Система защиты катализатора от выхлопного газа, лишенного кислорода

Изобретение относится к устройствам контроля выбросов. Система очистки выхлопного газа для снижения выбросов из выхлопного потока, содержащая: а. систему обнаружения кислорода; b. катализатор, содержащий катализатор накопления NО_х или катализатор холодного старта; и с. систему впрыскивания воздуха, расположенную между системой обнаружения кислорода и катализатором, для впрыскивания воздуха в выхлопной поток при заданных выхлопных условиях для защиты катализатора от бескислородных условий. Технический результат - обеспечение защиты катализатора в условиях бескислородного выхлопа. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Необходимость снижать выбросы вредных побочных продуктов и растущее давление увеличивать экономию топлива являются постоянными задачами для двигателей внутреннего сгорания. Дизельные двигатели производят выхлопные выбросы, которые обычно содержат, по меньшей мере, четыре класса загрязнителей, которые регулируются международными организациями во всем мире: моноксид углерода (СО), несгоревшие углеводороды (УВ), оксиды азота (NО_х) и мелкие частицы (МЧ). Существует множество устройств контроля выбросов для очистки от одного или нескольких типов загрязнителей. Эти устройства контроля выбросов часто объединяют в виде части выхлопной системы, чтобы гарантировать, что все четыре класса загрязнителей вычищаются перед выбросом выхлопного газа в окружающую среду.

В заданных условиях выхлопные потоки могут содержать низкие уровни кислорода. Однако некоторые устройства контроля выбросов могут включать в себя катализаторы, которые могут портиться или деактивироваться в условиях бескислородного выхлопа. Соответственно, существует потребность защищать такие катализаторы от бескислородных условий.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения системы очистки выхлопов для снижения выбросов из выхлопного потока могут включать в себя систему обнаружения кислорода; катализатор; и систему впрыскивания воздуха, расположенную между системой обнаружения кислорода и катализатором для впрыска воздуха в выхлопной поток при заданных выхлопных условиях для защиты катализатора от бескислородных условий. В некоторых вариантах осуществления система обнаружения кислорода содержит датчик кислорода. Система обнаружения кислорода может быть установлена в выхлопной системе. В некоторых вариантах осуществления система обнаружения кислорода содержит сигнал, приходящий от блока контроля двигателя. В некоторых вариантах осуществления катализатор содержит катализатор накопления NО_х, такой как катализатор холодного старта.

В некоторых вариантах осуществления заданные выхлопные условия содержат уровень кислорода в выхлопном потоке ниже минимального уровня кислорода. Минимальный уровень кислорода может содержать уровень кислорода выше уровня, требуемого для полного сгорания всего топлива, впрыскиваемого в двигатель и выхлопные системы. В некоторых вариантах осуществления минимальный уровень кислорода содержит приблизительно 1 мас.% кислорода или более; или приблизительно 10 мас.% кислорода. В определенных вариантах осуществления система впрыскивания воздуха может работать, впрыскивая воздух выше по потоку от катализатора, чтобы предотвращать отношения лямбда ниже приблизительно 1,1 в катализаторе.

Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения система очистки выхлопа для снижения выбросов из выхлопного потока включает в себя систему обнаружения кислорода; катализатор; систему впрыскивания воздуха, расположенную между системой обнаружения кислорода и катализатором; и контроллер, включающий в себя инструкции по впрыску воздуха в выхлопной поток при обнаружении уровня кислорода в выхлопном потоке ниже минимального уровня кислорода для защиты катализатора от бескислородных условий.

В некоторых вариантах осуществления минимальный уровень кислорода содержит уровень кислорода выше требуемого для полного сгорания всего топлива, впрыскиваемого в двигатель и выхлопную систему. В некоторых вариантах осуществления минимальный уровень кислорода содержит приблизительно 1 мас.% кислорода или более; или приблизительно 10 мас.% кислорода или более.

