типа камеры сгорания, в которой при достижении поршнем верхней мертвой точки происходит самовоспламенение топливовоздушной смеси за счет ее высокой степени сжатия. В табл. 1 приведены результаты испытания карбюраторного двигателя Лада 2106, дизельного тракторного двигателя 2 ч 8,5/11 и судового дизельного двигателя Д-21А с нанесенным покрытием на узлы камеры сгорания двигателя (верхнюю часть поршня, часть поверхности камеры сгорания, клапаны, лопатки турбин), имеющим состав согласно представленным примерам. Испытание двигателей проводились на стенде в условиях холостого хода и при 50% и 100% нагрузках двигателя с контролем расхода топлива, анализом выхлопных газов и нагарообразования. Как видно из представленных данных, при работе двигателя внутреннего сгорания, имеющего каталитическое покрытие, уменьшается расход топлива на 5,5 10% уменьшается нагарообразование и задымленность соответственно на 70 - 90% и на 46 70% снижается содержание СО и NOx в продуктах сгорания соответственно на 20 29% и на 20 35% увеличивается мощность двигателя на 2,0 4,5% Пример 1. Внешнюю поверхность поршня дизельного типа двигателя (фиг. 1) обрабатывают водным раствором солей MnSO4 концентрации 0,0001 г/л (по металлу) и CuSO4 концентрации 10,5 г/л (по металлу) при 50oC, pН раствора 0,05 в течение 4 с при атмосферном давлении. Затем обработанную поверхность промывают водой при 50oC, высушивают при 110oC. Толщина покрытия составляет 0,01 мкн и имеет состав (мас. по металлу): Mn 0,001; Cu 99,999. Пример 2. Внешнюю поверхность поршня обрабатывают аналогично примеру 1 водным раствором солей Mn(NO3)2способ работы двигателя внутреннего сгорания и каталитическая композиция для его осуществления, патент № 20697746h3O концентрации 100 г/л (металлу) и Cu(NO3)2способ работы двигателя внутреннего сгорания и каталитическая композиция для его осуществления, патент № 20697743h3O 10,0 г/л при 20oC, pН раствора 1,05 в течение 300 с при атмосферном давлении. Затем поверхность промывают водой при 20oC и высушивают при 350oC. Толщина покрытия составляет 0,25 мкн и имеет состав (мас. по металлу): Mn 90,90; Cu 9,10. Пример 3. Внешнюю поверхность поршня обрабатывают аналогично примеру 1 водным раствором CuSO4 концентрации 200 г/л (по металлу) при 95oC, pН раствора 5,0 в течение 4 ч при атмосферном давлении. Затем обработанную поверхность промывают водой при 95oC и высушивают при 150oC. Толщина покрытия составляет 10,0 мкн и имеет состав (мас. по металлу): Cu 100,0. Пример 4. Внешнюю поверхность поршня обрабатывают аналогично примеру 1 водным раствором Cu(NO3)2способ работы двигателя внутреннего сгорания и каталитическая композиция для его осуществления, патент № 20697743h3O 200 г/л (по металлу), Mn(NO3)2способ работы двигателя внутреннего сгорания и каталитическая композиция для его осуществления, патент № 20697746h3O 50 г/л, Сr(NO3)2способ работы двигателя внутреннего сгорания и каталитическая композиция для его осуществления, патент № 20697749h3O 5 г/л при 50oC, pН раствора 2,0 в течение 1 ч при атмосферном давлении. Затем обработанную поверхность промывают водой при 50oC, сушат при 350oC и подвергают термообработке при 700oC в среде воздуха в течение 0,1 ч для перевода покрытия в оксидную форму. Толщина покрытия 0,5 мкн и имеет состав (мас. по металлу): Mn 19,58; Cu 78,51; Cr 1,91. Пример 5. Верхнюю поверхность поршня обрабатывают аналогично примеру 1 водным раствором концентрации солей (по металлу) MnSO4 50 г/л, Сr2(SO4)3 10 г/л, CuSO4 100 г/л, NiSO4 0,01 г/л, Pt(SO4)2способ работы двигателя внутреннего сгорания и каталитическая композиция для его осуществления, патент № 20697744h3O 0,0001 г/л при 5oC, pН раствора 0,5 в течение 600 с при атмосферном давлении. Затем обработанную поверхность промывают водой при 5oC и сушат при 110oC. Толщина покрытия составляет 0,08 мкн и имеет состав (мас. по металлу): Mn 31,181; Cu 62,601; Cr 6,212; Ni 0,0059; Pt 0,0001. Пример 6. Верхнюю поверхность поршня обрабатывают аналогично примеру 1 в начале водным раствором HCl с pН 0,05 при 5oC в течение 0,5 ч, а затем водным раствором платинохлористоводородной кислоты 0,00005 г/л и CuSO4способ работы двигателя внутреннего сгорания и каталитическая композиция для его осуществления, патент № 20697745h3O концентрацией 50 г/л (по металлу) в течение 1800 с при 50oC. Затем обработанную поверхность промывают водой и сушат при 250oC. Толщина покрытия составляет 0,3 мкн и имеет состав (мас. по металлу): Cu 99,9999; Pt 0,0001. Пример 7. Верхнюю поверхность поршня обрабатывают аналогично примеру 1 вначале водным раствором h3SO4 с pН 1,5 при 95oC в течение 4 с, а затем водным раствором концентрации (по металлу) платинохлористоводородной кислоты 0,05 г/л, MnSO4способ работы двигателя внутреннего сгорания и каталитическая композиция для его осуществления, патент № 20697747h3O 25 г/л и СuSO4способ работы двигателя внутреннего сгорания и каталитическая композиция для его осуществления, патент № 20697745h3O 400 г/л в течение 480 с при 95oC. Затем обработанную поверхность промывают водой и сушат при 200oC. Толщина покрытия составляет 1,0 мкн и имеет состав (мас. по металлу): Mn 5,775; Cu 94,214; Pt 0,011. Пример 8. Верхнюю поверхность поршня обрабатывают аналогично примеру 1 вначале водным раствором НNO3 с pН 5,0 при 50oC в течение 1200 с, а затем водным раствором концентрации (по металлу) РdCl2способ работы двигателя внутреннего сгорания и каталитическая композиция для его осуществления, патент № 20697742h3O 0,02 г/л, NiCl2способ работы двигателя внутреннего сгорания и каталитическая композиция для его осуществления, патент № 20697746h3O 40,0 г/л, СuCl2способ работы двигателя внутреннего сгорания и каталитическая композиция для его осуществления, патент № 20697742h3O 100 г.л, MnCl2способ работы двигателя внутреннего сгорания и каталитическая композиция для его осуществления, патент № 20697744h3O 60 г/л в течение 600 с при 50oC. Затем обработанную поверхность промывают водой и сушат при 250oC. Толщина покрытия составляет 0,7 мкн и имеет состав (мас. по металлу) Ni 19,975, Mn 29,985, Cu 50,03, Pd 0,01. Пример 9. Верхнюю поверхность поршня обрабатывают аналогично примеру 1 вначале водным раствором трихлоруксусной кислоты с pН 0,9 в течение 0,5 ч при 30oC, а затем водным раствором СuCl2способ работы двигателя внутреннего сгорания и каталитическая композиция для его осуществления, патент № 20697742h3O концентрации по металлу 50 г/л в течение 1,5 ч при 30oC. Затем обработанную поверхность промывают водой, сушат при 150oC. Толщина образованного покрытия составляет 0,85 мкн, имеет состав Сu 100,0 мас. Для перевода покрытия в оксидную форму его подвергают термообработке при 700oC в среде воздуха в течение 0,1 ч. Толщина покрытия 0,85 мкн, состав СuO 100 мас. Пример 10. Верхнюю поверхность поршня обрабатывают аналогично примеру 1 вначале водным раствором муравьиной кислоты с pН 0,5 при 25oC в течение 300 с, а затем водным раствором концентрации (по металлу) СuSO4 400 г/л, Cr2(SO4)3 4 г/л и PdCl2способ работы двигателя внутреннего сгорания и каталитическая композиция для его осуществления, патент № 20697742h3O 0,0004 г/л при 25oC в течение 300 с. Затем обработанную поверхность промывают водой и сушат при 150oC. Образованное покрытие составляет 0,4 мкн и имеет состав (мас.): Cu 99,015, Cr 0,9849, Pd 0,0001. Для перевода покрытия в оксидную форму его подвергают термообработке при 300oC в среде воздуха в течение 4 ч. Толщина покрытия 0,4 мкн, состав (мас.): CuO 97,730, Cr2O3 2,2699, PdO2 0,0001. Пример 11. Часть поверхности цилиндра, т.е. ту часть, которая является поверхностью камеры сгорания топлива, обрабатывают аналогично примеру 4. Пример 12. Поверхность клапанов и камеры сгорания топлива обрабатывают аналогично примеру 4. Пример 13. Поверхность камеры сгорания реактивного типа двигателя, лопатки на турбине и турбину обрабатывают аналогично примеру 4. Пример 14. Поверхность цилиндра, поршня, камеры сгорания и клапанов карбюраторного типа двигателя обрабатывают аналогично примеру 4. Пример 15. Обработка аналогично примеру 2. Толщина покрытия 0,22 мкн и имеет состав (мас. по металлу): Mn 25,50; Cu 74,50. Пример 16. Верхнюю поверхность поршня обрабатывают водными растворами концентрации (по металлу) CuSO4 100 г/л и NiSO4 1 мг/л при 50oC, pН раствора 0,85 в течение 30 с. Затем промывают водой при 50oC и сушат при 200oC. Толщина покрытия составляет 0,1 мкн и имеет состав (мас. по металлу): Ni 0,001; Cu 99,999. Пример 17. Обработка аналогична примеру 16, но концентрация NiSO4 10 г/л и СuSO4 1 г/л (по металлу). Толщина покрытия составляет 0,35 мкн и имеет состав (мас. по металлу): Ni 90,90; Cu 9,10. Пример 18. Верхнюю поверхность поршня обрабатывают водными растворами концентрации (по металлу) СuSO4 10 г/л и Сr2(SO4)3 0,0001 г/л при 20oC, pН раствора 1,5 в течение 10 с. Затем промывают водой и сушат при 250oC. Толщина покрытия равна 0,1 мкн и имеет состав (мас. по металлу): Cr 0,001; Cu 99,999. Пример 19. Обработка аналогично примеру 19, но концентрация Сr2(SO4)3 равна 100 г/л и СuSO4 10 г/л. Покрытие имеет состав (мас.): Cr 90,9; Cu 9,1. Пример 20. Верхнюю поверхность поршня обрабатывают водным раствором концентрации (по металлу) Ce(NO3)2способ работы двигателя внутреннего сгорания и каталитическая композиция для его осуществления, патент № 20697743h3O 100 г/л, Mn(NO3)2способ работы двигателя внутреннего сгорания и каталитическая композиция для его осуществления, патент № 20697746h3O 0,001 г/л и Сr(NO3)2способ работы двигателя внутреннего сгорания и каталитическая композиция для его осуществления, патент № 20697749h3O 0,001 г/л при 50oC, pН раствора 4,5 в течение 0,5 ч. Затем промывают водой и сушат при 150oC. Покрытие имеет следующий состав (мас.): Mn 0,001; Cr 0,001; Cu 99,998. Пример 21. Обработка