MXPA06014886A - Metodos para regenerar un absorbente de nox. - Google Patents

Abstract

Un sistema de exhaustacion (40) para un motor de combustion interna de cobre combustion (12) que comprende al menos un absorbente de NO colocado sobre una sustrato monolitico unitario (42), medios (20) que comprende un inyector para inyectar gotas de un reductor liquido de el flujo de la exhaustacion de al menos un sustrato y medios, cuando se usa, para controlar la inyeccion de reductor para regenerar el absorbente de NO para satisfacer por lo tanto un estandar de emision relevante, siendo el arreglo tal que las gotas del reductor liquido entren en contacto con el absorbente de NO produciendo por lo tanto una reduccion localizada de NOS.

Description

MÉTODOS PARA REGENERAR UN ABSORBENTE DE NOx CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con un sistema de exahustación para un motor de combustión interna de pobre ignición como un motor diesel que comprende un absorbente de óxido de nitrógeno (NOx) . En particular la invención se relaciona con un método para regenerar ese absorbente de NOx.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los sistemas de exahustación para motores de combustión interna de pobre ignición, vehiculares, que comprenden un dispositivo para absorber óxido de nitrógeno (NOx) del gas de exahustación pobre y liberar el NOx almacenado en una atmósfera que contiene menos oxígeno para la reducción de dinicrógeno (N2) son conocidos, por ejemplo, de la EP 0560991 (incorporada aquí como referencia) . Esos absorbentes de NOx están asociados típicamente con un catalizador para oxidar monóxido de nitrógeno (NO) a dióxido de nitrógeno (N2) , por ejemplo platino (Pt) , y opcionalmente, también un catalizador como el rodio, para reducir NOx a N2 con un reductor adecuado, por ejemplo un hidrocarburo. El catalizador que comprende el absorbente de NOx y un catalizador de oxidación de NOx y catalizador de reducción de N0X opcional son con frecuencia llamados trampa de N0X pobre o simplemente trama de N0X. Los absorbentes de N0X en una formulación trampa de N0X típica pueden incluir compuestos de metales alcalinos, por ejemplo potasio y/o cesio; compuestos de metal alcalinotérreo como bario o estroncio; y/o compuestos de metales de tierras raras, típicamente lantanio y/o itrio. Un mecanismo comúnmente dado para almacenar N0X durante la operación de un motor para esta formulación es que, en un primer paso, el NO reacciona con el oxígeno o sitios de oxidación activos sobre el Pt para formar N02. El segundo paso implica la adsorción de N02 por el material de almacenamiento en forma de un nitrato inorgánico. Cuando el motor funciona intermitentemente bajo condiciones enriquecidas, o el gas de exahustación se encuentra a temperaturas elevadas, las especies de nitrato se vuelven termodinámicamente inestables y se descomponente, produciendo NO o N02. Bajo condiciones enriquecidas, esos N0X son reducidos por monóxido de carbono, hidrógeno e hidrocarburos a N2 , lo cual toma lugar sobre el catalizador de reducción. Aunque el componente de almacenamiento de NOx inorgánico está típicamente presente como un óxido, debe comprenderse que en presencia de aire o gas de exahustación que contenga C02 y H20 este también puede existir en forma de carbonato o posiblemente hidróxido. También explicamos en nuestra WO 00/21647 (incorporada aquí como referencia) que pueden ser reactivos específicos de NOx para regenerar una trampa de NOx. La EP-B-0341832 (incorporada aquí como referencia) describe un proceso para quemar materia particular (PM) en gas de exahustación de diesel, método el cual comprende oxidar el NO en el gas de exahustación a N02 sobre el gas catalizador, filtrar la PM del gas de exahustación y quemar la PM filtrada en el N02 hasta 400°C. Ese sistema está disponible de Johnson Matthey y comercializado como CRT®. La EP 0758713A (incorporada aquí como referencia) describe un sistema de exahustación para un motor diesel, sistema el cual comprende un sistema CRT® como se describe en la EP-B-0341832 , un calentador para elevar intermitentemente la temperatura del gas de exahustación para que reaccione el N02 con el carbón recolectado sobre el filtro y un absorbente de N0X o un catalizador de NOx pobre corriente abajo del filtro CRT® para remover NO en el gas de exahustación. El absorbente de N0X es regenerado, o es suministrado reductor para reducir NO sobre el catalizador de N0X pobre, introduciendo combustible hidrocarbúrico en el gas de exahustación ya sea durante la carrera de exahustación de uno o más cilindros del motor o inyectando el combustible hidrocarbúrico en el conducto de gas de exahustación entre el motor y el catalizador de oxidación. La intención de inyectar reductor corriente arriba del gas de exahustación del absorbente de N0X es reducir la concentración de oxígeno del gas de exahustación, es decir enriquecer, pero no necesariamente volver rica (lambda < 1) , la composición del gas de exahustación. Sin embargo, inyectando reductor hidrocarbúrico en el gas de exahustación más lejos corriente arriba del absorbente de NOx, las gotas del reductor hidrocarbúrico líquido se evaporan. Además, a un flujo de gas total, se requiere una cantidad significativa de reductor simplemente para reducir todo el exceso de oxígeno (a través de la combustión) antes de que se obtenga cualquier grado de riqueza. Donde el reductor es un combustible hidrocarbúrico como el diesel, este método es costoso sobre la economía del combustible.