В определенных вариантах осуществления контроллер включает в себя инструкции впрыскивать воздух таким образом, что отношение лямбда выше приблизительно 1:1 поддерживается в выхлопном потоке, поступающем на катализатор. В некоторых вариантах осуществления контроллер включает в себя инструкции впрыскивать воздух таким образом, что уровень кислорода в выхлопном потоке, поступающем в катализатор, поддерживается выше уровня кислорода, требуемого для полного сгорания всего топлива, впрыскиваемого в двигатель и выхлопную систему. В некоторых вариантах осуществления контроллер включает в себя инструкции впрыскивать воздух таким образом, что уровень кислорода в выхлопном потоке поддерживается выше минимального уровня кислорода в выхлопном потоке, поступающем в катализатор. Контроллер может включать в себя инструкции впрыскивать воздух таким образом, что уровень кислорода в выхлопном потоке поддерживается выше приблизительно 1 мас.% кислорода в выхлопном потоке, поступающем в катализатор, или таким образом, что уровень кислорода в выхлопном потоке поддерживается выше приблизительно 10 мас.% кислорода в выхлопном потоке, поступающем в катализатор. В некоторых вариантах осуществления система впрыскивания воздуха включает в себя клапан, и контроллер включает в себя инструкции по управлению клапаном в ответ на обнаружение уровней кислорода в выхлопном потоке.

Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения способ снижения выбросов из выхлопного потока включает в себя определение уровня кислорода в выхлопном потоке выше по потоку от катализатора; и впрыскивание воздуха выше по потоку от катализатора при заданных выхлопных условиях для защиты катализатора от бескислородных условий. В некоторых вариантах осуществления воздух впрыскивают, чтобы регулировать отношение воздух-топливо выше по потоку от катализатора. Например, воздух можно впрыскивать, чтобы обеспечить бедное отношение воздух-топливо в выхлопном потоке, поступающем в катализатор. В некоторых вариантах осуществления заданные выхлопные условия содержат богатое отношение воздух-топливо. В некоторых вариантах осуществления воздух впрыскивают, чтобы обеспечить уровень кислорода в выхлопном потоке выше минимального уровня кислорода в выхлопном потоке, поступающем в катализатор. Например, воздух можно впрыскивать, чтобы обеспечить уровень кислорода выше приблизительно 1 мас.% кислорода в выхлопном потоке, поступающем в катализатор, или обеспечить уровень кислорода выше приблизительно 10 мас.% кислорода в выхлопном потоке, поступающем в катализатор.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фигура 1 изображает конфигурацию системы вариантов осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Системы и способы настоящего изобретения касаются очистки выхлопного газа из двигателя внутреннего сгорания. Изобретение, в частности, направлено на очистку выхлопного газа из дизельного двигателя.

Системы и способы настоящего изобретения включают в себя систему обнаружения кислорода, чтобы контролировать уровни кислорода в выхлопном потоке, систему впрыскивания воздуха и один или более катализаторов, которые предрасположены к продолжительному повреждению или деактивации при контакте с бескислородными выхлопными условиями. Эти компоненты могут работать вместе, контролируя выхлоп дизельного двигателя, и, при обнаружении бескислородного состояния в выхлопном потоке, активировать впрыскивание воздуха в выхлопной поток. Такие системы и способы предназначены защищать катализаторы, которые восприимчивы к повреждению и/или деактивации при контакте с бескислородными условиями. Системы и способы защиты катализаторов, описанные здесь, могут быть полезны, чтобы дополнять стратегию контроля сгорания в двигателе, предотвращая богатые условия, или могут быть использованы, чтобы адаптировать эти типы катализаторов к двигателям, исходно не приспособленных для работы с ними (т.е. модернизировать).

Применяемые здесь термины "выше по потоку" и "ниже по потоку" относятся к направлению течения выхлопного газа из двигателя в атмосферу.

Система обнаружения кислорода

Системы настоящего изобретения могут включать в себя систему обнаружения кислорода, чтобы определять и контролировать уровни кислорода в выхлопном потоке. Уровни кислорода в выхлопном потоке можно определять с помощью любого подходящего способа, включая один или более датчиков, таких как датчики кислорода. Датчики кислорода могут быть установлены в выхлопном потоке. Обнаружение кислорода можно выполнять с помощью других датчиков в выхлопном потоке с возможностями измерения или обнаружения кислорода. Система обнаружения кислорода может включать в себя сигнал, приходящий от блока контроля двигателя, причем уровни кислорода могут быть вычислены, используя сигналы из датчиков и/или контрольные таблицы.