аналогично примеру 20, но концентрация раствора (по металлу) Mn(NO3)2способ работы двигателя внутреннего сгорания и каталитическая композиция для его осуществления, патент № 20697746h3O 10 г/л, Сu(NO3)2способ работы двигателя внутреннего сгорания и каталитическая композиция для его осуществления, патент № 20697743h3O 1 г/л, Сr(NO3)2способ работы двигателя внутреннего сгорания и каталитическая композиция для его осуществления, патент № 20697749h3 0,0001 г/л. Покрытие имеет состав (мас.): Cr 0,001, Cu 9,8, Mn 90,199. Пример 22. Обработка аналогично примеру 20, но концентрация раствора (по металлу) Mn(NO3)2способ работы двигателя внутреннего сгорания и каталитическая композиция для его осуществления, патент № 20697746h3O 0,0001 г/л, Сu(NO3)2способ работы двигателя внутреннего сгорания и каталитическая композиция для его осуществления, патент № 20697743h3O 1 г/л, Сr(NO3)2способ работы двигателя внутреннего сгорания и каталитическая композиция для его осуществления, патент № 20697749h3O 10 г/л. Покрытие имеет состав (мас.): Mn 0,001, Cu 9,7, Cr 90,299. Пример 23. Верхнюю поверхность поршня обрабатывают водным раствором концентрации (по металлу) Сu(SO4) 100 г/л, NiSO4 0,001 г/л, Сr2(SO4)3 0,001 г/л при 35oC, pН раствора 3,0 в течение 10 мин. Затем промывают водой и сушат при 120oC. Покрытие имеет состав (мас.): Cu 99,998, Ni 0,001, Cr 0,001. Пример 24. Обработка аналогично примеру 23, но концентрация растворов (по металлу) равна Сu(SO4) 1 г/л, MiSO4 10 г/л, Сr2(SO4)3 0,001 г/л. Покрытие имеет состав (мас.): Cu 9,7, Ni 90,299, Cr 0,001. Пример 25. Обработка аналогично примеру 23, но концентрация раствора (по металлу) равна СuSO4 1 г/л, NiSO4 0,0001 г/л, Сr2(SO4)3 10 г/л. Покрытие имеет состав (мас.): Cu 9,6; Ni 0,001, Cr 90,399. Пример 26. Обработка аналогично примеру 23, но концентрация раствора (по металлу) равна CuSO4 10 г/л, MnSO4 0,0001 г/л, NiSO4 0,0001 г/л. Покрытие имеет состав (мас.): Cu 99,998, Mn 0,001, Ni 0,001. Пример 27. Обработка аналогично примеру 23, но концентрация растворов (по металлу) равна СuSO4 1 г/л, МnSO4 10 г/л, NiSO4 0,0001 г/л. Покрытие имеет состав (мас.): Cu 9,8, Mn 90,199, Ni 0,001. Пример 28. Обработка аналогично примеру 23, но концентрация раствора (по металлу) равна СuSO4 1 г/л, MnSO4 0,0001 г/л, NiSO4 10 г/л. Покрытие имеет состав (мас.): Cu 9,5, Mn 0,001, Ni 90,499. Пример 29. Обработка аналогично примеру 16, но раствор дополнительно содержит платинохлористоводородную кислоту (по металлу) 0,0001 г/л. Покрытие имеет состав (мас.): Cu 99,9989, Ni 0,001, Pt 0,0001. Пример 30. Обработка аналогично примеру 17, но раствор дополнительно содержит платинохлористоводородную кислоту (по металлу) 0,001 г/л. Покрытие имеет состав (мас.): Cu 9,09, Ni 90,91, Pt 0,01. Пример 31. Обработка аналогично примеру 23, но раствор дополнительно содержит платинохлористоводородную кислоту (по металлу) 0,0001 г/л. Покрытие имеет состав (мас.): Cu 99,9979, Ni 0,001, Cr 0,001, Pt 0,0001. Пример 32. Обработка аналогично примеру 24, но раствор дополнительно содержит платинохлористоводородную кислоту (по металлу) 0,001 г/л. Покрытие имеет состав (мас.): Cu 9,8, Ni 90,198, Cr 0,001, Pt 0,01. Пример 33. Обработка аналогично примеру 20, но раствор дополнительно содержит платинохлористоводородную кислоту (по металлу) 0,0001 г/л. Покрытие имеет состав (мас.): Cu 99,9979, Cr 0,001, Mn 0,001, Pt 0,0001. Пример 34. Обработка аналогично примеру 22, но раствор дополнительно содержит платинохлористоводородную кислоту (по металлу) 0,001 г/л. Покрытие имеет состав (мас.): Cu 9,8, Mn 0,001, Cr 90,189, Pt 0,01. Пример 35. На верхнюю поверхность поршня наносят покрытие методом электролиза. Концентрация водного раствора СuSO4 50 г/л (по металлу), MnSO4 0,05 г/л и платинохлористоводородной кислоты pН 4,5 0,00005 г/л. Условия электролиза: температура 15oC, напряжение 6 В, продолжительность 5 мин. Анод подключают к поршню, а катод из меди опускают в раствор. Затем промывают водой и сушат при 200oC. Покрытие имеет толщину 0,01 мкн и состав (мас.): Cu 99,8999, Mn 0,1, Pt 0,0001. Пример 36. Обработку ведут по примеру 35, концентрация водного раствора СuSO4 50 г/л. МnSO4 0,05 г/л (по металлу) и платинохлористоводородной кислоты, pН 0,9, 0,005 г/л. Условия электролиза: температура 45oC, напряжение 380 В, продолжительность 1 мин. Затем промывают водой и сушат при 200oC. Покрытие имеет толщину 2 мкн и состав (мас.): Cu 99,89, Mn 0,1, Pt 0,01. Пример 37. Обработку ведут аналогично примеру 35, но вместо раствора платинохлористоводородной кислоты используют раствор РdCl2способ работы двигателя внутреннего сгорания и каталитическая композиция для его осуществления, патент № 20697742h3O концентрации 0,005 г/л. Покрытие имеет состав (мас.): Cu 99,89, Mn 0,1, Pd 0,01. Пример 38. На верхнюю поверхность поршня наносят покрытие методом электролиза. Концентрация водного раствора (по металлу) СuSO4 0,05 г/л, МnSO4 0,001 г/л, Cr2(SO4)3 0,001 г/л, NiSO4 0,001 г/л с pН 5,8. Условия электролиза: температура 30oC, напряжение 12 В, продолжительность 30 мин. Анод подключают к поршню, а катод опускают в раствор. Затем промывают водой, сушат при 150oC и подвергают термообработке при 300oC в среде воздуха в течение 3 ч для перевода покрытия в оксидную форму. Покрытие имеет толщину 0,8 мкн и состав (мас.) по металлу или оксиду: Cu 94,34, Mn 1,89, Cr 1,88, Ni 1,89. Пример 39. На верхнюю поверхность поршня наносят покрытие методом электролиза. Концентрация водного раствора СuSO4 100 г/л, МnSO4 0,01 г/л, Сr2(SO4)3 0,01 г/л с pН 4,5. Условия электролиза: температура 45oC, напряжение 6 В, продолжительность 1,5 мин. Затем промывают водой, сушат при 110oC и подвергают термообработке при 700oC в среде воздуха в течение 0,1 ч для перевода покрытия в оксидную форму. Покрытие имеет толщину 1,5 мкн и состав (мас. по металлу или оксиду): Cu 99,98, Mn 0,01, Cr 0,01. Пример 40. На верхнюю поверхность поршня наносят покрытие методом электролиза. Концентрация водного раствора (по металлу) СuSO4 0,001 г/л, МnSO4 0,00002 г/л, NiSO4 0,00002 г/л с pН 6,5. Условия электролиза: температура 15oC, напряжение 380 В, продолжительность 20 мин. Затем промывают водой, сушат при 180oC и подвергают термообработке при 500oC в среде воздуха в течение 1,5 ч для перевода покрытия в оксидную форму. Покрытие имеет толщину 2,5 мкн и состав (мас. по металлу или оксиду): Cu 96,15, Mn 1,93, Ni 1,92.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1.Способ работы двигателя внутреннего сгорания, включающий подачу топлива и воздуха, сжатие и воспламенение смеси топлива и воздуха в камере сгорания двигателя, сгорание в присутствии медьсодержащего катализатора в виде покрытия, отличающийся тем, что в качестве медьсодержащего катализатора используют медь или оксид меди, или композицию, содержащую металл или оксид металла, выбранные из группы марганец, никель, хром или их смесь, в количестве 0,001 90,9 мас. а остальное медь или оксид меди, которые нанесены на поверхность деталей камеры сгорания двигателя. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют композицию, содержащую никель или оксид никеля 0,001 90,299 мас. хром или оксид хрома 0,001 90,399 мас. медь или оксид меди остальное. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что используют композицию, содержащую марганец или оксид марганца 0,001 90,199 мас. хром или оксид хрома 0,001 90,299 мас. медь или оксид меди остальное. 4. Способ по пп. 1 3, отличающийся тем, что используют композицию, содержащую марганец или оксид марганца 0,001 90,199 мас. никель или оксид никеля 0,001 90,499 мас. медь или оксид меди остальное. 5. Способ по пп. 1 4, отличающийся тем, что используют композицию, содержащую марганец или оксид марганца 0,001 90,9 мас. никель или оксид никеля 0,001 90,9 мас. хром или оксид хрома 0,001 90,8 мас. медь или оксид меди остальное. 6. Способ по пп. 1 5, отличающийся тем, что используют каталитическую композицию, в состав которой дополнительно введен металл или его оксид, выбранные из группы платина, палладий в количестве 0,001 0,01 мас. 7. Способ по пп. 1 6, отличающийся тем, что каталитическую композицию наносят на поверхности, контактирующие с топливом и/или топливновоздушной смесью и/или продуктами сгорания, толщиной 0,01 10 мк. 8. Каталитическая композиция для двигателя внутреннего сгорания, содержащая металл или его оксид, способствующий окислению топлива, отличающаяся тем, что в качестве металла или его оксида, способствующего окислению топлива, она содержит металл или его оксид, выбранные из группы - марганец, никель, хром или их смесь, и дополнительно медь или оксид при следующем содержании компонентов, мас. Металл или его оксид, выбранные из группы марганец, никель, хром или их смесь 0,001 90,9 Медь или оксид меди Остальное 9. Каталитическая композиция по п. 8, отличающаяся тем, что она содержит никель или оксид никеля 0,001 90,299 мас. хром или оксид хрома 0,001 - 90,399 мас. медь или оксид меди остальное. 10. Каталитическая композиция по пп. 8 и 9, отличающаяся тем, что она содержит марганец или оксид марганца 0,001 90,199 мас. хром или оксид хрома 0,001 90,299 мас. медь или оксид меди остальное. 11. Каталитическая композиция по пп. 8 10, отличающаяся тем, что она содержит марганец или оксид марганца 0,001 90,199 мас. никель или оксид никеля 0,001 90,449 мас. медь или оксид меди остальное. 12. Каталитическая композиция по пп. 9 11, отличающаяся тем, что она содержит марганец или оксид марганца 0,001 90,9 мас. никель или оксид никеля 0,001 90,9 мас. хром или оксид хрома 0,001 90,8 мас. медь или оксид меди остальное. 13. Каталитическая композиция по пп. 9 12, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит металл или его оксид, выбранные из группы платина, палладий, в количестве 0,001 0,001 мас.

