，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，廢氣的重整產物氣流再循環回到發動機入口。優 選地，重整產物氣流冷卻，然后依靠重整產物冷卻器添加到發動機。
[0032] 圖1顯示了本發明的一個實施方案，顯示了該裝置的截面。該裝置包括發動機10 和排氣系統12。排氣系統包括將發動機連接到TWC16的導管14。在導管中，發動機廢氣的 第一部分經過TWC內的旁通導管18到達燃料重整器催化劑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，以生 成重整產物流，其通過重整產物再循環導管24除去，并再循環回到發動機10的入口。圖1 還顯示了優選的重整產物冷卻器部分26,以在重整產物氣流添加回到發動機入口之前冷卻 重整產物。廢氣的第二部分與TWC 16接觸，然后排出到大氣中。在TWC 16上經過之后，使 被TWC系統的放熱氧化反應加熱的廢氣在燃料重整器催化劑20上經過，以通過熱交換加熱 重整器催化劑，然后排放到大氣中。
[0033] 優選地，排氣系統還將包括第一和第二通用廢氣氧氣（UEGO)傳感器。UEGO傳感 器是本領域中公知的。UEGO傳感器產生信號，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散更快（相比于CO)，UEGO傳感器讀數更濃。 這種"濃偏移"可以用來相對于發動機廢氣中的氫氣量，確定重整產物氣體中產生的氫氣 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，因為許多氫氣傳感器 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，由此它與內燃機廢氣接觸。第二UEGO傳感器 位于燃料重整器催化劑的下游，由此它與再循環回到發動機入口的重整產物氣流接觸。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] 本發明的排氣系統優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）向內燃機入口供應空氣。常規的渦輪增壓器基本上包括廢氣 驅動的渦輪機葉輪，其安裝在渦輪機殼體內的可旋轉軸上。渦輪機葉輪的旋轉使安裝在壓 縮機殼體內的軸另一端上的壓縮機葉輪轉動。壓縮機葉輪將壓縮空氣傳送到發動機入口集 管。渦輪機可以是固定形狀式或可變形狀式。可變形狀無論機與固定形狀渦輪機的區別在 于入口通道的尺寸可以變化以在質量流率范圍內優化氣體流速，從而使渦輪機的功率輸出 可以變化以適應變化的發動機需求。
[0036] 當用于本發明的排氣系統中時，渦輪增壓器將位于發動機的下游和TWC的上游。 當采用渦輪增壓器時，廢氣的第二部分將經過渦輪增壓器，然后接觸TWC。廢氣的第一部分 優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。因為渦輪增壓器之前 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。
[0037] 圖2顯示了本發明的第二實施方案，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。該裝置包括發動機100和排氣系統110。排氣系統包括將發動機通 過渦輪增壓器130連接到TWC 140和廢氣的導管120。在導管中，發動機廢氣的第一部分 經過繞過渦輪增壓器130的旁通導管150,到達燃料重整器催化劑160。重整器催化劑160 位于圍繞導管120的環隙中，導管在TWC和向大氣排放廢氣之間的部分。導管120是廢氣 的第二部分的內部氣體通道，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，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，以生成重 整產物流。重整產物流然后通過重整產物再循環導管180移出，并再循環回到發動機100 的入口。重整產物冷卻器部分190可以用來冷卻重整產物，然后將重整產物氣流添加回到 發動機入口。廢氣的第二部分經過渦輪增壓器130,并與TWC 140接觸，然后排出到大氣中。 TWC系統的放熱氧化反應使廢氣的第二部分溫度上升，然后經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 上游的導管120中和重整產物再循環導管180中，以指示由重整器催化劑生成的氫氣的量， 如上所述。
[0038] 以下實施例僅例示本發明。本領域技術人員將理解，許多變化不脫離本發明的煮 制和權利要求書的范圍。
[0039] 實施例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。
[0041] 結果總結于表2。
[0042] 實施例2 :NO對氫氣生成的影響
[0043] 使用實施例1的程序來研宄NO對氫氣生成的影響，區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于 表3中。
[0044] 測試結果總結于4。
[0045] 結果表明，使用發動機廢氣在重整器催化劑中生成大量氫氣，當廢氣不首先與三 效催化劑接觸時（參見表2)。廢氣中存在NO表示氫氣生成的進一步增加（參見表4)。這 些結果在低于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氣體進料和后TWC氣體進料的比較
[0049]
[0054] 表4 :NO對通過重整器催化劑生成氫氣的影響
[0055]
【主權項】
1. 用于處理內燃機廢氣的排氣系統，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 其中重整產物氣流再循環回到發動機入口。2. 根據權利要求1所述的排氣系統，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. 根據權利要求1所述的排氣系統，其中廢氣的第一部分在接觸燃料重整器催化劑之 前途經TWC。4. 根據權利要求1-3中任一項所述的排氣系統，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. 根據權利要求1-4中任一項所述的排氣系統，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氧化物載體。6. 根據權利要求1-5中任一項所述的排氣系統，還包括位于燃料重整器催化劑下游的 重整產物冷卻器，其中重整產物冷卻器在重整產物氣流添加發動機入口之前降低該重整產 物氣流的溫度。7. 根據權利要求1-6中任一項所述的排氣系統，還包括：（1)位于TWC上游的第一 UEGO 傳感器，其中第一 UEGO傳感器與內燃機廢氣接觸；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傳感器與再循環回到發動機入口的重整產物氣流接觸。8. 根據權利要求1-7中任一項所述的排氣系統，還包括位于發動機下游和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】公開了用于處理內燃機廢氣的排氣系統。該系統包括三效催化劑(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，然后再循環回到發動機入口。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。該排氣系統允許從廢氣的最大熱交換。
【IPC分類】B01D53/94
【公開號】CN104968415
【申請號】CN201480007142
【發明人】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