Датчик кислорода может измерять и обеспечивать данные об уровне кислорода в выхлопном потоке, которые могут быть использованы, чтобы определять, когда активировать и/или деактивировать впрыскивание кислорода в выхлопной поток.

Система обнаружения кислорода может быть расположена и может работать таким образом, что она позволяет обнаружение и контроль уровней кислорода в выхлопном потоке выше по потоку от катализатора, чувствительного к повреждению и/или деактивации при контакте с бескислородными условиями.

Система впрыскивания воздуха

Системы настоящего изобретения включают в себя систему впрыскивания воздуха. Воздух впрыскивают с помощью любого подходящего способа выше по потоку от катализатора, чувствительного к повреждению и/или деактивации при контакте с бескислородными условиями. Источником воздуха может быть, например, окружающий воздух, воздух из впускного патрубка двигателя и/или воздух из автомобильного бака и/или системы сжатого воздуха.

Воздушный нанос может применяться, чтобы обеспечивать окружающий воздух. Воздух можно впрыскивать в выхлопной поток путем впрыскивающей линии, регулируемой клапаном. Клапан может регулироваться контроллером, который может обеспечивать инструкции, чтобы впрыскивать воздух в выхлопной поток и останавливать впрыскивание воздуха на основании информации от системы обнаружения кислорода. Например, при обнаружении в выхлопном потоке уровней кислорода ниже минимального уровня кислорода контроллер может обеспечивать инструкции, чтобы открывать клапан для впрыскивания воздуха в выхлопной поток, чтобы защитить катализатор от бескислородных условий.

Катализатор

Системы настоящего изобретения включают в себя один или более катализаторов, которые чувствительны к повреждению и/или деактивации при контакте с бескислородными условиями. Бескислородные условия могут быть определены как уровни кислорода, которые могут повреждать и/или деактивировать один или более катализаторов в системе. В некоторых вариантах осуществления бескислородные условия могут определяться как условия богатого отношения воздух-топливо. В некоторых вариантах осуществления бескислородные условия могут определяться как уровень кислорода ниже приблизительно 1 мас.% кислорода в выхлопном потоке, поступающем на катализатор, или ниже приблизительно 10 мас.% кислорода в выхлопном потоке, поступающем на катализатор.

Примеры катализаторов, которые могут быть чувствительны к повреждению и/или деактивации при контакте с бескислородными условиями, могут включать в себя катализатор накопления NО_х, такой как катализатор холодного старта, пассивные адсорберы NО_х, ловушки NО_х и подобные.

Катализатор накопления NО_х

Катализаторы накопления NО_х могут включать в себя устройства, которые адсорбируют, выделяют и/или восстанавливают NО_х в заданных условиях, обычно в зависимости от температуры и/или богатых/бедных выхлопных условий. Катализаторы накопления NО_х могут включать в себя, например, пассивные адсорберы NО_х, катализаторы холодного старта, ловушки NО_х и подобное.

Пассивный адсорбер NО_х

Системы настоящего изобретения могут включать в себя один или более пассивных адсорберов NО_х. Пассивный адсорбер NО_х представляет собой устройство, которое эффективно адсорбирует NО_х при некоторой низкой температуре или ниже и выделяет адсорбированный NО_х при температурах выше данной низкой температуры. Пассивный адсорбер NО_х может содержать благородный металл и мелкопористое молекулярное сито. Благородный металл предпочтительно является палладием, платиной, родием, золотом, серебром, иридием, рутением, осмием или их смесями. Предпочтительно, данная низкая температура составляет приблизительно 200°С, приблизительно 250°С или от приблизительно 200°С до приблизительно 250°С. Пример подходящего пассивного адсорбера NО_х описан в патентной публикации США № 20150158019, которая включена сюда посредством ссылки во всей своей полноте.

