，繞過TWC的廢氣的第一部分中的N0 x還可以有 助于活化燃料，用于催化重整步驟。
[0031] 與燃料重整器催化劑接觸之后，廢氣的重整產(chǎn)物氣流再循環(huán)回到發(fā)動(dòng)機(jī)入口。優(yōu) 選地，重整產(chǎn)物氣流冷卻，然后依靠重整產(chǎn)物冷卻器添加到發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0032] 圖1顯示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，顯示了該裝置的截面。該裝置包括發(fā)動(dòng)機(jī)10 和排氣系統(tǒng)12。排氣系統(tǒng)包括將發(fā)動(dòng)機(jī)連接到TWC16的導(dǎo)管14。在導(dǎo)管中，發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣的 第一部分經(jīng)過TWC內(nèi)的旁通導(dǎo)管18到達(dá)燃料重整器催化劑20。廢氣的第一部分通過熱交 換被TWC 16加熱，并重整器催化劑20上在從燃料注射器22添加的燃料存在下反應(yīng)，以生 成重整產(chǎn)物流，其通過重整產(chǎn)物再循環(huán)導(dǎo)管24除去，并再循環(huán)回到發(fā)動(dòng)機(jī)10的入口。圖1 還顯示了優(yōu)選的重整產(chǎn)物冷卻器部分26,以在重整產(chǎn)物氣流添加回到發(fā)動(dòng)機(jī)入口之前冷卻 重整產(chǎn)物。廢氣的第二部分與TWC 16接觸，然后排出到大氣中。在TWC 16上經(jīng)過之后，使 被TWC系統(tǒng)的放熱氧化反應(yīng)加熱的廢氣在燃料重整器催化劑20上經(jīng)過，以通過熱交換加熱 重整器催化劑，然后排放到大氣中。
[0033] 優(yōu)選地，排氣系統(tǒng)還將包括第一和第二通用廢氣氧氣（UEGO)傳感器。UEGO傳感 器是本領(lǐng)域中公知的。UEGO傳感器產(chǎn)生信號，其量值與廢氣中的氧氣水平（和空燃比）成 正比。在氫氣存在下，由于氫氣在傳感器中擴(kuò)散更快（相比于CO)，UEGO傳感器讀數(shù)更濃。 這種"濃偏移"可以用來相對于發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣中的氫氣量，確定重整產(chǎn)物氣體中產(chǎn)生的氫氣 量。因此，UEGO傳感器允許在重整條件下測量氫氣，這通常是困難的，因?yàn)樵S多氫氣傳感器 在C0、蒸汽存在下或者在高溫下將不工作。UEGO傳感器在這些條件下仍然工作。
[0034] 第一 UEGO傳感器位于TWC的上游，由此它與內(nèi)燃機(jī)廢氣接觸。第二UEGO傳感器 位于燃料重整器催化劑的下游，由此它與再循環(huán)回到發(fā)動(dòng)機(jī)入口的重整產(chǎn)物氣流接觸。入 口和出口 UEGO傳感器之間的差別用來診斷貧N0X，在富再生吹掃期間生成氫氣的活性。參 見例如美國專利7, 628, 063。
[0035] 本發(fā)明的排氣系統(tǒng)優(yōu)選將還包括渦輪增壓器。渦輪增壓器是公知的裝置，用于以 高于大氣壓的壓力（增壓）向內(nèi)燃機(jī)入口供應(yīng)空氣。常規(guī)的渦輪增壓器基本上包括廢氣 驅(qū)動(dòng)的渦輪機(jī)葉輪，其安裝在渦輪機(jī)殼體內(nèi)的可旋轉(zhuǎn)軸上。渦輪機(jī)葉輪的旋轉(zhuǎn)使安裝在壓 縮機(jī)殼體內(nèi)的軸另一端上的壓縮機(jī)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)。壓縮機(jī)葉輪將壓縮空氣傳送到發(fā)動(dòng)機(jī)入口集 管。渦輪機(jī)可以是固定形狀式或可變形狀式?？勺冃螤顭o論機(jī)與固定形狀渦輪機(jī)的區(qū)別在 于入口通道的尺寸可以變化以在質(zhì)量流率范圍內(nèi)優(yōu)化氣體流速，從而使渦輪機(jī)的功率輸出 可以變化以適應(yīng)變化的發(fā)動(dòng)機(jī)需求。