LA INVENCIÓN Hemos encontrado que restringiendo deliberadamente la evaporación del reductor fluido inyectado, por ejemplo combustible hidrocarbúrico, introduciendo gotas de tamaño controlado de reductor cerca de la cara corriente arriba de un sustrato monolítico que contenga un absorbente de N0X, las gotas líquidas del reductor pueden entrar en contacto con el absorbente de N0X. Donde lo hacen, el ambiente es fuertemente reductor y esto puede reducir el nitrato almacenado en la vecindad. En consecuencia, este arreglo puede reducir significativamente el consumo de reductor asociado con la regeneración del absorbente de N0X. De acuerdo a un primer aspecto, la invención proporciona un sistema de exahustación para un motor de combustión interna de combustión pobre que comprende al menos un absorbente de N0X colocado sobre un sustrato monolítico unitario, medios que comprenden un inyector para inyectar gotas de un reductor líquido corriente arriba del gas de exahustación de al menos un sustrato y medios, como se ilustran, para controlar la inyección de reductor para generar el absorbente de N0X, para satisfacer por lo tanto un estándar de emisión relevante, siendo el arreglo tal que las gotas del reductor líquido entran en contacto con el absorbente de N0X, produciendo por lo tanto una reducción localizada de NOx. El experto en la técnica conocerá técnicas para controlar el tamaño de gota de los reductores en el sistema de exahustación de motores de combustión interna y puede ser seleccionado el equipo apropiado para el propósito deseado. Los parámetros en consideración incluyen la selección de la presión apropiada para proporcionar el reductor al cabezal inyector, el cual puede usar inyectores de combustible de carril comunes en motores diesel, y modular la presión dependiendo de la velocidad del motor y/o la velocidad espacial por área del gas del gas de exahustación en el sistema. El diseño de los cabezales inductores es bien conocido de técnicas paralelas y puede adoptar el uso de técnicas de rocío electrostático, o aspectos de la tecnología de quemadores de combustible para calderas domésticas, etc. Cualquiera que sea el arreglo seleccionado, la característica sobresaliente de la invención es que el reductor entra en contacto con el absorbente de NOx en forma de gotas de reductor líquido. En una modalidad, mostrada en la Figura 1, el sistema de exahustación comprende una pluralidad de absorbentes de NOx colocados sobre sustratos monolíticos unitarios arreglados en paralelo, cada sustrato asociado con un inyector de reductor y medios, como se usan, para poner en contacto sucesivamente al menos uno de los sustratos paralelos con gotas de reductor líquido mientras la pluralidad de absorbentes de N0X permanece en línea con el flujo de gas de exahustación. La velocidad espacial horaria del gas (GHSV) sobre cada trampa de N0X depende de la contrapresión relativa en cada línea, pero normalmente el sistema se instalará de modo que el arreglo sea el mismo en cada caso, caso en el cual la GHSV será sustancialmente la misma en cada línea. En una técnica de regeneración, la regeneración del absorbente de N0X es conducida en serie en los absorbentes de N0X en el sistema, es decir en cualquier instante, en al menos una línea que no tenga reductor inyectado, de modo que el gas de exahustación salga de todas las trampas de N0X en el sistema que esté mezclado, su composición sea pobre, es decir lambda > 1. En una segunda modalidad, mostrada en las Figuras 2A y 2B, el extremo corriente arriba de al menos un sustrato está subdividido en la dirección del flujo de fluido en al menos dos zonas y el sistema comprende medios, cuando se usan, para poner en contacto sucesivamente una porción de al menos dos zonas con gotas de reductor líquido, mientras que al menos un sustrato como un todo permanece en línea con el flujo de gas de exahustación. Una ventaja de esta modalidad es que se requiere menos espacio en un vehículo que comprenda el sistema de exahustación para acomodar el sistema en comparación con sistemas que comprenden una pluralidad de sustratos monolíticos cada uno de los cuales comprende un absorbente de NOx. En un arreglo de esta segunda modalidad, mostrado en la Figura 3 los medios para poner en contacto la fracción de al menos dos zonas con gotas de reductor líquido comprenden una válvula de mariposa colocada en el extremo corriente arriba del sustrato. Puede ser usado un solo inyector corriente arriba de la válvula de mariposa con la mayoría del reductor inyectado siendo dirigida a una zona particular accionando la válvula de mariposa. De manera alternativa, cada zona dividida por la válvula de mariposa puede estar asociada con su propio inyector. El flujo de gas de exahustación reducido en la fracción que recibe el reductor puede promover