Мелкопористое молекулярное сито может быть любым природным или синтетическим молекулярным ситом, включая цеолиты, и предпочтительно образовано из алюминия, кремния и/или фосфора. Молекулярные сита обычно имеют трехмерное расположение SiО₄, АlО₄ и/или РО₄, которые соединяются путем разделения атомов кислорода, но также могут быть двумерными структурами. Решетки молекулярных сит обычно являются анионными и уравновешиваются компенсирующими заряд катионами, обычно щелочными и щелочноземельными элементами (например, Nа, К, Мg, Ca, Sr и Ва), ионами аммония, а также протонами. Другие металлы (например, Fе, Тi и Gа) могут внедряться в решетку мелкопористого молекулярного сита с образованием металл-замещенного молекулярного сита.

Предпочтительно, мелкопористое молекулярное сито выбирают из алюмосиликатного молекулярного сита, металл-замещенного алюмосиликатного молекулярного сита, алюмофосфатного молекулярного сита или металл-замещенного алюмофосфатного молекулярного сита. Более предпочтительно, мелкопористое молекулярное сито представляет собой молекулярное сито, имеющее тип решетки ACO, AEI, AEN, AFN, AFT, AFX, ANA, APC, APD, ATT, CDO, CHA, DDR, DFT, EAB, EDI, EPI, ERI, GIS, GOO, IHW, ITE, ITW, LEV, KFI, MER, MON, NSI, OWE, PAU, PHI, RHO, RTH, SAT, SAV, SIV, THO, TSC, UEI, UFI, VNI, YUG и ZON, а также смеси или сростки любых двух или более из них. Особенно предпочтительные сростки мелкопористых молекулярных сит включают KFI-SIV, ITE-RTH, AEW-UEI, AEI-CHA и AEI-SAV. Наиболее предпочтительно, мелкопористое молекулярное сито представляет собой АЕI или СНА, или сросток АЕI-СНА.

Подходящий пассивный адсорбер NО_х может быть приготовлен с помощью любого известного средства. Например, благородный металл может добавляться к мелкопористому молекулярному ситу, образуя пассивный адсорбер NО_х, с помощью любого известного средства. Например, соединение благородного металла (такое как нитрат палладия) может быть нанесено на молекулярное сито путем пропитки, адсорбции, ионного обмена, пропитки до появления влажности, осаждения или подобного. Предпочтительно, часть благородного металла (больше чем 1 процент от всего добавленного благородного металла) в пассивном адсорбере NО_х находится внутри пор мелкопористого молекулярного сита. Более предпочтительно, больше чем 5 процентов от всего количества благородного металла находится внутри пор мелкопористого молекулярного сита; и еще более предпочтительно, когда больше чем 10 процентов или более чем 25% или более чем 50 процентов от всего количества благородного металла находится внутри пор мелкопористого молекулярного сита.

Предпочтительно, пассивный адсорбер NО_х дополнительно содержит прямопроточную подложку или фильтрующую подложку. Пассивный адсорбер NО_х наносят на прямопроточную подложку или фильтрующую подложку, и предпочтительно осаждают на прямопроточную подложку или фильтрующую подложку, используя процедуру нанесения тонкого покрытия, получая систему пассивного адсорбера NО_х.

Катализатор холодного старта

Системы настоящего изобретения могут включать в себя один или более катализаторов холодного старта. Катализатор холодного старта представляет собой устройство, которое эффективно адсорбирует NО_х и углеводороды (УВ) при некоторой низкой температуре или ниже, и превращает и выделяет адсорбированные NО_х и УВ при температурах выше данной низкой температуры. Предпочтительно, данная низкая температура составляет приблизительно 200°С, приблизительно 250°С или от приблизительно 200°С до приблизительно 250°С. Пример подходящего катализатора холодного старта описан в WО 2015085300, которая включена сюда посредством ссылки во всей своей полноте.

Катализатор холодного старта может содержать молекулярно-ситовой катализатор и катализатор с нанесенным металлом платиновой группы. Молекулярно-ситовой катализатор может включать в себя благородный металл и молекулярное сито или по существу состоять из них. Катализатор с нанесенным металлом платиновой группы содержит один или более металлов платиновой группы и один или более носителей из неорганического оксида. Благородный металл предпочтительно является палладием, платиной, родием, золотом, серебром, иридием, рутением, осмием или их смесью.