www.freepatent.ru

Диссертация на тему «Исследование и разработка устройств каталитической обработки топлива для двигателей речных судов» автореферат по специальности ВАК 05.08.05 - Судовые энергетические установки и их элементы (главные и вспомогательные)

1. Абросимов В.Ф. и др. Методы расчета теплофизических свойств газов и жидкостей // ВНИПИнефть, Термодинамический центр В/О Нефтехим. М.: Химия, 1974. 241 с.

2. Адамсон А. Физическая химия поверхностей. М.: Мир, 1979.568 с.

3. Асакава К. Физические методы интенсификации процессов горения. Вопросы горения. // Материалы VI и VII международных симпозиумов по горению. -М.: Металлургиздат, 1963. С 236-262.

4. Астахов И.В. Подача и распыливание топлива в дизелях. М.: Машиностроение, 1972. 359 с.

5. Брилинг Н.Р., Вихерт М.М., Гутерман И.И. Быстроходные дизели. -М.: Машгиз, 1951. 520 с.

6. Брозе Д.Д. Сгорание в поршневых двигателях: Пер. с англ. -М.: Химия, 1967. 256 с.

7. Гаврилов Б.Г., Гулин Е.И., Лесников А.П., Новикова Т.А. Химические основы термофорсирования двигателя дизеля // ЖПХ, АН СССР 1963. - т. XXXVI. С. 2498 - 2502.

8. Гальперин А.Е. Производство присадок к моторным и транспортным маслам. -М.: Химия. 1974. 236 с.

9. Гершман И.И. Влияние температуры топлива на период задержки воспламенения в дизеле и эмиссию сажи // ВИНИТИ М.: АН СССР. Экспресс-информация. 1974. Вып. 7 (54). С. 1 -7.

10. Гиршфельд Дж., Кертис Ч., Берд Р. Молекулярная теория газов и жидкостей: Пер. с англ. -М.: Иностр. литер. 1961. 451 с.

11. П.Жданов A.C., Жданов Г.Л. Физика для средних специальных учебных заведений: Учебник. 4-е изд., испр. - М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1984. 512 с.

12. Зубрилов С.П., Ищук Ю.Г., Косовский В.И. Охрана окружающей среды при эксплуатации судов. Л.: Судостроение. 1989. 256 с.

13. Исследование влияния катализатора на характеристики и удельный расход топлива судового дизельного двигателя // Отчет о НИР. ЦЭЭВТ Н. Новгород: ВГАВТ, 1993. 60 с.

14. Ищук Ю.Г. Задержка воспламенения различных топлив в судовых дизелях. -Л.: Судостроение, 1986. 105 с.

15. Ищук Ю.Г. Топливо и полнота его сгорания в судовых дизелях. -Л.: Судостроение, 1985. 100 с.

16. Ищук Ю.Г. Интенсификация процесса сгорания топлива в судовых дизелях. -Л.: Судостроение, 1987. 56 с.

17. Каменецкая С.А., Славинская Н.А., Пшезецкий С.Я. Влияние озона на воспламенение углеводородов. Сб. Кинетика и распространение пламени. М.: Изд-во АН СССР, 1959. С 78-93

18. Камфер Г.М. Процессы тепломассообмена и испарения при смесеобразовании в дизелях. Учебн. пособие. -М.: Высшая школа, 1974. 143 с.

19. Киреев В.А. Краткий курс физической химии. Изд. 5-е, стереотипное. М.: Химия, 1978. 624 с.

20. Когарко С.М., Басевич В .Я. Промотирование горения распыленного жидкого топлива. // Физика горения и взрыва, 1977, т. 13, № 2, с. 275 -278.

21. Когарко С.М., Девишев М.И., Басевич В.Я. Исследование влияния активных частиц продуктов реакции на процессы горения в потоке. // Докл. АН СССР, 1959, т. 127, № 1.

22. Кондратьев В.М. Исследование влияния свойств топлив, полученных их ненефтяного сырья, на характеристики дизеля // ВИНИТИ. -М.: АН СССР. Экспресс-информация. 1985, вып. 33 (171). С. 11 15.

23. Кукушкин В.Л., Романов С.А., Свиридов Ю.Б. Измерительный голографический комплекс и методика исследования дизельного факела // Двигателестроение 1983, № 9. С. 24 - 26.

24. Кумагаи С. Горение: Пер. с японского. Химия, 1980. 256 с.

25. Лернер М.О. Химические регуляторы горения моторных топ-лив. -М.: Химия. 1979. 223 с.

26. Лышевский A.C. Системы питания дизелей: Учеб. пособие для студентов вузов. -М: Машиностроение, 1981. 216 с.

27. М.Х. Карапетьянц, С.Н. Дракин Строение вещества. Изд. 2-е. -М.: Высшая школа, 1978. 310 с.

28. Обельницкий A.M. Топливо и смазочные материалы. М.: Высшая школа. 1982. 200 с.

29. Павличенко A.M. Жуков В.П. Гидродинамический расчет процесса впрыска топлива с использованием ЭЦВМ. Николаев: Изд-во НКИ им. адм. С.О. Макарова, 1980. 40 с.

30. Петражицкий Г.Б. Обработка и обобщение результатов экспериментального исследования испарения капель. Тр. Одесского ун-та, 1970, т. 150. Сер. физ. наук, Вып. 7. С. 161 - 186.

31. Петриченко P.M. Физические основы внутрицилиндровых процессов в двигателях внутреннего сгорания. Учебн. пособие. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1983. 224 с.

32. ПокровскийГ.П. Топливо, смазочные материалы и охлаждающие жидкости. М.: Машиностроение. 1985. 200 с.

33. Разлейцев Н.Ф. К расчету испарения топлива в цилиндре дизеля на участке топливоподачи. // Двигатели внутреннего сгорания. Вып 23, Харьков, 1976. 143 с.

34. Разлейцев Н.Ф. Особенности смесеобразования и сгорания в тепловозных дизелях типа Д-70. // Двигатели внутреннего сгорания. Вып. 20, Харьков, 1974. С. 32-40.

35. Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей. -Л.: Химия, 1982. 592 с.

36. Ронинсон Л.С., Терентьев В.А. Опыт применения присадок па-роводородной смеси в транспортном дизеле // Двигателестроение 1982. №2. С. 20-33.

37. Рябчиков О.Б. Влияние перегрева тяжелых топлив на характеристики дизеля с неразделенной камерой сгорания // ВИНИТИ. М.: АН СССР. Экспресс-информация. 1986. Вып. 45 (220). С. 3 -8.

38. Саблина З.А., Гуреев A.A. Присадки к моторным топливам. -М.: Химия. 1977. 215 с.

39. Салимов А.У., Балабеков М.Т., Багдасаров A.M. Вопросы теории электростатического распиливания. Ташкент, «ФАН». 1968. 110 с.

40. Салтанов Г.А. Сверхзвуковые двухфазные течения. Минск: Думка, 1972. 479 с.

41. Свиридов Ю.Б. Смесеобразование и сгорание в дизелях. Л.: Машиностроение, 1972. 224 с.

42. Селезнев Ю.В. Моделирование тепловыделения в дизелях через функцию топливоподачи и параметры смесеобразования. Харьков. 1980. Вып. 31. С. 47 -52.

43. Смайлис В.И. Малотоксичные дизели. Л.: Машиностроение. - 1972. 224 с.

44. Сомов В.А., Ищук Ю.Г. Судовые многотопливные двигатели. -Л.: Судостроение. 1984. 240 с.

45. Справочник по горюче-смазочным материалам в судовой технике / Гулин Е.И., Якубо Д.П., Сомов В.А., Чечот И.М. 2-е изд., пере-раб. и доп. - Л.: Судостроение, 1987. 224 с.

46. Старов A.A. Комбинированная подготовка моторного топлива для судовых дизелей барботированием водяного пара и кавитационной обработкой полученной эмульсии / Дисс. . канд. техн. наук. -Н.Новгород: ГИИВТ, 1990. 348 с.

47. Столяров Е.А., Орлова Н.Г. Расчет физико-химических свойств жидкостей. М: Химия, 1976. 112 с.

48. Торквато С., Смит П. Скрытая теплота парообразования широкого класса жидкостей // Тр. Амер. Об-ва инж.-механиков. 1984. № 1. 215 с.

49. Трусов В.И., Младенов МБ. К определению коэффициентов истечения для сопловых отверстий распылителей форсунок // Тр. МА-ДИ. Вып. 22, Москва, 1974. С. 51-55.

50. Устройство для обработки топлива для двигателя внутреннего сгорания: Описание изобретения № 1799429АЗ с приоритетом от 27.06.91.-М.: ВНИИПИ, 1993.

51. Фасман А.Б. Некоторые закономерности процесса гидрирования на никелевом катализаторе // Кинетика и катализ, т. 4, № 5. 1963. С. 1237-1242.

52. Фиалков Ю.Я., Житомирский А.Н., Тарасенко Ю.А. Физическая химия неводных растворов. Л.: Химия, 1973. 376 с.

53. Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии. Учебн. для вузов. 2-е изд. перераб. и доп. - Л.: Химия, 1984. 368 с.

54. Химия нефти и газа: Учеб. пособие для вузов / В.А. Проскуряков, А.Е. Драбкин. Л.: Химия, 1981. 359 с.

55. Элементы САПР ДВС: Алгоритмы прикладных программ: Учеб. пособие для вузов / P.M. Петриченко, С.А. Батурин, Ю.Н. Исаков и др. Л.: Машиностроение, 1990. 328 с.145

56. Brown B.H. Fuel treating devise and method. Патент США № 4429665 кл. F02M27/00. 1982.

57. Gal-Or В., Yaron i. Convective mass or heat transfer from size-distributed ensembler of drops, bubbles, or solid particles// Progress in heat and mass transfer, selected papers of 1970 International Seminar. Vol.5. Per-gamon Press, 1972.S.309-326.

58. Temple-Pediani R.W. Effect of pre-injection fuel temperature upon diesel engine ignition delay and soot emission. Proc. Inst. Mech. Eng., 1973, 187, №32, pp. 395-404.

www.dissercat.com

Каталитический двигатель

 

Изобретение относится к устройствам для сжигания топлива в двигателях Стирлинга и позволяет повысить их эффективность за счет каталитического окисления топлива. Двигатель может применяться для выработки электрической или механической энергии, особенно в тех случаях, когда необходимо беспламенное горение, в транспортных средствах, энергетических установках, работающих в изолированных помещениях, подземных выработках, подводных лодках. Возможно применение двигателя в мобильных холодильных установках. Двигатель включает камеру сгорания с входным отверстием для подачи топливной смеси с воздухом и выходным отверстием для газообразных продуктов сгорания, внутри которой расположен цилиндр с расширяющимся газом и поршень, к которому присоединена ось с магнитом, расположенным внутри обмотки. Цилиндр с поршнем расположен внутри камеры сгорания таким образом, что его боковая поверхность образует внутреннюю теплообменную стенку камеры сгорания. Камера сгорания заполнена трехмерной каталитической структурой, которая может быть образована, например, пенообразным ячеистым носителем с открытыми ячейками или другим, сходным по свойствам носителем. Множество частиц катализатора связано с трехмерным носителем через слой вторичного носителя с высокой удельной поверхностью. Двигатель может быть дополнительно снабжен вторым поршнем, расположенным в том же цилиндре, с возможностью взаимно противоположного движения поршней. 6 з. п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к устройствам для сжигания топлива, а именно к двигателям Стирлинга, основанным на каталитическом окислении топлива во внешней камере сгорания. Такие двигатели могут использоваться для нагрева или охлаждении закрытого или перегороженного пространства, для выработки электрической или механической энергии, в частности, для транспортных средств, холодильных установок, оборудования, работающего в шахтах и в других случаях, когда необходимо беспламенное горение.