la regeneración del absorbente de N0X y puede ser efectuado por el accionamiento de la válvula de mariposa. El sistema de exahustación de la primera y segunda modalidades pueden incluir medios para controlar, por retroalimentación positiva, la inyección de reductor para evitar la liberación innecesaria de reductor hidrocarbúrico a la atmosférica. Los medios de control comprenden un catalizador de oxidación para oxidar el reductor colocado corriente debajo de cada sustrato absorbente de N0X, medios para determinar una diferencia de temperatura (?T) del catalizador de oxidación, y medios cuando se usan para controlar la inyección de gotas de reductor líquido, donde los medios de control de inyección de gotas de reductor controlan la velocidad de inyección de gotas de reductor para mantener la ?T dentro del intervalo predeterminado, donde el sistema está configurado de modo que la composición de gas de exahustación sobre el catalizador de oxidación sea pobre. En una modalidad de un sistema de exahustación que comprende los medios para controlar la inyección de reductor, donde la velocidad de inyección de reductor disminuye si ?T es demasiado grande. El absorbente de N0X para usarse en la presente invención pueden comprender al menos un metal alcalino, metal alcalinotérreo o metal de tierra rara o una mezcla de dos o más de los mismos. Los metales alcalinos adecuados pueden ser seleccionados del grupo que consiste de potasio y cesio; los metales alcalinotérreos eficaces pueden ser seleccionados del grupo que consiste de magnesio, calcio, estroncio y bario; y el metal de tierra rara puede ser uno o varios de lantanio e itrio. En modalidades, el absorbente de N0X puede contener un catalizador para oxidar monóxido de nitrógeno, opcionalmente un metal del grupo del platino como el platino y puede comprender además un catalizador para reducir N0X a N2 como el rodio. En una modalidad particular, los medios de control, cuando están en uso, inyectan el reductor únicamente cuando el catalizador de reducción de NOx está activo . A menos que se describa otra cosa los catalizadores para usarse en la presente invención son recubiertos sobre monolitos de sustratos de área superficial grande hechos de metal o cerámica o carburo de silicio, por ejemplo materiales de corderita. Un arreglo común es una estructura monolítica, de flujo pasante, en forma de panal de 100-600 células por pulgada cuadrada (cpsi) como 300-400 cpsi (15.5-93.0 células cm"2, por ejemplo 46.5-62.0 células cm"2) . La dinámica de las partículas puede hacer que las gotas de reductor líquido pasen a través de un sustrato monolítico de cerámica o metal de flujo pasante convencional sin chocar sobre el absorbente de NOx soportado sobre las paredes del mismo. Para incrementar la posibilidad de que el reductor entre en contacto con el absorbente de N0X, en una modalidad es usado un sustrato de espuma que comprende una espuma de cerámica o metal . Una modalidad alternativa utiliza sustratos filtrantes parciales metálicos que incluyen deflectores internos, como se describe en la EP-A-1057519 o al WO 03/038248 (ambas incorporadas aquí como referencia) . De acuerdo a una modalidad más, el absorbente de N0X comprende un filtro de flujo de pared, de cerámica convencional; aquí la caída de presión convencional asegurará que el reductor entre en contacto con el N0X almacenado. En esta última modalidad, una filtración deficiente de PM per se es importante, de modo que pueden ser usados filtros porosos, el control combinado de NOx y PN sería deseable como se describe en la JP-B-2722987 (JP-A-06- 159037 ) (incorporada aquí como referencia) , es decir que el filtro incluye catalizador de combustión de hollín/catalizador de oxidación de NO, por ejemplo Pt , un absorbente de NOx como el óxido de bario y, opcionalmente, catalizador de reducción de NOx por ejemplo rodio . En otra modalidad cada monolito de sustrato absorbente de NOx comprende un filtro de partículas. También puede tomarse ventaja de la dinámica de las partículas cuando un catalizador de oxidación sea recubierto sobre un monolito de flujo pasante convencional y se coloque entre el inyector de reductor y el sustrato absorbente de NOx. Dependiendo del área frontal abierta y la densidad de células de monolito, las gotas de reductor pueden pasar a través del catalizador de oxidación sustancialmente sin oxidación y estar disponibles para reducir el NOx almacenado en el absorbente de NOx. Es más probable que el reductor de hidrocarburo evaporado, es decir el hidrocarburo gaseoso, se oxide sobre un catalizador de oxidación. En un arreglo particular, los catalizadores de reducción de N0X y los sistemas para proporcionar reductores descritos aquí se colocan corriente abajo del arreglo descrito en la EP-B-0341832 , mencionada aquí anteriormente . De acuerdo a un segundo aspecto, la invención proporciona un vehículo que comprende un sistema de exahustación de acuerdo a la invención. El motor de combustión interna puede ser un motor de gasolina diesel o de combustión pobre, como un motor de inducción directa de gasolina. El motor diesel puede ser un motor de trabajo ligero o un motor de trabajo pesado, de acuerdo a lo definido por la legislación relevante. De acuerdo a un tercer aspecto, la invención proporciona un método para regenerar un absorbente de NOx, colocado sobre un sustrato monolítico unitario sobre el sistema de exahustación de un motor de combustión interna de combustión pobre, método el cual comprende poner en contacto el absorbente de NOx con gotas de un reductor líquido, introduciendo por lo tanto la reducción localizada de NOx. De acuerdo a una modalidad donde el sistema de exahustación comprende una pluralidad de absorbentes de NOx colocados sobre un sustrato monolítico unitario arreglado en paralelo, el método comprende poner en contacto sucesivamente al menos uno de los sustratos paralelos con gotas de reductor líquido mientras la pluralidad de absorbentes de N0X permanece en línea al flujo de gas de exahustación.

En otra modalidad, el método comprende poner en contacto sucesivamente una fracción de un solo sustrato con las gotas de reductor líquido mientras el sustrato como un todo permanece en línea al flujo de gas de exahustación. Donde solo una fracción de un solo sustrato entra en contacto con el reductor esto puede hacerse a un flujo de gas de exahustación reducido. En una modalidad particular, el método proporciona el paso de oxidar al reductor sobre el catalizador de oxidación localizado corriente abajo del sustrato absorbente de N0X, determinando la diferencia entre la entrada y las temperaturas de saliente (?T) del catalizador de oxidación y ajustando la velocidad de inyección del reductor, de modo que la ?T esté dentro de un intervalo predeterminado. De manera deseable, donde el absorbente de NOx comprende un catalizador para la reducción de N0X a N2, el método comprende poner en contacto cada sustrato con gotas de reductos líquido únicamente cuando el catalizador de reducción de NO? esté activo para catalizar la reducción de NO?.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Para que la presente invención pueda ser comprendida más completamente, serán descritas modalidades de la misma como referencia a los dibujos acompañantes, en los cuales: La Figura 1 es un esquema de una modalidad de un sistema de exahustación de acuerdo a la invención; La Figura 2A es un esquema de otra modalidad de un sistema de exahustación de acuerdo a la invención que muestra una vista desde un extremo de una trampa de N0X que comprende un monolito de sustrato unitario que muestra los puntos de inyección y zonas de rocío de inyectores de reductor múltiples en el extremo corriente arriba del sustrato. La Figura 2B es una vista lateral esquemática del monolito de sustrato unitario mostrado en la Figura 2A; La Figura 3 es una vista en corte esquemático de una modalidad de otra modalidad del sistema de exahustación de la invención que incluye una trampa de N0X en combinación con un reactor de combustión de hollín para usarse en el tratamiento del gas de exahustación de un motor diesel; La Figura 4 es un esquema de una modalidad del sistema de exahustación de trabajo de la invención; La Figura 5 es una gráfica que muestra la relación de aire/combustible corriente arriba (AFR) como función de la velocidad de desplazamiento de la modalidad de la Figura 4; La Figura 6 es una gráfica que muestra las mediciones de N0X en la condición libre para la modalidad de las Figura 4; La Figura 7 es una gráfica que muestra las temperaturas correspondientes del sistema en la condición libre para el trazo mostrado en la Figura 6; La Figura 8 es una gráfica que muestra las mediciones de N0? a 40 mph para la modalidad de la Figura 4; La Figura 9 es una gráfica que muestra las mediciones de temperatura correspondientes a 40 mph para el trazo mostrado en la Figura 8; y La Figura 10 es una gráfica que muestra la conversión de NOx como función de la velocidad de desplazamiento para el sistema de la Figura 4.