Молекулярное сито может быть любым природным или синтетическим молекулярным ситом, включая цеолиты, и предпочтительно образовано из алюминия, кремния и/или фосфора. Молекулярные сита обычно имеют трехмерное расположение SiО₄, АlО₄ и/или РО₄, которые соединяются путем разделения атомов кислорода, но также могут быть двумерными структурами. Решетки молекулярных сит обычно являются анионными и уравновешиваются компенсирующими заряд катионами, обычно щелочными и щелочноземельными элементами (например, Nа, K, Мg, Ca, Sr и Ва), ионами аммония, а также протонами.

Молекулярное сито предпочтительно может быть мелкопористым молекулярным ситом, имеющим максимальный размер кольца восемь тетраэдрических атомов, среднепористым молекулярным ситом, имеющим максимальный размер кольца десять тетраэдрических атомов, или крупнопористым молекулярным ситом, имеющим максимальный размер кольца двенадцать тетраэдрических атомов. Более предпочтительно, молекулярное сито имеет структуру решетки AEI, MFI, EMT, ERI, MOR, FER, BEA, FAU, CHA, LEV, MWW, CON, EUO или их смесей.

Катализатор с нанесенным металлом платиновой группы содержит один или более металлов платиновой группы ("МПГ") и один или более неорганических оксидных носителей. МПГ может быть платиной, палладием, родием, иридием или их комбинацией и наиболее предпочтительно платиной и/или палладием. Неорганические оксидные носители обычно включают в себя оксиды элементов 2, 3, 4, 5, 13 и 14 групп. Пригодные неорганические оксидные носители предпочтительно имеют площади поверхности в интервале от 10 до 700 м²/г, объем пор в интервале от 0,1 до 4 мл/г и диаметр пор от приблизительно 10 до 1000 ангстрем. Неорганическим оксидным носителем предпочтительно является оксид алюминия, кремния, титана, циркония, церия, ниобия, оксиды тантала, молибдена, вольфрама или смешанные оксиды или композитные оксиды любых двух или более из них, например, оксид кремния-алюминия, оксид церия-циркония или оксид алюминия-церия-циркония. Оксид алюминия и оксид церия особенно предпочтительны.

Катализатор с нанесенным металлом платиновой группы может быть приготовлен с помощью любого известного средства. Предпочтительно, один или более металлов платиновой группы наносят на один или более неорганических оксидов с помощью любого известного средства, образуя нанесенный МПГ катализатор, причем способ добавления не считается особенно критичным. Например, соединение платины (такое как нитрат платины) можно наносить на неорганический оксид путем пропитки, адсорбции, ионного обмена, пропитки до появления влажности, осаждения или подобного. Другие металлы, такие как железо, марганец, кобальт и барий, также могут добавляться к нанесенному МПГ катализатору.

Катализатор холодного старта настоящего изобретения может быть приготовлен с помощью способов, хорошо известных в технике. Молекулярно-ситовой катализатор и катализатор с нанесенным металлом платиновой группы могут физически смешиваться с получением катализатора холодного старта. Предпочтительно, катализатор холодного старта дополнительно содержит прямопроточную подложку или фильтрующую подложку. В одном варианте осуществления молекулярно-ситовой катализатор и катализатор с нанесенным металлом платиновой группы наносят на прямопроточную или фильтрующую подложку и предпочтительно осаждают на прямопроточную или фильтрующую подложку, используя процедуру получения тонкого покрытия, получая систему катализатора холодного старта.

Ловушки NО_х

Системы настоящего изобретения могут включать в себя одну или более ловушек NО_х. Ловушки NО_х представляют собой устройства, которые адсорбируют NО_х в бедных выхлопных условиях, выделяют адсорбированный NО_х в богатых условиях и восстанавливают выделяющийся NО_х, образуя N₂.

Ловушки NО_х вариантов осуществления настоящего изобретения могут включать в себя адсорбент NО_х для накопления NО_х и катализатор окисления/восстановления. Обычно оксид азота реагирует с кислородом с образованием NО₂ в присутствии катализатора окисления. Далее, NО₂ адсорбируется адсорбентом NО_х в форме неорганического нитрата (например, ВаО или ВаСО₃ превращается в Ва(NО₃)₂ на адсорбенте NО_х). Наконец, когда двигатель работает в богатых условиях, накопленные неорганические нитраты разлагаются с образованием NО или NО₂, которые затем восстанавливаются, образуя N₂, по реакции с моноксидом углерода, водородом и/или углеводородами (или через интермедиаты NН_х или NСО) в присутствии катализатора восстановления. Обычно оксиды азота превращаются в азот, диоксид углерода и воду в присутствии тепла, моноксида углерода и углеводородов в выхлопном потоке.