Известны (EP-0416710) различные устройства для осуществления эндотермических или экзотермических реакций в реакционной камере. Здесь частицы катализатора могут быть нанесены на керамические сотовые структуры, помещенные в реакционную камеру, в которую подаются реакционные газы. Для улучшения теплопроводности в качестве носителя для каталитических частиц может быть использован пористый металл. В другом исполнении каталитические частицы нанесены на сотовые структуры, размещенные вокруг реактора, с большим числом каналов для переноса реагентов. В других устройствах каталитические частицы связаны с носителем из спеченных металлических частиц, находящихся в хорошем теплопроводном контакте со стенкой реакционной камеры. Благодаря этому проще управлять температурой стенки и температурами на выходе реакционной камеры. Известен (Патент США 4285665) двигатель Стирлинга, внешняя камера сгорания которого включает каталитический элемент, представляющий собой монолит, изготовленный из каталитического материала, или носитель, покрытый слоем каталитического материала, и содержащий множество сквозных каналов для горючих газов и топлива. Носитель может быть в виде гофрированных пластинчатых металлических структур или сетчатых металлических структур. Топливо подается на катализатор, происходит сжигание топлива, и поток газообразных продуктов сжигания подается на нагрев нагревательных трубок двигателя Стирлинга. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является двигатель по патенту США 4285665. К недостаткам прототипа можно отнести сложную конфигурацию нагревательных труб для подачи нагретого газа в цилиндр двигателя, а также относительную удаленность каталитической камеры сгорания от цилиндра, в результате чего перенос тепла от камеры сгорания к нагревательным трубам, и далее к цилиндру не является оптимальным. Задача, решаемая изобретением - достижение высокотемпературного теплового потока через теплообменную стенку со сравнительно малой поверхностью, а также обеспечение в каталитической камере сгорания высокой эффективности сжигания и в то же время сравнительно низкого сопротивления газовому потоку. Это достигается тем, что двигатель, включающий камеру сгорания с входным и выходным отверстиями, заполненную трехмерной каталитической структурой, находящийся с ней в тепловом контакте цилиндр с расширяющимся газом, и поршень, выполнен таким образом, что цилиндр расположен внутри камеры сгорания и его боковая поверхность образует внутреннюю теплообменную стенку камеры сгорания. Двигатель может быть дополнительно снабжен вторым поршнем, расположенным в том же цилиндре, с возможностью взаимно противоположного движения поршней. К оси поршня присоединен магнит, совершающий возвратно-поступательное движение внутри обмотки, в результате в обмотке вырабатывается напряжение. Каталитическая структура внутри камеры сгорания может быть образована пенообразным ячеистым материалом с открытыми ячейками, или радиально расположенными металлическими пластинами, примыкающими к ее внутренней теплообменной стенке, или волокнистым керамическим материалом, или тканью из керамических волокон, или гранулированными частицами, таким образом, чтобы сопротивление газовому потоку было достаточно низким для эффективного тепло-массообмена продуктов сгорания с ячеистой структурой катализатора и поверхностью цилиндра. Благодаря использованию ячеистой структуры в камере сгорания формируется носитель каталитических частиц с довольно высоким внутренним объемом и с хорошими теплопроводящими свойствами. Кроме того, поток исходной смеси топлива с воздухом или кислородом, а также газообразных продуктов сжигания через камеру сгорания является турбулентным, благодаря чему улучшается перенос тепла к теплообменной стенке. Таким образом появляется возможность при сравнительно небольшом размере камеры сгорания обеспечить высокий поток тепла через теплообменную стенку. Падение давления в трехмерной каталитической структуре сравнительно низкое, вследствие чего потери давления остаются ограниченными при принудительной подаче смеси топлива с воздухом через слой катализатора. Трехмерная каталитическая структуры является благоприятной для проведения экзотермических реакций, сопротивление камеры сгорания газовому потоку сравнительно низкое, и значение теплового потока через материал теплообменной стенки составляет величину между 1 и 50 кВт/м2. Носитель каталитически активных частиц может быть изготовлен из металла, керамики, высокотемпературных композиционных материалов. Каталитические материалы преимущественно содержат керамическую основу с поверхностью в несколько сотен м2 на мм3 объема (вторичный носитель), на которой диспергированы каталитически активные компоненты. При поверхности трехмерной каталитической структуры в соответствии с изобретением между 0,1 м2/л и 0,6 м2/л слой вторичного носителя толщиной, например, от 10 до 100 мкм обеспечивает довольно большую поверхность для каталитического сжигания. Вторичный носитель с высокой поверхностью на металлическом носителе ячеистой структуры может быть сформирован, например, из - -оксида алюминия, оксида кремния, оксида циркония, углерода и т.д. Ячеистый носитель и неорганический слой вторичного носителя, согласно изобретению, образуют трехмерную структуру, стабильную по форме, в которой каталитические частицы прочно удерживаются во время эксплуатации. Отличительные признаки заявляемого двигателя: цилиндр с расширяющимся газом и поршнем расположен внутри камеры сгорания и боковая поверхность цилиндра образует внутреннюю теплообменную стенку камеры сгорания; поршень соединен осью с магнитом, расположенным внутри обмотки; двигатель может содержать два поршня, расположенные в одном цилиндре с возможностью взаимно противоположного движения поршней; каталитическая структура может быть образована пенообразным ячеистым материалом с открытыми ячейками, или радиально расположенными металлическими пластинами, или волокнистым керамическим материалом, или тканью из керамических волокон, или гранулированными частицами. Более детально устройство заявляемого двигателя представлено на фиг. 1, 2. Фиг. 1 - схематическое изображение продольного сечения камеры сгорания. Фиг. 2 - схематическое изображение продольного сечения двигателя. На фиг. 1 изображен продольный разрез камеры сгорания, включающей цилиндрический корпус (1), входное и выходное отверстия (2) для смеси топлива с воздухом и продуктов сгорания, внутреннюю теплообменную стенку (3), образующую цилиндр, внутри которого расположен поршень (4) и расширяющийся газ (5). Между внутренней и внешней цилиндрическими стенками камеры сгорания расположена трехмерная каталитическая структура (6). На фиг. 2 изображен продольный разрез двигателя в частном случае его выполнения, когда он содержит 2 поршня. Заявляемый двигатель включает камеру сгорания (1), расположенные внутри цилиндра с расширяющимся газом поршни (2). К осям (3) прикреплены магниты (4), вокруг которых расположены обмотки (5). Между поршнями (2) и магнитами (4) установлены пружины (6). Заявляемый двигатель работает следующим образом. В изображенную на фиг. 1 камеру сгорания через входное отверстие (2) подается смесь топлива с воздухом или кислородом (например, смесь этанола с кислородом, или смеси кислорода с бензином, метаном, пропаном, сжиженным газом и др.) под давлением, предпочтительно равным атмосферному, но которое может быть повышено, например, до 3 - 5 бар. Внутри камеры сгорания на каталитической структуре (6) происходит сгорание реагентов без образования пламени. Через выход (2) происходит выброс продуктов сгорания, главным образом, CO2 и h3O. Сжигание топлива в камере происходит при давлении от 1 до 20 бар и температуре от 200 до 700oC. Через теплообменную стенку (3) переносится образовавшаяся при сжигании топлива теплота. Внутренний цилиндр камеры сгорания (5) заполнен теплопроводным газом, например, гелием, под давлением 20 бар. Расширяющийся газ приводит в движение поршень (4). Далее рассмотрим работу двигателя, изображенного на фиг. 2. Магнит (4), укрепленный на оси (3) поршня (2) совершает возвратно-поступательное движение (вверх-вниз) внутри обмотки (5). В результате в обмотке вырабатывается напряжение. Двигатель может работать как с одним поршнем, так и с двумя. При КПД двигателя до 25% в случае работы двигателя с двумя поршнями электрическую мощность 1000 Вт можно вырабатывать путем подачи топлива в камеру сгорания с тепловой мощностью 4 кВт. Температура внутри камеры сгорания составляет не более 700oC. В одном из применений заявляемого двигателя в камеру сгорания подается природный газ, который, в частности, используется для обогрева помещений. В случае котла мощностью 30 кВт для отопления частных домов или удаленных объектов можно путем уменьшения мощности на 4 кВт использовать тепловую мощность этого газа для выработки электроэнергии мощностью 1000 Вт. В таком случае электроэнергия вырабатывается по мере необходимости и можно обойтись без ее транспорта. Сгорание топлива в трехмерной каталитической структуре происходит без образования пламени и полностью исключается образование токсичных продуктов, таких, как оксиды азота и оксид углерода. Экологическая чистота двигателя открывает другие применения в соответствии с изобретением: в транспортных средствах, в особенности для внутрицехового транспорта, в шахтах, подземных выработках, в изолированных помещениях, например, подводных лодках, летательных аппаратах. Другое применение двигатель в соответствии с изобретением находит в холодильных устройствах, например, в холодильниках или мобильных рефрижераторах.

Формула изобретения

1. Каталитический двигатель, включающий камеру сгорания с входным и выходным отверстиями, заполненную трехмерной каталитической структурой, находящийся с ней в тепловом контакте цилиндр с расширяющимся газом и поршень, отличающийся тем, что цилиндр и поршень расположены внутри камеры сгорания и боковая поверхность цилиндра образует внутреннюю теплообменную стенку камеры сгорания, а к поршню присоединена ось с магнитом, расположенным внутри обмотки. 2. Каталитический двигатель по п.1, отличающийся тем, что дополнительно снабжен вторым поршнем, расположенным в том же цилиндре с возможностью взаимно противоположного движения поршней. 3. Каталитический двигатель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что трехмерная каталитическая структура образована пенообразным ячеистым материалом с открытыми ячейками. 4. Каталитический двигатель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что трехмерная каталитическая структура образована радиально расположенными металлическими перфорированными пластинами, примыкающими к внутренней теплообменной стенке камеры сгорания. 5. Каталитический двигатель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что трехмерная каталитическая структура образована волокнистым керамическим материалом. 6. Каталитический двигатель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что трехмерная каталитическая структура образована тканью из керамических волокон. 7. Каталитический двигатель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что трехмерная каталитическая структура образована гранулированными частицами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины заподдержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 14.05.2009

Дата публикации: 27.12.2011

www.findpatent.ru

Способ диагностирования каталитического устройства системы дополнительной обработки выхлопных газов двигателя

Изобретение может быть использовано для мониторинга состояния катализатора отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Способ оценки индекса (I) старения каталитического устройства (K) заключается в определении рабочей температуры (Т) катализатора. Определяют фактор (F) старения в зависимости от рабочей температуры (Т), определяют период (t) времени, проведенный каталитическим устройством при рабочей температуре (Т). Далее вычисляют сопутствующий коэффициент (С) старения в зависимости от фактора (F) старения и периода (t) времени и увеличивают суммарный параметр (Р) старения посредством добавления сопутствующего коэффициента (С) старения. Технический результат заключается в повышении точности определения эффективности работы. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Настоящее изобретение относится к способу диагностирования каталитического устройства, входящего в состав системы дополнительной обработки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания.