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS DE LA INVENCIÓN Un sistema de exahustación, referido generalmente como 40 de acuerdo a una modalidad de la invención se muestra en la Figura 1, donde 12 representa un motor diesel, 14 el múltiple de exahustación, 16 la línea de exahustación y 42 catalizadores de trampa de N0X múltiples que comprenden Pt/Rh y BaO soportado sobre un recubrimiento de lavado de alúmina sobre un monolito de sustrato y arreglado en líneas de exahustación paralelas 44, teniendo cada línea sus propios medios de suministro de reductor 20 que incluyen un inyector para inyectar una cantidad de combustible diesel en la línea de exahustación 16 corriente arriba del catalizador de la trampa de N0X 42. El catalizador de oxidación 32, por ejemplo platino al 1% en peso soportado sobre el lavado de gamma-alumina, se localiza corriente debajo de la unión corriente debajo de las líneas de exahustación 44. El termopar TCl detecta la temperatura del gas de exahustación en la entrada al TCl y el segundo termopar TC2 se localiza corriente abajo del catalizador de oxidación 32 para detectar la temperatura del gas de exahustación en la salida de este. El TCl y el TC2 envían las temperaturas detectadas a un procesador en la unidad de control del motor (ECU (no mostrada) ) . En uso, el sistema es operado de tal manera que asegure que el gas siempre sea sobre oxidación de corriente abajo 32. Por ejemplo, en cualquier momento, al menos una línea no sirve inyección de gas reductor, de modo que cuando los flujos de gas de salida totales de la trampa de NOx 42 son mezclados, el gas resultante es totalmente pobre antes de pasar sobre el tratamiento de oxidación de corriente abajo 32. No es inyectable un reductor por debajo de cierta temperatura crítica del gas de exhaustación, a la cual el catalizador de la trampa de NOx se encuentra por debajo de su temperatura de luz para catalizar la reducción de NOx. Antes de esta temperatura, el incremento de la cantidad de reductor de incrementa la cantidad de N0X en el gas de exhaustación a ser reducido. Un pequeño exceso de reductor es oxidado sobre el catalizador de oxidación 32 y la exoterma resultante de cómo resultado el incremento de la temperatura a través del catalizador de acuerdo a lo medio por la diferencia en las temperatura detectadas TC2 y TC2, es decir i.e. ?T = TC2 - TCl. La estrategia de control es ajustar la velocidad de adición del reductor para mantener la ?T medida sustancialmente en un valor predeterminado correspondiente a la remoción óptima de N0X El flujo reductor se incrementa a ?T demasiado pequeña, o disminuye si ?T es más grande que la conversión eficiente de NOx óptima. Otra modalidad se muestra en las Figuras 2A y 2B, donde la pluralidad de trampa de NOx 42 de la modalidad de la Figura 1 son reemplazadas por una sola trampa de NOx unitaria 42A y los tres medios de suministros de reductor 20 son colocados equidistantemente en una corriente arriba del movimiento de sustrato de trampa NOx y dirigiendo un rocío de reductor sobre su suministro 45 sobre la cara frontal de monolito cuyos centros son definidos por los puntos de inyección 46. Este arreglo proporciona en un efecto total una modalidad ilustrada en la Figura 1, pero usando un solo sustrato de trampa de NO? unitario más grande equipado con dos o más reductores del inyector. Los inyectores pueden ser operados de manera secuencia, de modo que en cualquier momento solo parte de la trampa de N0X esté experimentando regeneración, y el gas de salida de esta parte sea mezclado con el gas de exhaustación de partes de no se regeneraron para proporcionar un flujo de gas pobre total para la oxidación sobre el catalizador 32. Refiriéndose a una modalidad adicional mostrada en la Figura 3, un sistema de tratamiento posterior del gas de exhaustación 80 comprende un reactor de combustión de hollín 120, el cual está conectado en un sistema de exhaustación de un motor diesel (no mostrado) . El reactor 120 en su porción corriente arriba contiene catalizador de activación 122 que consiste de un canal de cerámica que contiene un recubrimiento delgado y Pt . En una porción corriente abajo el reactor 120 contiene un filtro donde el flujo de pared 124, que consiste en un canal de cerámica a grado filtro, los pasajes del cual se cierran y abren alternativamente el extremo de entrada y se cierran alternativamente en el extremo de salida, donde los pasajes cerrados en un extremo de entrada se abren en el extremo de salida, y viceversa. Ese arreglo de catalizador de oxidación para oxidar NO a N02 para la combustión de PM en el filtro corriente abajo descrito en la EP-B-0341832 y el arreglo se conoce como CRT®. Del extremo de salida del reactor 120 continua lentamente 126 como la cámara que opera la válvula de mariposa 128X, Y, Z en la entrada del recipiente de la trampa de N0X 130. El recipiente 130 contiene la trampa de N0X en el sistema 13 IX, Y que consiste de un sustrato monolítico en forma de canal, de cerámica, del flujo pasante, que contiene un revestimiento delgado de aluminio que contiene óxido de bario y Pt y Rh metálico. El punto de apoyo a la válvula de mariposa 128X, Y, Z es montado sobre la porción 129 que se extiende diametralmente a través de la cara del reactor 130 y es sellada herméticamente a los lados de la cara de la trampa N0X 131. Cada región X, Y del reactor 130 de cualquier lado de