Адсорбентом NО_х предпочтительно является щелочноземельный металл (такой как Ва, Са, Sr и Мg), щелочной металл (такой как K, Nа, Li и Сs), редкоземельный металл (такой как Lа, Y, Рr и Nd) или их комбинации. Эти металлы обычно находятся в форме оксидов. Катализатор окисления/восстановления может включать в себя один или более благородных металлов. Подходящие благородные металлы могут включать в себя платину, палладий и/или родий. Предпочтительно, платину включают, чтобы выполнять функцию окисления, а родий включают, чтобы выполнять функцию восстановления. Катализатор окисления/восстановления и адсорбент NО_х могут быть нанесены на носитель, такой как неорганический оксид, для использования в выхлопной системе.

Системы

Системы настоящего изобретения организованы так, чтобы снижать выбросы из выхлопного потока. Система может включать в себя систему обнаружения кислорода, катализатор и систему впрыскивания воздуха, расположенную между системой обнаружения кислорода и катализатором, чтобы впрыскивать воздух в выхлопной поток при заданных выхлопных условиях, чтобы защищать катализатор от бескислородных условий. Описанный здесь катализатор может иметь состав, который склонен к продолжительной деактивации при контакте с бескислородными выхлопными условиями. Например, этот катализатор может содержать катализатор накопления NО_х, такой как катализатор холодного старта, пассивный адсорбер NО_х, ловушку NО_х и подобное.

Система может включать в себя систему обнаружения кислорода, катализатор, систему впрыскивания воздуха, расположенную между системой обнаружения кислорода и катализатором, и контроллер, содержащий инструкции впрыскивать воздух в выхлопной поток при обнаружении в выхлопном потоке уровня кислорода ниже минимального уровня кислорода, чтобы защищать катализатор от бескислородных условий.

Работа данной системы

Способы снижения выбросов из выхлопного потока могут включать в себя обнаружение уровней кислорода в выхлопном потоке выше по потоку от катализатора; и впрыскивание воздуха выше по потоку от катализатора в заданных выхлопных условиях, чтобы защищать катализатор от бескислородных условий. В некоторых вариантах осуществления контроллер может обеспечивать инструкции для впрыскивания воздуха в выхлопной поток при обнаружении заданных выхлопных условий.

Уровень кислорода может определяться системой обнаружения кислорода, описанной выше, и контроллер может обеспечивать инструкции для системы впрыскивания воздуха впрыскивать воздух в выхлопной поток при обнаружении заданных выхлопных условий, чтобы защищать катализатор от бескислородных условий.

В некоторых вариантах осуществления заданные выхлопные условия включают в себя богатое отношение воздух-топливо. Воздух может впрыскиваться, чтобы подстраивать отношение воздух-топливо выше по потоку от катализатора. Например, воздух может впрыскиваться, чтобы обеспечивать бедное отношение воздух-топливо в выхлопном потоке, поступающем на катализатор. В некоторых вариантах осуществления воздух впрыскивают так, что отношение лямбда поддерживается в выхлопном потоке, поступающем на катализатор, ниже приблизительно 1,1.