[0036] 當(dāng)用于本發(fā)明的排氣系統(tǒng)中時(shí)，渦輪增壓器將位于發(fā)動(dòng)機(jī)的下游和TWC的上游。 當(dāng)采用渦輪增壓器時(shí)，廢氣的第二部分將經(jīng)過渦輪增壓器，然后接觸TWC。廢氣的第一部分 優(yōu)選將繞過渦輪增壓器，并將繞過TWC，然后接觸燃料重整器催化劑。因?yàn)闇u輪增壓器之前 的廢氣（前渦輪氣）具有較高溫度和較低壓力，和后渦輪其具有較高壓力和較低溫度，所以 優(yōu)選廢氣的第一部分繞過渦輪增壓器，然后接觸重整器催化劑，以使第一部分的壓力不因 渦輪增壓器而增加，并且壓力保持盡可能高，用于重整反應(yīng)。
[0037] 圖2顯示了本發(fā)明的第二實(shí)施方案，示出了增加渦輪增壓器和UEGO傳感器。圖2 顯示了該裝置的截面。該裝置包括發(fā)動(dòng)機(jī)100和排氣系統(tǒng)110。排氣系統(tǒng)包括將發(fā)動(dòng)機(jī)通 過渦輪增壓器130連接到TWC 140和廢氣的導(dǎo)管120。在導(dǎo)管中，發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣的第一部分 經(jīng)過繞過渦輪增壓器130的旁通導(dǎo)管150,到達(dá)燃料重整器催化劑160。重整器催化劑160 位于圍繞導(dǎo)管120的環(huán)隙中，導(dǎo)管在TWC和向大氣排放廢氣之間的部分。導(dǎo)管120是廢氣 的第二部分的內(nèi)部氣體通道，這有助于向重整器催化劑160提供額外的熱。盡管未示出，但 是重整器催化劑160還可以被廢氣的第二部分的外部氣體通道圍繞，這也有助于向重整器 催化劑160提供額外的熱。廢氣的第一部分繞過TWC140流動(dòng)，通過與TWC 140熱交換被加 熱，然后在重整器催化劑160上在來自燃料注射器170的添加的燃料存在下反應(yīng)，以生成重 整產(chǎn)物流。重整產(chǎn)物流然后通過重整產(chǎn)物再循環(huán)導(dǎo)管180移出，并再循環(huán)回到發(fā)動(dòng)機(jī)100 的入口。重整產(chǎn)物冷卻器部分190可以用來冷卻重整產(chǎn)物，然后將重整產(chǎn)物氣流添加回到 發(fā)動(dòng)機(jī)入口。廢氣的第二部分經(jīng)過渦輪增壓器130,并與TWC 140接觸，然后排出到大氣中。 TWC系統(tǒng)的放熱氧化反應(yīng)使廢氣的第二部分溫度上升，然后經(jīng)熱加的廢氣的第二部分用來 通過熱交換加熱燃料重整器催化劑160,然后排放到大氣中。UEGO傳感器200位于TWC 140 上游的導(dǎo)管120中和重整產(chǎn)物再循環(huán)導(dǎo)管180中，以指示由重整器催化劑生成的氫氣的量， 如上所述。
[0038] 以下實(shí)施例僅例示本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，許多變化不脫離本發(fā)明的煮 制和權(quán)利要求書的范圍。
[0039] 實(shí)施例1 :使用Pt-Rh重整器催化劑的催化活性測試
[0040] 將涂覆在600孔/in2(93孔/cm2)整料上的負(fù)載的鉑-銠重整催化劑用于一系列 爐加熱的催化活性測試中。測試了兩種廢氣組成以模擬后TWC氣體混合物和前TWC氣體混 合物的氣體組成。后TWC混合物和前TWC混合物的組成總結(jié)于表1中。后TWC氣體組成和 前TWC氣體組成與不同量的異辛烷（0. 3、0. 5和0. 8vol %異辛烷）混合，使氣體混合物在重 整催化劑上在250°C至550°C的溫度反應(yīng)。
[0041] 結(jié)果總結(jié)于表2。
[0042] 實(shí)施例2 :NO對氫氣生成的影響
[0043] 使用實(shí)施例1的程序來研宄NO對氫氣生成的影響，區(qū)別是異辛烷的量保持為 5000ppm和兩種氣體組成均添加 NO。后TWC合成混合物和前TWC合成混合物的組成總結(jié)于 表3中。
[0044] 測試結(jié)果總結(jié)于4。
[0045] 結(jié)果表明，使用發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣在重整器催化劑中生成大量氫氣，當(dāng)廢氣不首先與三 效催化劑接觸時(shí)（參見表2)。廢氣中存在NO表示氫氣生成的進(jìn)一步增加（參見表4)。這 些結(jié)果在低于550°C的溫度尤其明顯。