la válvula 128 está provista con un inyector de reactivo 132X, Y. El reactor completo 130 como se muestra, la válvula 128 en la posición central Z. Las posiciones de la válvula X y Y se muestran como vemos. El reactor 130 está formado por una salida 132, que conduce a la atmósfera o al tratamiento adicional. Preferiblemente, las velocidades de flujo en las dos válvulas del reactor 130 son controladas para dar una composición y una mezcla que se hace pasar sobre un catalizador de activación, en un arreglo mostrado en la Figura 1. En la operación normal del sistema, el gas de exhaustación, que comprende la (H20(g)), dinitrógeno (N2) , oxigeno (02) , y dióxido de carbono (C02) , combustible hidrocarbúrico no quemado (HC) , monóxido de carbono (CO) , óxido de nitrógeno (NOx) y materia particulada (PM) , por ejemplo a 300°C entra en contacto con el catalizador 122 sobre el cual es oxidado del NO al N02 y algo del HC y CO son oxidados al C02. Entonces entra el filtro 124 sobre el cual la mayoría de las cuales son recolectadas y tomadas por la reacción con N02 formado en el catalizador 122 y posible corriente con 02. El gas libre de PM es entonces sometido a un tratamiento en uno de tres modos: 128Z: las regiones de la trampa N0X 13 OX y 13 OY ambos absorben (o adsorben) ondas de NOx; 128X: La región 131X recibe una pequeña fracción del gas que abandona el incremento 126 y la inyección de combustible diesel 132X. Experimenta regeneración y su efluente es reunido con el de la región 130Y; la región 131Y recibe la presión mayor del gas, absorbe el NOx y pasa su afluente a la atmósfera 134; 128Y: la región 131Y efectúa el trabajo descrito en 128X. El sistema de administración de motor (no mostrado) cambia de la región X a la región Y cuando la trampa de NOx 131Y tiene capacidad libre para absorber NO ; y viceversa. En el siguiente Ejemplo se proporciona a manera de ilustración únicamente.

Ejemplo El sistema de exhaustación (50) (mostrado en la Figura 4) de un autobús de un solo filtro equipado con un motor turbocargado de 6 litros y que comprende un turbo motor (52) , del tipo aprobado para los límites de emisión de la Etapa Europea 1, fue modificado para incorporar un bifurcador de tres vías (54) para dividir el gas de exhaustación en una de tres etapas paralelas (56) , siendo el flujo de gas de exhaustación de cada etapa igual a la velocidad de flujo. Cada etapa (56) comprende una cámara (58) que contiene un catalizador de oxidación (60) seguida por una trampa de NOx (62) . Lo flujos de gas fueron entonces combinados corriente debajo de las trampas de N0X y el flujo de gas de exhaustación el cual se hizo pasar a través de un catalizador de oxidación "de limpieza" (64) para remover cualesquier hidrocarburos no quemados (HC) que salgan de la trampa de N0X antes de que el gas de exhaustación pasara directamente a la atmósfera. Un inyector de combustible (66) que comprende un solenoide de combustible (68) fue sentado en la parte frontal de cada catalizador de oxidación (60) , un detector de NOx (69) en la parte frontal del bifurcador de exhaustación (54) , detectores de la relación de NOx/combust?ble en aire combinado (70) detrás de las trampas de N0x y termopares (T2, T2 , T3 , T4) que miden las temperaturas en la parte frontal y detrás de los catalizadores de oxidación (60) y la salida de los reactores. Los catalizadores de oxidación (60) y las trampas de NOx (62) fueron cada una recubiertas sobre monolitos de cerámica de flujo pasante a 400 células pulgadas"2 (62 células cm"2) y un espesor de 0.06 pulgadas (0.15 mm) . Los catalizadores de oxidación (60) fueron de 5.66 pulgadas (144 mm) de diámetro x 3 pulgadas (76 mm) y un volumen de 75.5 pulgadas3 (1.24 litros), las trampas de NOx (62) fueron del mismo diámetro pero de 6 pulgadas (152 mm) de longitud y el catalizador de "limpieza" (64) de 10.5 pulgadas (267 mm) de diámetro x 3 pulgadas (76 mm) de longitud y un volumen de 260 pulgadas3 (4.26 litros) . Los experimentos descritos aquí fueron conducidos usando una etapa de la exhaustación dividida únicamente. El vehículo fue operado usando combustible diesel que contenía 50 ppm de azufre y se desplazaba a velocidades constantes con periodos de tiempo libre de 10, 20, 30 y 40 mph; el combustible fue inyectado en cada uno de esos puntos y la relación de aire combustible durante la inyección determinada como se muestra en la Figura 5. La combinación de tiempo y duración (inyección de 2 segundos) , una por minuto por etapa) fue seleccionada empíricamente puesto que dio la mejor combinación de las temperaturas del gas de exhaustación (para mantener la trampa de N0X dentro de una ventana de temperatura activa) y conversión de N0X . Simultáneamente, se midieron las emisiones de N0X antas y después del sistema junto con los perfiles de temperatura.