В некоторых вариантах осуществления заданные выхлопные условия содержат уровень кислорода в выхлопном потоке ниже минимального уровня кислорода. В некоторых вариантах осуществления минимальный уровень кислорода содержит уровень кислорода выше уровня, который требуется для полного сгорания всего топлива, впрыскиваемого в двигатель и выхлопную систему. В некоторых вариантах осуществления минимальный уровень кислорода содержит кислород в количестве приблизительно 1 мас.% или более; приблизительно 2 мас.% или более; приблизительно 5 мас.% или более; приблизительно 7 мас.% или более; приблизительно 10 мас.% или более; приблизительно 15 мас.% или более; приблизительно 20 мас.% или более; от приблизительно 0,5 мас.% до приблизительно 20 мас.%; от приблизительно 1 мас.% до приблизительно 18 мас.%; от приблизительно 1 мас.% до приблизительно 16 мас.%; от приблизительно 1 мас.% до приблизительно 14 мас.%; от приблизительно 1 мас.% до приблизительно 12 мас.%; от приблизительно 1 мас.% до приблизительно 10 мас.%; приблизительно 0,5 мас.%; приблизительно 1 мас.%; приблизительно 2 мас.%; приблизительно 3 мас.%; приблизительно 4 мас.%; приблизительно 5 мас.%; приблизительно 6 мас.%; приблизительно 7 мас.%; приблизительно 8 мас.%; приблизительно 9 мас.%; приблизительно 10 мас.%; приблизительно 12 мас.%; приблизительно 14 мас.%; приблизительно 15 мас.%; приблизительно 16 мас.%; приблизительно 18 мас.%; или приблизительно 20 мас.%.

В некоторых вариантах осуществления воздух может впрыскиваться так, что уровень кислорода в выхлопном потоке выше минимального уровня кислорода поддерживается в выхлопном потоке, поступающем на катализатор. В некоторых вариантах осуществления воздух может впрыскиваться так, что уровень кислорода в выхлопном потоке, поступающем на катализатор, поддерживается выше уровня кислорода, требуемого для полного сгорания всего топлива, впрыскиваемого в двигатель и выхлопную систему.

Дополнительные компоненты

Системы настоящего изобретения могут включать в себя другие компоненты, подходящие для достижения желаемого контроля выбросов для условий конкретного выхлопного потока. Такие компоненты известны в технике и могут включать в себя катализаторы селективного каталитического восстановления, инжекторы восстановителя, катализаторы устранения проскока аммиака, дизельные катализаторы окисления, фильтры частиц и подобное.

1. Система очистки выхлопного газа для снижения выбросов из выхлопного потока, содержащая:

а. систему обнаружения кислорода;

b. катализатор, содержащий катализатор накопления NО_х или катализатор холодного старта; и

с. систему впрыскивания воздуха, расположенную между системой обнаружения кислорода и катализатором, для впрыскивания воздуха в выхлопной поток при заданных выхлопных условиях для защиты катализатора от бескислородных условий.

2. Система по п.1, в которой система обнаружения кислорода содержит датчик кислорода.

3. Система по любому из предыдущих пунктов, в которой система обнаружения кислорода установлена в выхлопной системе.

4. Система по любому из предыдущих пунктов, в которой система обнаружения кислорода содержит сигнал, приходящий от блока контроля двигателя.

5. Система по любому из предыдущих пунктов, в которой заданные выхлопные условия содержат уровень кислорода в выхлопном потоке ниже минимального уровня кислорода.

6. Система по п.5, в которой минимальный уровень кислорода содержит уровень кислорода выше уровня, требуемого для полного сгорания всего топлива, впрыскиваемого в двигатель и выхлопную систему.

7. Система по п.5, в которой минимальный уровень кислорода содержит приблизительно 1 мас.% кислорода или более.

8. Система по любому из предыдущих пунктов, в которой система впрыскивания воздуха работает для впрыска воздуха выше по потоку от катализатора для предотвращения возникновения отношения лямбда ниже приблизительно 1,1 в катализаторе.

9. Способ снижения выбросов из выхлопного потока, в котором:

а. определяют уровень кислорода в выхлопном потоке выше по потоку от катализатора, содержащего катализатор накопления NО_х или катализатор холодного старта;

b. впрыскивают воздух выше по потоку от катализатора при заданных выхлопных условиях для защиты катализатора от бескислородных условий.

10. Способ по п.9, в котором уровень кислорода определяют с помощью датчика кислорода, установленного в выхлопной системе.

11. Способ по п.9 или 10, в котором уровень кислорода определяют с помощью сигнала, приходящего от блока контроля двигателя.

12. Способ по любому из пп.9-11, в котором заданные выхлопные условия содержат уровень кислорода в выхлопном потоке ниже минимального уровня кислорода.

13. Способ по п.12, в котором минимальный уровень кислорода содержит приблизительно 1 мас.% кислорода или более.