Известно, что системы дополнительной обработки выхлопных газов, как правило, оборудованы одним или более каталитическими устройствами, которые предназначены для сокращения загрязняющих выбросов из двигателей внутреннего сгорания.

Например, система дополнительной обработки выхлопных газов дизельного двигателя может быть оснащена окислительным катализатором для дизельных двигателей (ОКДД) и/или накопительным нейтрализатором оксидов азота (ННОА) и/или катализатором селективного восстановления (КСВ).

Окислительный катализатор для дизельных двигателей представляет собой каталитическое устройство, которое содержит такие катализаторы, как палладий и платина, для реагирования с углеводородом (HC) и монооксидом углерода (СО), содержащимися в выхлопных газах, чтобы окислять их до диоксида углерода (СО2) и воды (Н2О).

Накопительный нейтрализатор оксидов азота представляет собой каталитическое устройство, содержащее такие катализаторы, как платина, палладий, родий, и абсорбент, такой как элементы на основе бария, которые создают активные центры, пригодные для связывания оксидов азота (NOx), содержащихся в выхлопных газах, чтобы улавливать их внутри самого устройства.

Катализатор селективного восстановления представляет собой каталитическое устройство, в котором оксиды азота (NOx), содержащиеся в выхлопных газах, восстанавливаются до двухатомного (молекулярного) азота (N2) и воды (Н2О), с помощью газообразного восстановителя, типично аммиака (Nh4), который может быть получен термическим гидролизом мочевины (Ch5N2O) и который абсорбирован внутри катализатора. Как правило, мочевину впрыскивают в выхлопную трубу и смешивают с выхлопными газами выше по потоку относительно нейтрализатора КСВ.

Каждое каталитическое устройство в общем характеризуется конкретным параметром эффективности, например, таким как эффективность окислительных реакций внутри ОКДД, аккумулирующей способностью в отношении оксидов азота и коэффициентом нейтрализации отработавших газов внутри ННОА, и эффективностью аккумулирования аммиака и восстановительных реакций внутри КСВ.

Такой параметр эффективности часто используют в системе контроля двигателя для выполнения важных действий.

Например, эффективность окислительных реакций внутри ОКДД представляет собой важный параметр для системы контроля двигателя, чтобы управлять системой рециркуляции отработавших газов (EGR) и регулировать процесс регенерации сажевого фильтра (на основе экзотермических реакций).

Система рециркуляции отработавших газов в общем предназначена для направления определенной части выхлопных газов обратно во впускной коллектор двигателя. Такие выхлопные газы имеют способность восстанавливать выбросы оксидов азота (NOx), но имеют также тот недостаток, что одновременно повышают выбросы неокисленных углеводородов (HC) и монооксида углерода (СО).

Поэтому эффективность окислительного катализатора для дизельных двигателей может быть использована в системе контроля двигателя для регулирования количества выхлопных газов, которое может быть направлено обратно в двигатель.

Аккумулирующая способность в отношении оксидов азота (NOx) внутри накопительного нейтрализатора представляет собой важный параметр для системы контроля двигателя, чтобы управлять процессом регенерации самого ННОА.

Такой процесс регенерации в основном предусмотрен для высвобождения и восстановления захваченных оксидов азота (NOx) из ННОА.

Поэтому аккумулирующая способность ННОА может быть использована в системе контроля двигателя для эффективного определения, когда требуется проведение процесса регенерации.

Эффективность восстановительных реакций и способность аккумулировать аммиак внутри катализатора селективного восстановления (КСВ) представляют собой важные параметры для системы контроля двигателя, чтобы управлять устройствами, которые предназначены для впрыскивания восстановителя внутрь выхлопной трубы выше по потоку относительно КСВ.

В частности, эффективность КСВ может быть использована в системе контроля двигателя для определения надлежащего количества восстановителя, необходимого для эффективного восстановления оксидов азота (NOx) внутри КСВ.

На протяжении срока службы двигателя параметр эффективности каталитического устройства может ухудшаться с прогрессирующим снижением, которое обусловливается эффектами старения.

По этой причине многие системы контроля двигателя скомпонованы для оценки индекса старения каталитического устройства и для определения параметра эффективности каталитического устройства в зависимости от указанного индекса старения.

Традиционные методологии оценки индекса старения основываются по существу на временном критерии, который, например, проводит корреляцию между индексом старения и количеством километров, пройденных транспортным средством, на котором установлен двигатель.

Однако было установлено, что сильное вредное влияние на старение каталитического устройства оказывают также рабочие температуры, воздействию которых подвергается каталитическое устройство.

В частности, было обнаружено, что каталитическое устройство при высоких рабочих температурах стареет быстрее, чем при низких рабочих температурах, что тем самым проявляется в более быстром снижении его параметра эффективности.

Теоретически можно было бы определить максимальную рабочую температуру, выше которой параметр эффективности каталитического устройства немедленно снижается до нуля, и минимальную рабочую температуру, ниже которой параметр эффективности каталитического устройства не снижается вообще.

Рабочая температура каталитического устройства в основном зависит от условий эксплуатации транспортного средства.

В то время как традиционные методологии оценки индекса старения обычно берут за основу усредненные условия эксплуатации, каталитическое устройство может подвергаться воздействию более высоких рабочих температур во время городских циклов езды, чем во время езды в загородных циклах, например, когда действует регенерация сажевого фильтра.

Поэтому, если транспортное средство главным образом используют для езды в загородных циклах, каталитическое устройство подвергается воздействию менее агрессивных температур регенерации сажевого фильтра, так что согласно традиционным методологиям получается индекс старения, который является более высоким, чем реальный индекс старения. Если же, напротив, транспортное средство в основном эксплуатируют в городских циклах езды, каталитическое устройство подвергается более агрессивному воздействию температуры регенерации сажевого фильтра, так что традиционные методологии сообщают индекс старения, который является меньшим, чем индекс старения на самом деле.

Из вышеизложенного следует, что обычные методологии имеют недостаток, заключающийся в том, что они получают в результате индекс старения, который часто отличается от действительного коэффициента старения.

Такое отклонение включает погрешность определения параметра эффективности, которая может обусловливать неправильное проведение системой контроля двигателя регулирования каждого процесса, в котором задействован такой параметр эффективности.

Задачей настоящего изобретения является устранение или, по меньшей мере, существенное сокращение вышеупомянутого недостатка с помощью простого, рационального и недорогого решения.

Задача согласно изобретению решается за счет отличительных признаков, указанных в независимых пунктах формулы изобретения. Зависимые пункты формулы изобретения описывают предпочтительные и/или особенно преимущественные признаки изобретения.

Согласно изобретению создан способ диагностирования каталитического устройства в системе дополнительной обработки выхлопных газов двигателя, причем способ включает, по меньшей мере, стадию оценки индекса старения каталитического устройства.

В соответствии с изобретением оценка индекса старения включает стадии:

определения рабочей температуры каталитического устройства,

определения фактора старения в зависимости от, по меньшей мере, определяемой рабочей температуры,

определения периода времени, проведенного каталитическим устройством при определяемой рабочей температуре,

расчета сопутствующего коэффициента старения в зависимости от фактора старения и периода времени, и

повышения суммарного параметра старения посредством добавления сопутствующего коэффициента старения.

В сущности, суммарный параметр старения представляет эквивалентный истекший срок службы каталитического устройства, который зависит как от рабочей температуры, так и от периода времени, в течение которого каталитическое устройство подвергалось воздействию рабочей температуры.

Таким образом, изобретение принимает во внимание реальную термическую нагрузку, которую испытывает каталитическое устройство, чтобы тем самым достигнуть более эффективной оценки индекса старения.

Согласно одному варианту осуществления изобретения, оценка индекса старения предусматривает непосредственное принятие суммарного параметра старения в качестве индекса старения.

Согласно еще одному варианту осуществления изобретения, оценка индекса старения предусматривает принятие максимального значения суммарного параметра старения и расчет индекса старения в зависимости от реального значения суммарного параметра старения и максимального значения.

Максимальное значение может быть определено опытным путем как значение суммарного параметра старения, при котором каталитическое устройство можно рассматривать как полностью неэффективное.

Индекс старения может быть рассчитан как отношение между реальным значением суммарного параметра старения и максимальным значением, чтобы тем самым получить четкий показатель уровня «изношенности» каталитического устройства.

Согласно одному аспекту изобретения, рабочая температура может быть либо определена прямым измерением с помощью подходящего(-их) датчика(-ков), либо оценена с использованием надлежащей стандартной программы для моделирования.

Согласно еще одному аспекту изобретения, сопутствующий коэффициент старения рассчитывают перемножением установленного фактора старения и выявленного периода времени.

Фактор старения может быть определен из установленного опытным путем массива данных или карты, которые проводят корреляцию между фактором старения и, по меньшей мере, рабочей температурой.

Согласно предпочтительному аспекту изобретения, определение указанного массива данных или карты включает стадии:

допущения множества неперекрывающихся диапазонов рабочих температур и

экспериментального определения фактора старения, приписываемого каждому диапазону рабочих температур.

Таким образом, каждый фактор старения является одинаковым для всех значений температуры в пределах соответствующего диапазона.

Предпочтительно, определение массива данных или карты дополнительно включает стадию нормализации факторов старения присвоением равного единице значения фактору старения, коррелирующего с диапазоном более высоких температур.

В этом контексте было найдено, что на фактор старения отчасти может оказывать негативное влияние также реальный срок службы самого каталитического устройства.

На этом основании вариант осуществления изобретения предусматривает определение фактора старения в зависимости от индекса старения, а также от рабочей температуры.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, способ диагностирования дополнительно включает стадию определения параметра эффективности каталитического устройства в зависимости от теоретического индекса старения.

Благодаря надежной оценке индекса старения этот подход обеспечивает эффективное определение также параметра эффективности, который может быть использован в системе контроля двигателя для выполнения лучшего управления системой дополнительной обработки выхлопных газов самого двигателя.

Например, этот подход может быть применен для окислительного катализатора в дизельных двигателях, чтобы определять эффективность окислительных реакций, которая может быть использована в системе контроля двигателя для лучшего управления системой рециркуляции отработавших газов и процессом регенерации сажевого фильтра (на основе экзотермических реакций).

Этот подход также может быть применимым для накопительного нейтрализатора оксидов азота, чтобы определять аккумулирующую способность в отношении оксидов азота, которая может быть использована в системе контроля двигателя для выполнения лучшего управления процессами регенерации в ННОА.

Этот подход может быть также использован для катализатора селективного восстановления, чтобы определять эффективность восстановительных реакций и способность аккумулировать аммиак, которые могут быть применены в системе контроля двигателя, чтобы лучше управлять впрыскиванием восстановителя.

Способ согласно изобретению может быть реализован в форме компьютерной программы, включающей управляющую программу для исполнения всех стадий способа согласно изобретению, и в форме компьютерного программного продукта, включающего средства для выполнения компьютерной программы.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, компьютерный программный продукт включает управляющее устройство на базе микропроцессора для двигателя внутреннего сгорания, например, электронный блок управления (ЭБУ) двигателя, в котором сохраняют программу, так что изобретение охватывает устройство управления таким же образом, как и способ. В этом случае, когда устройство управления выполняет компьютерную программу, проводятся все стадии способа согласно изобретению.