En la Figura 5, las ondas cuadradas representan la relación de aire/combustible idealizado después de la inyección y antes de la cara frontal del catalizador. La mezcla de gas de exhaustación es normalmente pobre, pero se vuelve instantáneamente más rica durante la inyección. La relación de aire/combustible "rica" calculada (sobre la base del volumen de combustible inyectado, y la estoiquiometría de exhaustación y la velocidad del flujo de exhaustación) como función de la velocidad de desplazamiento representada por la curva. Se encontró, que si la relación estequiométrica de aire/combustible es de 14.7:1, entonces el inyector fue incapaz de crear una mezcla realmente rica a velocidades mayores de aproximadamente 6 mph. La relación de aire/combustible medida usada en las Figuras posteriores se tomó del detector posterior a la trampa de N0X. Debido a que la absorción y actividad química dentro del sistema catalizador, la forma bien definida de la onda cuadrada se perdió. La Figura 6 muestra las emisiones de N0X (ppm) del motor y después de la trampa de N0X para la condición libre junto con la relación de aire/combustible medido después de la trampa de NOx. La Figura 7 muestra los trazos de temperatura para el mismo periodo. La Figura 6 se observa que cuando el combustible es inyectado al inicio del periodo libre, la relación de aire/combustible cae de pobre a rica, como se esperaba de las predicciones de la Figura 5, y después de la aparición inicial de N0X, se observa una buena conversión de N0X. Con el tiempo, la relación de aire/combustible permanece pobre a través del evento de inyección pero se mantiene aún una buena conversión de N0X. La exoterma (T2) generada sobre el catalizador de oxidación ayuda a mantener la temperatura de la trampa de N0X dentro de su ventana de operación de 220-550°C. También se registró una exoterma (T3) a través de la trampa de N0X, algo de la cual es causada por la combustión de reductores gaseosos hicieron reaccionar del catalizador de oxidación. Interpretamos que éste resultado significa que algo de ésta exoterma es de la combustión de gotas de combustible sin que marque reacciones sobre la superficie de la trampa de N0X a medida que se incrementa el tiempo en ésta condición libre del motor. Este se debe a que la temperatura de entrada del sistema cae para ser suficiente para evaporar el combustible entrante y los tipos de la relación de aire/combustible medidos el detector posterior se vuelven menos pronunciados y más redondeados, sugiriendo una secuencia de deposición, vaporización y entonces la oxidación posterior de las gotas de combustible. La riqueza local causada por éste evento también sirve para mantener la eficiencia de la operación de la trampa de N0? observada.

Los resultados del experimento con el autobús mantenido a una velocidad constante de 40 mph se muestran en las Figuras 8 y 9. Ahí la velocidad de flujo de exhaustación fue mucho más alta pero se usó la misma velocidad de flujo de inyección que en el estado libre y se esperaba que la exhaustación permaneciera pobre a través de los periodos de inyección (Figura 5) . Sin embargo, a parte de la aparición de tipos cuando se inyectó por primera vez combustible, el N0X se redujo durante el tiempo de operación restante, aunque no tan eficientemente como el del estado libre. La exoterma (T3) sobre (T2) fue algunas veces mejor que en marcha lenta, pero debido a que la capacidad calorífica de la velocidad debe haber incrementado de los gases de exhaustación, es muy significativa. Por lo tanto esta tomando aún lugar una reacción exotérmica y nuevamente se cree que esto se debe a que algunas gotas de gas sin quemar están siendo quemadas a través del catalizador de oxidación y se están quemando sobre la trampa de N0X. Se espera que ocurra una persistencia de las gotas de combustible, a pesar de la temperatura de entrada más alta del catalizador de oxidación, debido a que la velocidad de flujo de exhaustación mayor hace probable llevar las gotas a través del catalizador de oxidación como es mostrado por la exoterma significativa medida a través de la trampa de NOx y la regeneración de la trampa observada en una condición aparentemente pobre . La Figura 10 presenta la tendencia en la eficiencia de conversión de NOx promedio calculado, como función de la velocidad, para el sistema. La Figura 5 indicó que las condiciones de gas de exhaustación rico no ocurre por encima de aproximadamente 6 mph pero que se obtuvieron buenas conversiones de NOx bajo condiciones pobres a través de un intervalo de velocidad amplio. Esto es especialmente relevante en el intervalo libre a 30 mph el cual es el intervalo de operación más común para un autobús citadino urbano.