[0046] 表1 :測試的廢氣組成的比較
[0047]
[0048] 表2 :通過重整器催化劑生成氫氣的前TWC氣體進(jìn)料和后TWC氣體進(jìn)料的比較
[0049]
[0054] 表4 :NO對通過重整器催化劑生成氫氣的影響
[0055]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 用于處理內(nèi)燃機(jī)廢氣的排氣系統(tǒng)，其包括： (a) 三效催化劑（TWC); (b) 位于TWC下游的燃料重整器催化劑；和 (c) 位于燃料重整器催化劑上游的燃料供給裝置， 其中廢氣的第一部分繞過TWC，并在從燃料供給裝置添加的燃料存在下接觸燃料重整 器催化劑，以生成重整產(chǎn)物氣流，廢氣的第二部分與TWC接觸，并用來加熱燃料重整器催化 劑，然后排出到大氣中；和 其中重整產(chǎn)物氣流再循環(huán)回到發(fā)動(dòng)機(jī)入口。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣系統(tǒng)，其中廢氣的第一部分在接觸燃料重整器催化劑之 前繞過TWC。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣系統(tǒng)，其中廢氣的第一部分在接觸燃料重整器催化劑之 前途經(jīng)TWC。4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的排氣系統(tǒng)，其中燃料重整器催化劑包含金屬，該 金屬選自鉑、鈀、銠、鎳及其混合物。5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的排氣系統(tǒng)，其中三效催化劑包含一種或多種鉑族 金屬和一種或多種無機(jī)氧化物載體。6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的排氣系統(tǒng)，還包括位于燃料重整器催化劑下游的 重整產(chǎn)物冷卻器，其中重整產(chǎn)物冷卻器在重整產(chǎn)物氣流添加發(fā)動(dòng)機(jī)入口之前降低該重整產(chǎn) 物氣流的溫度。7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的排氣系統(tǒng)，還包括：（1)位于TWC上游的第一 UEGO 傳感器，其中第一 UEGO傳感器與內(nèi)燃機(jī)廢氣接觸；和（2)位于燃料重整器催化劑下游的第 二UEGO傳感器，其中第二UEGO傳感器與再循環(huán)回到發(fā)動(dòng)機(jī)入口的重整產(chǎn)物氣流接觸。8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的排氣系統(tǒng)，還包括位于發(fā)動(dòng)機(jī)下游和TWC上游的 渦輪增壓器，其中廢氣的第二部分在接觸TWC之前經(jīng)過渦輪增壓器，廢氣的第一部分在接 觸燃料重整器催化劑之前繞過渦輪增壓器和TWC。
【專利摘要】公開了用于處理內(nèi)燃機(jī)廢氣的排氣系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括三效催化劑(TWC)、位于TWC下游的燃料重整器催化劑，和位于燃料重整器催化劑上游的燃料供給裝置。廢氣分為兩部分。廢氣的第一部分繞過TWC，并在從燃料供給裝置添加的燃料存在下接觸燃料重整器催化劑，然后再循環(huán)回到發(fā)動(dòng)機(jī)入口。廢氣的第二部分與TWC接觸，然后用來加熱燃料重整器催化劑，然后排出到大氣中。該排氣系統(tǒng)允許從廢氣的最大熱交換。
【IPC分類】B01D53/94
【公開號】CN104968415
【申請?zhí)枴緾N201480007142
【發(fā)明人】K·E·考克爾, P·J·麥靈頓, E·J·莫斯, J·F·皮尼翁
【申請人】莊信萬豐股份有限公司
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2014年2月4日
【公告號】EP2950912A1, US8984864, US20140216030, WO2014118574A1