Способ согласно изобретению может быть также реализован в форме электромагнитного сигнала, причем указанный сигнал модулирован как носитель последовательности разрядов информации, которая представляет компьютерную программу для выполнения всех стадий способа согласно изобретению.

Настоящее изобретение теперь будет описано на примере со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1 - блок-схема способа диагностирования согласно первому варианту осуществления изобретения;

Фиг. 2 - блок-схема способа диагностирования согласно второму варианту осуществления изобретения; и

Фиг. 3 - блок-схема способа диагностирования согласно третьему варианту осуществления изобретения.

Изобретение представляет способ диагностирования каталитического устройства, входящего в систему дополнительной обработки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, в частности дизельного двигателя.

Указанное каталитическое устройство может представлять собой, например, окислительный катализатор для дизельных двигателей, а также накопительный нейтрализатор оксидов азота или катализатор селективного восстановления.

Далее со ссылкой на фиг. 1 описан первый вариант осуществления изобретения.

Способ в общем предусматривает определение в режиме реального времени рабочей температуры Т, воздействию которой подвергается каталитическое устройство во время нормальной работы двигателя.

Рабочая температура Т может быть измерена с помощью подходящего(-их) датчика(-ков), или же может быть оценена с использованием надлежащей стандартной программы для моделирования.

Значение рабочей температуры Т затем используют для определения фактора F старения.

Такой фактор F старения представляет скорость старения каталитического устройства при конкретной рабочей температуре Т, или, аналогично, степень воздействия конкретной рабочей температуры Т на старение каталитического устройства.

Фактор F старения в основном является более высоким для высокой рабочей температуры, чем для низкой рабочей температуры.

Фактор F старения может быть определен из установленного опытным путем массива данных или карты А, которые проводят корреляцию фактора F старения с рабочей температурой Т каталитического устройства.

Согласно одному аспекту изобретения, определение массива данных или карты А проводят во время анализа испытуемого каталитического устройства.

Такой анализ в общем предусматривает допущение множества неперекрывающихся диапазонов рабочих температур, воздействию которых каталитическое устройство может фактически подвергаться в процессе его нормальной работы на реальной системе двигателя.

Например, могут быть идентифицированы следующие диапазоны рабочих температур:

I - рабочая температура вплоть до 500°С;

II - рабочая температура от 500°С до 550°С;

III - рабочая температура от 550°С до 600°С;

IV - рабочая температура от 600°С до 650°С;

V - рабочая температура от 650°С до 700°С.

Затем анализ предусматривает назначение фактора старения для каждого диапазона рабочих температур.

Факторы старения могут быть определены анализом скоростей, с которыми параметр эффективности испытуемого каталитического устройства снижается в различных температурных диапазонах, и назначением каждому температурному диапазону фактора старения, пропорционального соответствующей скорости снижения эффективности.

Предпочтительно, факторы старения нормализуют на основе более высокого температурного диапазона (“V” в предшествующем примере) путем присвоения равного единице значения фактору старения, относящемуся к более высокому температурному диапазону.

Этим путем факторы старения, соответствующие другим диапазонам, получают значения от нуля до единицы и могут быть по отдельности рассчитаны как соотношение между скоростью снижения эффективности в соответствующем температурном диапазоне и скоростью снижения эффективности в более высоком температурном диапазоне.

Во время определения рабочей температуры Т способ предусматривает определение периода t времени, в течение которого каталитическое устройство подвергалось воздействию определенной рабочей температуры.

Период t времени может быть выражен в любых единицах времени, например, таких как в секундах, минутах или часах.

Затем период t времени и фактор F старения используют для расчета сопутствующего коэффициента С старения.

Предпочтительно, сопутствующий коэффициент старения рассчитывают умножением периода времени на фактор старения:

C=F×t.

В сущности, сопутствующий коэффициент С старения представляет вклад в старение каталитического устройства, который обусловливается конкретной рабочей температурой Т в течение соответствующего периода t времени.

Далее, способ предусматривает добавление сопутствующего коэффициента С старения к суммарному параметру Р старения.

Суммарному параметру Р старения придают значение «ноль», когда каталитическое устройство является новым, или, в более общем смысле, когда эффективность каталитического устройства находится на максимальном уровне, и он прогрессивно увеличивается при добавлении коэффициентов С старения.

В сущности, суммарный параметр Р старения представляет эквивалентный истекший срок службы каталитического устройства.

Такой эквивалентный истекший срок службы «утяжеляют» на основе рабочих температур так, что время, проведенное каталитическим устройством при высокой температуре, увеличивает эквивалентный истекший срок службы больше, чем время, проведенное при низкой температуре.

Согласно настоящему варианту осуществления, суммарный параметр Р старения затем напрямую принимают как индекс I старения для данного каталитического устройства.

Наконец, индекс I старения используют для определения параметра Е эффективности каталитического устройства.

Параметр Е эффективности может представлять, например, эффективность окислительных реакций в случае ОКДД, аккумулирующую способность в отношении оксидов азота и коэффициент нейтрализации отработавших газов в случае ННОА, и эффективность восстановительных реакций и способность аккумулировать аммиак в случае КСВ.

Параметр Е эффективности может быть определен из установленного опытным путем массива данных или карты В, которые проводят корреляцию параметра Е эффективности с индексом I старения.

Далее установленный параметр Е эффективности каталитического устройства может быть привлечен к многим другим процессам управления системой двигателя.

Представленные выше стадии способа циклически повторяют во время работы двигателя.

Таким образом, способ согласно изобретению обеспечивает эффективный непрерывный мониторинг рабочей температуры Т, индекса I старения и параметра Е эффективности каталитического устройства.

Фиг. 2 иллюстрирует способ диагностирования согласно второму варианту осуществления изобретения.

Этот второй вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления только стадией определения индекса I старения каталитического устройства.

В сущности, способ согласно этому второму варианту осуществления предусматривает присвоение максимального значения C-max суммарному параметру Р старения каталитического устройства и расчет индекса I старения в зависимости от максимального значения C-max и реального значения суммарного параметра Р старения.

Максимальное значение C-max может быть определено опытным путем как значение суммарного параметра Р старения, при котором каталитическое устройство рассматривают как полностью неэффективное.

Индекс старения рассчитывают как соотношение между реальным значением суммарного параметра старения и его максимальным значением , тем самым предоставляя ясный и непосредственный показатель реального уровня «изношенности» каталитического устройства.

Индекс I старения затем используют для определения параметра Е эффективности каталитического устройства, как это разъяснено в описании первого варианта осуществления.

Стадии способа циклически повторяют во время работы двигателя, чтобы непрерывно отслеживать рабочую температуру, индекс старения и параметр эффективности.

Фиг. 3 иллюстрирует способ диагностирования согласно третьему варианту осуществления изобретения.

Этот третий вариант осуществления принимает в расчет то, что скорость старения каталитического устройства при конкретной рабочей температуре, или же, подобным образом, степень воздействия конкретной рабочей температуры на старение каталитического устройства, может варьировать в зависимости от реального «возраста» самого каталитического устройства.

Поэтому третий вариант осуществления изобретения отличается от предшествующих вариантов осуществления только тем, что способ предусматривает определение фактора F старения не только в зависимости от рабочей температуры Т, воздействию которой подвергается каталитическое устройство, но также в зависимости от реального значения индекса I старения.

В этом случае индекс I старения рассчитывают, как разъяснено для второго варианта осуществления.

В сущности, индекс I старения может быть использован для правильного корректирования фактора F старения, которое обеспечивается экспериментально определенным массивом данных или картой А, описанными в первом варианте осуществления.

Альтернативно, фактор F старения может быть определен из другого определенного опытным путем массива данных или карты А, которые проводят прямую корреляцию между фактором старения и обеими рабочими температурами Т и индексом I старения.

Таким образом, способ согласно третьему варианту осуществления изобретения обеспечивает повышение точности оценки индекса I старения каталитического устройства.

Затем индекс I старения используют для определения параметра Е эффективности каталитического устройства, как разъяснено в описании первого варианта осуществления.

Стадии способа циклически повторяют во время работы двигателя, чтобы непрерывно отслеживать рабочую температуру, индекс старения и параметр эффективности.

Несмотря на то, что настоящее изобретение описано со ссылкой на некоторые варианты осуществления и конкретные применения, следует понимать, что приведенное здесь описание следует рассматривать в качестве примера, а не в качестве ограничения. Специалисты в данной области техники понимают, что различные модификации отдельных вариантов осуществления находятся в пределах объема прилагаемой формулы изобретения. Поэтому настоящее изобретение не ограничивается описанными вариантами осуществления, а имеет полный объем, определяемый прилагаемой формулой изобретения.

1. Способ оценки индекса (I) старения каталитического устройства в системе дополнительной обработки выхлопных газов двигателя, отличающийся тем, что:определяют рабочую температуру (Т) каталитического устройства,определяют фактор (F) старения в зависимости от, по меньшей мере, определяемой рабочей температуры (Т),определяют период (t) времени, проведенный каталитическим устройством при определяемой рабочей температуре (Т),вычисляют сопутствующий коэффициент (С) старения в зависимости от фактора (F) старения и периода (t) времени, иувеличивают суммарный параметр (Р) старения посредством добавления сопутствующего коэффициента (С) старения.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что оценка индекса (I) старения предусматривает принятие суммарного параметра (Р) старения в качестве индекса старения.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что оценка индекса (I) старения дополнительно включает:присвоение максимального значения (С-max) суммарному параметру (Р) старения, ирасчет индекса (I) старения в зависимости от суммарного параметра (Р) старения и максимального значения (С-max).

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что индекс (I) старения рассчитывают как соотношение между суммарным параметром (Р) старения и максимальным значением (С-max).

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что рабочую температуру (Т) определяют измерением.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что рабочую температуру (Т) определяют расчетом.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сопутствующий коэффициент (С) старения рассчитывают умножением определяемого фактора (F) старения на определяемый период (t) времени.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что фактор (F) старения определяют из найденного опытным путем массива данных или карты (А), проводящих корреляцию фактора (F) старения, по меньшей мере, с рабочей температурой (Т).

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что определение массива данных или карты (А) включает:допущение множества неперекрывающихся диапазонов рабочих температур иэкспериментальное определение фактора старения, приписываемого каждому диапазону рабочих температур.

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что фактор старения определяют также в зависимости от индекса (I) старения.

11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно определяют параметр (Е) эффективности каталитического устройства в зависимости от индекса (I) старения.