Claims (15)

1. REIVINDICACIONES 1. Sistema de exhaustación para un motor de combustión interna de combustión pobre que comprende al menos un absorbente de N0x depositado sobre un sustrato monolítico unitario, medios que comprenden un inyector para inyectar gotas corriente arriba del gas de exhaustación de al menos un sustrato y los medios, cuando se usan, para controlar la inyección de un reductor para regenerar el absorbente de N0X para satisfacer por lo tanto un estándar de emisión relevante, siendo el arreglo para que las gotas del reductor líquido entren en contacto con el absorbente de NOx produciendo por lo tanto una reducción localizada del NOx, donde el sistema de exhaustación comprende: (i) una pluralidad de absorbentes de N0X colocados sobre sustratos monolíticos unitarios arreglados en paralelo, cada sustrato asociado con un inyector de reductor y medios, cuando están en uso, para poner en contacto sucesivamente al menos uno de los sustratos paralelos con las gotas de reductor líquido mientras que la pluralidad de absorbentes de NOx permanecen en línea con el flujo de gas de exhaustación; o (ii) un solo sustrato monolítico, un extremo corriente arriba del sustrato el cual está subdividido en la dirección de un flujo de fluido en al menos dos zonas y el sistema comprende medios, cuando se usan, para poner en contacto sucesivamente una tracción de al menos dos zonas con las gotas de reductor líquido mientras al menos un sustrato como un todo permanece en línea con el flujo de gas de exhaustación.
2. 2. Sistema de exhaustación según la reivindicación 1, donde en el arreglo (ii) los medios para poner en contacto la fracción de al menos dos zonas con gotas de reductor líquido comprenden una válvula de mariposa colocada en el extremo corriente arriba del sustrato.
3. 3. Sistema de exhaustación según la reivindicación 1 ó 2, donde el arreglo (ii) un inyector separado se asocia con cada zona.
4. 4. Sistema de exhaustación según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el absorbente de N0X, tiene un catalizador para oxidar monóxido de nitrógeno, opcionalmente un metal del grupo del platino.
5. 5. Sistema de exhaustación según la reivindicación 4, donde el absorbente de N0X comprende un catalizador para reducir N0X a N2, como el rodio.
6. 6. Sistema de exhaustación según la reivindicación 4 ó 5, que comprende medios de control, cuando se usan, para inyectar reductor únicamente cuando el catalizador de reducción de NOx está activo.
7. 7. Sistema de exhaustación según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el monolito de sustrato absorbente de N0x comprende una espuma de cerámica o metal.
8. 8. Sistema de exhaustación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde el monolito de sustrato absorbente de N0X comprende un filtro particulado.
9. 9. Sistema de exhaustación según cualquiera de las reivindicaciones precedentes que comprende un catalizador de oxidación localizado entre el inyector y el monolito de sustrato absorbente de N0X.
10. 10. Vehículo que comprende un sistema de exhaustación según cualquiera de las reivindicaciones precedentes .
11. 11. Vehículo según la reivindicación 10 que comprende un motor diesel.
12. 12. Método para regenerar un absorbente de N0X depositado sobre un sustrato monolítico unitario en el sistema de exhaustación y un motor de combustión interna de combustión pobre, el método el cual comprende poner en contacto el absorbente de N0X con gotas de reductor líguido produciendo por lo tanto la reducción localizada de N0X, donde: (a) el sistema de exhaustación comprende una pluralidad de absorbentes de NOx depositado sobre sustratos monolíticos unitarios arreglados en paralelo, y el método comprende poner en contacto sucesivamente al menos uno de los sustrato paralelos con gotas de reductor líquido mientras la pluralidad de absorbentes de N0X permanece en línea con el flujo de gas de exhaustación; o (b) el sistema de exhaustación comprende un solo sustrato monolítico y el método comprende poner en contacto sucesivamente una fracción del sustrato con las gotas de reductor líquido mientras el sustrato como un todo permanece en línea con el flujo de gas de exhaustación.
13. 13. Método según la reivindicación 12, donde el alternativo (b) del paso de poner en contacto sucesivamente la fracción del sustrato con gotas de reducto líquido ocurre a un flujo de gas de exhaustación reducido.
14. 14. Método según la reivindicación 12 ó 13, donde el absorbente de NOx comprende un catalizador para reducir N0? a N2, un método el cual comprende poner en contacto cada absorbente de NOx con gotas de reductor líquido únicamente cuando el catalizador de reducción de NOx está activo para catalizar la reducción de NOx.
15. 15. Método según la reivindicación 12, 13 ó 14, donde el reductor comprende un hidrocarburo, como el hidrocarburo que impulsa el motor.