12. Управляющее устройство, отличающееся тем, что оно содержит компьютерную программу, включающую в себя компьютерный код для реализации способа по любому из предыдущих пунктов.

www.findpatent.ru

Устройство и способ для обработки отработавших газов, образующихся при работе двигателя на бедных смесях, селективным каталитическим восстановлением окислов азота

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в системе обработки отработавших газов (ОГ) двигателя. Устройство для обработки ОГ селективным каталитическим восстановлением окислов азота в ОГ, образующихся в условиях работы двигателя на бедных смесях, включает по меньшей мере один катализатор с каталитически активными компонентами для селективного каталитического восстановления (компоненты для СКВ) и по меньшей мере один накопительный компонент для окислов азота (компоненты для NOx). Устройство также содержит катализатор окисления, расположенный перед катализатором селективного каталитического восстановления, а накопительным компонентом для NOx является по меньшей мере одно соединение элемента, выбранного из ряда, включающего щелочные металлы, щелочно-земельные металлы и церий. Проведен способ удаления окислов азота из обработавших газов (ОГ). Изобретение позволяет снизить концентрацию окислов азота в выбросах, образующихся при работе двигателя на бедных смесях. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Настоящее изобретение относится к устройству и способу для обработки отработавших газов (ОГ), образующихся при работе двигателя на бедных смесях, путем селективного каталитического восстановления окислов азота, в котором содержится по меньшей мере один катализатор с каталитически активными компонентами, предназначенными для селективного каталитического восстановления (компоненты для СКВ).

Стационарные установки для сжигания на электростанциях и дизельные двигатели, а также бензиновые двигатели, работающие на бедных смесях, выбрасывают богатые кислородом газы, которые в качестве вредных веществ содержат несгоревшие углеводороды (УВ), монооксид углерода (СО) и окислы азота (NOx). Для удаления окислов азота из ОГ, образующихся при работе двигателя на бедных смесях, в секторе электростанций применяют так называемый метод селективного каталитического восстановления (СКВ), рассчитанный на осуществление в течение длительного времени. При этом в ОГ вводят аммиак (Nh4), который на соответствующем катализаторе селективно взаимодействует с окислами азота с образованием азота и воды. В процессе, проводимом в стационарных условиях, таким путем может быть достигнута степень превращения окислов азота, превышающая 80%.

Вследствие законодательно обусловленного требования снижения концентрации окислов азота в автомобильных выбросах в окружающую среду (EURO IV и EURO V в Европе соответственно законодательства 2005 и 2008, LEV II в США законодательство 2007) применение технологии СКВ, в частности в случае автомобилей большой грузоподъемности, становится все более и более необходимым. Из-за высоких токсичности и летучести аммиака в мобильных условиях эксплуатации автомобилей применяют нетоксичные соединения - предшественники, которые при соответствующей обработке выделяют аммиак. В предпочтительном варианте используют мочевину в форме водного раствора. Для гидролиза мочевины применяют так называемые катализаторы гидролиза, с помощью которых проведением двухстадийной реакции раствор мочевины гидролизуют с получением аммиака и диоксида углерода. В устройстве для обработки ОГ катализаторы гидролиза располагают перед катализатором СКВ. Раствор мочевины инжектируют в поток ОГ с помощью специально предназначенной дозирующей системы по ходу процесса перед катализатором гидролиза.

Ближайшее к изобретению техническое решение по очистке ОГ двигателей внутреннего сгорания от окислов азота известно из публикации WO 99/54601. В этой публикации описано устройство для обработки ОГ селективным каталитическим восстановлением окислов азота в ОГ, содержащее по меньшей мере один катализатор с каталитически активными компонентами для селективного каталитического восстановления (компоненты для СКВ) и по меньшей мере одним средством накопления окислов азота. Однако в описании этой публикации не конкретизировано, какой именно механизм может быть задействован в накоплении окислов азота, что позволяет сделать предположение, что такое накопление происходит путем физической адсорбции.

Недостаток этого и других решений по обработке ОГ состоит в том, что как гидролиз мочевины, так и селективное каталитическое восстановление с помощью современных катализаторов СКВ инициируются только при температуре выше 160-200°С. Таким образом, в условиях работы двигателя внутреннего сгорания при температурах ОГ ниже этого температурного интервала окислы азота, выделяемые двигателем, проходят через устройство для обработки ОГ, не подвергаясь изменениям, и сбрасываются в окружающую среду. Этот факт принят во внимание в современных системах дозирования мочевины, поэтому они инжектируют мочевину в поток ОГ только тогда, когда температура ОГ превышает 170°С.

Целью настоящего изобретения является создание устройства для обработки ОГ, способного снижать концентрацию окислов азота в выбросах, образующихся при работе двигателя на бедных смесях, даже в тех рабочих условиях, когда температура ОГ ниже т.н. "температуры инициирования" гидролиза мочевины и селективного каталитического восстановления. Другой целью изобретения является разработка способа удаления окислов азота из ОГ, образующихся при работе двигателей внутреннего сгорания на бедных смесях, путем селективного каталитического восстановления с использованием аммиака.

Эта цель достигается с помощью устройства для обработки ОГ селективным каталитическим восстановлением окислов азота в ОГ, образующихся в условиях работы двигателя на бедных смесях, содержащего по меньшей мере один катализатор с каталитически активными компонентами для селективного каталитического восстановления (компоненты для СКВ) и по меньшей мере одним накопительным компонентом для окислов азота (NOx). Отличие предлагаемого в изобретении устройства от его ближайшего аналога заключается в том, что оно содержит катализатор окисления, расположенный перед катализатором для селективного каталитического восстановления (по потоку ОГ), а накопительным компонентом для NOx является по меньшей мере одно соединение элемента, выбранного из ряда, включающего щелочные металлы, щелочно-земельные металлы и церий.

Соединения щелочных, щелочно-земельных металлов и церия способны накапливать диоксид азота химическим путем - за счет образования нитратов. Однако поскольку большая часть ОГ (двигателя внутреннего сгорания от 60 до 95 об.%) представляет собой монооксид азота, что зависит от конкретного рабочего состояния, монооксид азота в соответствии с изобретением превращается в диоксид азота благодаря контакту с катализатором окисления, расположенным перед катализатором СКВ, что повышает эффективность процесса накопления окислов азота.

Под вышеупомянутой "температурой инициирования" для катализатора в последующем следует подразумевать температуру, при которой на катализаторе протекает предусмотренная каталитическая реакция со степенью превращения 50%. Таким образом, катализатор гидролиза характеризуется температурой инициирования гидролиза мочевины, а катализатор СКВ характеризуется температурой инициирования превращения окислов азота.

В соответствии с настоящим изобретением предусмотрено временное накопление окислов азота, содержащихся в ОГ, на катализаторе СКВ с помощью накопительных компонентов для NOx при низких температурах ОГ, а затем при более высоких температурах они вновь высвобождаются. Высвобождению окислов азота содействуют локальные избыточные количества аммиака в ОГ, когда накопленные окислы азота взаимодействуют с аммиаком непосредственно при протекании реакции СКВ. Это также означает, что в случае небольшой передозировки аммиака или раствора мочевины этот компонент не уходит из системы СКВ и, следовательно, из устройства для обработки ОГ из-за скольжения аммиака, а взаимодействует с адсорбированными окислами азота и окисляется до азота. Таким образом, функцию накопительных компонентов для NOx в катализаторе СКВ можно сравнить с функцией накапливающего кислород материала в трехкомпонентном каталитическом нейтрализаторе ОГ.

Компоненты СКВ в катализаторе могут включать твердую кислотную систему диоксида титана и ванадия. Кроме того, эта твердая кислотная система может содержать по меньшей мере один компонент, выбранный из ряда, включающего оксид вольфрама (WO3), оксид молибдена (МоО3), диоксид кремния, сульфат и цеолиты, где цеолиты находятся в кислой, Н-форме или могут быть в форме продуктов обмена с ионами металлов. В другом варианте компоненты СКВ включают по меньшей мере один цеолит, где цеолиты находятся в кислой, Н-форме или могут быть в форме продуктов обмена с ионами металлов. Благодаря своим кислотным свойствам такие материалы способны накапливать аммиак. При значительном варьировании нагрузок на двигатель это является преимуществом.

Каталитическая активизация накопительных компонентов для NOx возможна также с помощью по меньшей мере одного из металлов платиновой группы, платины, палладия, родия или иридия. Однако этот вариант менее предпочтителен, чем предлагаемое в изобретении решение, и в предлагаемом устройстве предпочтительно применение сочетания, включающего катализатор окисления перед катализатором СКВ, накопительные компоненты для NOx которого не включают каталитически активных металлов платиновой группы. В этом варианте окисление монооксида азота до диоксида азота происходит только в предыдущей (в технологической линии) зоне катализатора окисления, который может включать платину на активном оксиде алюминия. Образующийся в этой зоне катализатора окисления диоксид азота обычно абсорбируется накопительными компонентами для NOx предлагаемого в соответствии с изобретением катализатора.

По другому варианту или в дополнение к рассмотренным выше катализатор может содержать каталитически активные компоненты на основе оксидов материалов подложки из ряда оксида алюминия, диоксида кремния, оксида церия, оксида циркония, оксида титана и смешанных оксидов этих элементов, которым сообщают каталитические свойства с помощью по меньшей мере одного из металлов платиновой группы, платины, палладия, родия или иридия.

Катализатор может находиться в форме сотовой структуры, полученной путем экструзии каталитической композиции (т.н. "полный экструдат"). В этом случае компоненты катализатора обрабатывают с тем, чтобы получить экструдируемую композицию, а затем ее экструдируют с формованием сотовых структур. Такой катализатор целиком состоит из каталитической композиции и, следовательно, носит название "полного катализатора". Сотовые структуры как правило обладают в общем формой цилиндра, который ограничен двумя торцевыми поверхностями и окружающей поверхностью. Протоки для ОГ расположены близко друг от друга по всему сечению сотовых структур и проходят от одной торцевой поверхности до другой. Плотность элемента определяют как число протоков на единицу площади сечения. В зависимости от конкретной цели применения она может находиться в пределах от 5 до 300 см-2.

Для применения с некоторыми целями для формования сотовой структуры может быть целесообразным экструдирование только компонентов СКВ и нанесение накопительных компонентов для NOx на стенки протоков. Метод, применяемый для выполнения этой задачи, специалисту в данной области техники известен.

Поскольку полные катализаторы, т.е. компоненты СКВ и накопительные компоненты для NOx, обычно обладают всего лишь низкой прочностью, в предпочтительном варианте их используют в виде покрытия на стенках протоков в каталитически инертных структурах подложек в сотовой форме. Предпочтительные инертные структуры подложек выполнены из кордиерита. По другому варианту катализатор для превращения окислов азота, компоненты СКВ и накопительные компоненты для NOx наносят на инертную структуру подложки в виде двух отдельных слоев, где накопительные компоненты для NOx в предпочтительном варианте размещают в нижнем слое, который лежит непосредственно на инертной структуре подложки, а компоненты СКВ размещают в верхнем слое, который входит в непосредственный контакт с ОГ.

Если предусмотрено получение аммиака, необходимого для селективного каталитического восстановления, путем гидролиза мочевины, тогда между катализатором окисления и катализатором селективного каталитического восстановления в устройстве для обработки ОГ размещают катализатор гидролиза. Раствор предназначенной для гидролиза мочевины вводят в поток ОГ с применением соответствующей дозирующей системы в технологической линии после катализатора окисления и перед катализатором гидролиза. В случае большой передозировки аммиака может произойти нежелательный выброс в окружающую среду аммиака. С целью избежать таких выбросов в устройстве для обработки ОГ после (в технологической линии) катализатора СКВ в качестве так называемого барьера для аммиака можно разместить катализатор, который обеспечивает окисление аммиака до азота и воды.

Объектом изобретения является также способ удаления окислов азота из ОГ, образующихся при работе двигателя внутреннего сгорания на бедных смесях, путем селективного каталитического восстановления аммиаком, заключающийся в том, что ОГ пропускают над катализатором, который включает каталитически активные компоненты для селективного каталитического восстановления (компоненты для СКВ) и накопительные компоненты для окислов азота (NOx), в сочетании с поступающим по меньшей мере время от времени аммиаком. Отличие предлагаемого в изобретении способа состоит в том, что перед катализатором для селективного каталитического восстановления (по потоку ОГ) размещают катализатор окисления и подают аммиак в ОГ между катализатором окисления и катализатором для селективного каталитического восстановления, причем поглощение окислов азота из ОГ накопительными компонентами для NOx происходит на этапах работы двигателя, когда температура ОГ ниже температуры, при которой степень превращения окислов азота при селективном каталитическом восстановлении составляет 50% (т.н. "температура инициирования"), а высвобождение окислов азота происходит при температуре ОГ, превышающей вышеупомянутую температуру, в результате поступления аммиака и взаимодействия с аммиаком вместе с содержащимися в ОГ окислами азота на компонентах для СКВ с образованием азота и воды. Таким образом, на тех этапах работы двигателя, на которых температура ОГ ниже вышеупомянутой температуры инициирования действия компонентов для селективного каталитического восстановления, содержащиеся в ОГ окислы азота абсорбируются накопительными компонентами для NOx. Для того чтобы избежать выбросов аммиака в окружающую среду, на этих рабочих этапах подачу аммиака (либо непосредственно, либо в форме соединений-предшественников) прекращают. С другой стороны, в случае, когда температура ОГ выше температуры инициирования селективного каталитического восстановления, подачу аммиака возобновляют. Вследствие повышенных температур ОГ и содержания в ОГ аммиака окислы азота, хранящиеся в накопительных компонентах для NOx, десорбируются и совместно с содержащимися в ОГ окислами азота взаимодействуют с аммиаком на компонентах СКВ в катализаторе с образованием азота и воды.

Такой принцип действия отличен от принципа действия обычных накопительных катализаторов для NOx, когда выделяющиеся окислы азота восстанавливают до азота по месту самих накопительных компонентов. В соответствии с настоящим изобретением выделяющиеся окислы азота превращают в азот в зоне компонентов СКВ катализатора.

Такие устройство для обработки ОГ и способ, который можно осуществлять с его помощью, особенно эффективны применительно к дизельному двигателю. Однако эти устройство и способ для обработки ОГ могут быть также использованы применительно к бензиновому двигателю, работающему на бедных смесях. К двигателям такого типа относятся также двигатели с прямым впрыском бензина, так называемые двигатели ПВБ. На этапах разгона при получении энергии, необходимой для ускорения, такой двигатель работает также на богатой топливовоздушной смеси. Эти этапы приемлемы в соответствии с DE А1-19820828 для получения на подходящем катализаторе аммиака из компонентов ОГ, образующихся при работе двигателя на богатых смесях.

В DE А1-19820828 описана система очистки ОГ для двигателя ПВБ. Эта система очистки ОГ включает первый катализатор, который обеспечивает получение аммиака из соответствующих компонентов ОГ, образующихся при работе двигателя на богатых смесях. Пригодным для выполнения этой задачи катализатором служит обычный трехкомпонентный каталитический нейтрализатор ОГ. Но можно применять любой другой катализатор, функции которого оптимизированы для получения аммиака из ОГ, образующихся в условиях работы двигателя на богатых смесях. Второй катализатор, размещенный после первого катализатора, накапливает образующийся аммиак и с помощью этого накопленного аммиака селективно восстанавливает окислы азота в ОГ, образующихся в условиях работы двигателя на бедных смесях. Для работы такой системы очистки ОГ важно всегда обеспечивать наличие достаточного количества аммиака для полного восстановления окислов азота. Гарантией достижения этой цели служит накопитель аммиака большой емкости, необходимый для применяемого катализатора СКВ.

Подобным же образом предлагаемое в изобретении устройство для обработки ОГ может быть также снабжено катализатором, который образует аммиак из компонентов ОГ, образующихся в периоды работы двигателя на богатых смесях. Преимущество такого варианта заключается в том, что в дополнение к накопительной емкости для аммиака катализатор располагает также накопительной емкостью для окислов азота. Это повышает усредненную степень превращения окислов азота для всех этапов (режимов) работы двигателя. Кроме того, это позволяет уменьшить количество раствора мочевины, дозируемого в ОГ, или даже вовсе исключить необходимость в нем.

На фиг.1-3 представлены наиболее предпочтительные варианты исполнения предлагаемого в изобретении устройства для обработки ОГ. Позицией (1) обозначено устройство для обработки ОГ, включающее выпускную трубу (2) и трубчатый кожух (3). В трубчатом кожухе предусмотрен каталитический нейтрализатор (4), включающий компоненты СКВ и по меньшей мере один накопительный компонент для окислов азота. ОГ, поступающие в устройство для их обработки и выходящие из нее, для наглядности показаны с помощью двух сплошных стрелок. В переднюю часть трубчатого кожуха (3) инжектируют мочевину в качестве соединения-предшественника аммиака, который выделяется мочевиной вследствие гидролиза на каталитическом нейтрализаторе (4).

На фиг.2 представлен более предпочтительный вариант выполнения изобретения. Устройство для обработки ОГ дополнено вторым трубчатым кожухом (5), находящимся перед первым трубчатым кожухом (3) и перед точкой инжекции мочевины в поток ОГ. Наличие этого варианта исполнения позволяет с использованием высокоактивного катализатора окисления, включающего платину на активном оксиде алюминия, улучшить окисление монооксида азота до диоксида азота. Такой высокоактивный катализатор окисления было бы невозможно разместить в каталитическом нейтрализаторе (4), поскольку он также окислял бы аммиак. Этот катализатор окисления можно разместить вблизи коллектора двигателя, в то время как трубчатый кожух (3) с предлагаемым в соответствии с изобретением катализатором можно разместить под полом кузова.

В варианте, представленном на фиг.3, трубчатый кожух (3) дополнительно включает катализатор (7) гидролиза перед каталитическим нейтрализатором (4) и каталитический барьер (8) для аммиака после каталитического нейтрализатора (4). Предназначенный для гидролиза катализатор (7) улучшает гидролиз мочевины до аммиака и, следовательно, повышает общую эффективность очистки ОГ устройством для обработки ОГ. Такой катализатор гидролиза в данной области техники известен. Он может включать диоксид титана, оксид алюминия, диоксид кремния, оксид циркония и смешанные оксиды этих элементов. Эту композицию можно стабилизировать и ее активность можно повысить смесью SO3, WO3, Nb2O5 и МоО3. Приемлемые композиции описаны, например, в DE А1-4203807. Каталитический барьер (8) для аммиака предотвращает случайный выброс аммиака в атмосферу при окислении до азота и воды. Для этой цели можно применять катализатор окисления, включающий платину на активном оксиде алюминия.

1. Устройство для обработки отработавших газов (ОГ) селективным каталитическим восстановлением окислов азота в ОГ, образующихся в условиях работы двигателя на бедных смесях, содержащее по меньшей мере один катализатор с каталитически активными компонентами для селективного каталитического восстановления (компоненты для СКВ) и по меньшей мере одним накопительным компонентом для окислов азота (NOx), отличающееся тем, что оно содержит катализатор окисления, расположенный перед катализатором для селективного каталитического восстановления, а накопительным компонентом для NOx является по меньшей мере одно соединение элемента, выбранного из ряда, включающего щелочные металлы, щелочно-земельные металлы и церий.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что компоненты для СКВ включают твердую кислотную систему диоксида титана и ванадия.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что твердая кислотная система включает также по меньшей мере один компонент, выбранный из ряда, включающего оксид вольфрама, оксид молибдена, диоксид кремния, сульфат и цеолиты, где цеолиты могут находиться в кислой Н-форме или могут быть в форме продуктов обмена с ионами металлов.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что компоненты для СКВ включают по меньшей мере один цеолит, где цеолиты могут находиться в кислой Н-форме или могут быть в форме продуктов обмена с ионами металлов.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что катализатор включает также каталитически активные компоненты на основе оксидов материала подложки, выбранных из ряда, включающего оксид алюминия, диоксид кремния, оксид церия, оксид циркония, оксид титана и смешанные оксиды этих элементов, которым с помощью по меньшей мере одного из металлов платиновой группы, платины, палладия, родия или иридия, приданы каталитические свойства.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что катализатор находится в форме сотовой структуры, полученной путем экструзии каталитической композиции.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что компоненты для СКВ находятся в форме сотовой структуры, которая получена путем экструзии каталитической композиции и на которую в виде покрытия нанесены накопительные компоненты для NOx.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что компоненты для СКВ и накопительные компоненты для NOx, предназначенные для окислов азота, находятся в виде покрытия на инертной структуре подложки в форме сотового монолита.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что компоненты для СКВ и накопительные компоненты для NOx, предназначенные для окислов азота, находятся на инертной структуре подложки в двух отдельных слоях.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что слой с накопительными компонентами для NOx нанесен непосредственно на структуру подложки, а слой с компонентами для СКВ находится поверх слоя с накопительными компонентами для NOx и входит в непосредственный контакт с ОГ.

11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что между катализатором окисления и катализатором для селективного каталитического восстановления размещен катализатор гидролиза.

12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что после катализатора для селективного каталитического восстановления размещен каталитический барьер для аммиака.

13. Способ удаления окислов азота из отработавших газов (ОГ), образующихся при работе двигателя внутреннего сгорания на бедных смесях, путем селективного каталитического восстановления аммиаком, заключающийся в том, что ОГ пропускают над катализатором, который включает каталитически активные компоненты для селективного каталитического восстановления (компоненты для СКВ) и накопительные компоненты для окислов азота (NOx), в сочетании с поступающим по меньшей мере время от времени аммиаком, отличающийся тем, что перед катализатором для селективного каталитического восстановления размещают катализатор окисления и подают аммиак в ОГ между катализатором окисления и катализатором для селективного каталитического восстановления, причем поглощение окислов азота из ОГ накопительными компонентами для NOx происходит на этапах работы двигателя, когда температура ОГ ниже температуры, при которой степень превращения окислов азота при селективном каталитическом восстановлении составляет 50%, а высвобождение окислов азота происходит при температуре ОГ, превышающей вышеупомянутую температуру, в результате поступления аммиака и взаимодействия с аммиаком вместе с содержащимися в ОГ окислами азота на компонентах для СКВ с образованием азота и воды.

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что после катализатора для селективного каталитического восстановления размещают каталитический барьер для аммиака.

15. Способ по п.13, отличающийся тем, что между катализатором окисления и катализатором для селективного каталитического восстановления размещают катализатор гидролиза и для получения аммиака в катализатор гидролиза подают соединение-предшественник, предназначенное для превращения путем гидролиза в аммиак.

16. Способ по п.13, отличающийся тем, что двигатель внутреннего сгорания представляет собой дизельный двигатель.

17. Способ по п.13, отличающийся тем, что двигатель внутреннего сгорания представляет собой бензиновый двигатель, работающий на бедных смесях, который на этапах разгона работает на богатых топливовоздушных смесях.

18. Способ по п.17, отличающийся тем, что аммиак, необходимый для селективного каталитического восстановления, получают на подходящем для этого катализаторе из соответствующих компонентов ОГ, образующихся при работе двигателя на этапах разгона.

www.findpatent.ru