专利名称：燃料重整器的制作方法
技术领域：
本发明涉及改进的重整器单元，并且尤其涉及实用的重整器设计，该重整器能被制造成使其能包含在车辆中的尺寸。
背景技术：
碳氢化合物的重整是广为人知的工艺，其以工业规模实施。已经建议可以将柴油燃料重整以形成氢，并且氢可以添加至柴油燃料或生物柴油以直接减少来自柴油机的NOx和烟尘(颗粒)排放物。作为替代方案或额外方案，重整产物中的氢可以辅助来自柴油机的稀(即，富氧)废气的催化后处理，尤其是在将NOx还原至N2方面。参见Energy&Fuels2003, 17，1464-1473 和 Journal of Catalysis208, 435-447(2002)。该技术的可行性的其他理论评论包括Tsolakis等人的SAE2005-01-2087A和Chemical Engineering Journal 117 (2006) 131-1360 我们的 GB2462798 也涉及在轻型柴油机中使用废气重整器。然而，目前，申请人尚未得知适用于柴油机的任何实用的重整器被构造或者甚至被设计出来。尤其，用于柴油机的重整器设计的参数是非常具有挑战性的。主要是由于轻型和重型柴油机的排气温度都较低，因此可用的热量不允许使用吸热的蒸气重整反应。由于产物气体中较高比例的氢，这对于氧化重整是有利的。基本上所有被制造的新柴油机都是涡轮增压的，这也将使得引入重整器的任何可用设计变得复杂。
发明内容
因此，本发明提供一种柴油机，其具有进气侧和排气侧，每个气缸设有至少一个进气门和至少一个排气门，该柴油机包括重整器催化剂单元，该重整器催化剂单元包括催化齐U，该催化剂位于排气门下游，并且定位成使得一定比例的热的废气穿过催化剂，而同时其余的热的废气输送至涡轮增压器和/或输送至废气后处理装置，而且所述催化剂单元设有优选地是柴油燃料喷射器形式的柴油燃料供给装置，以便喷射柴油燃料，以将热量提供给重整器催化剂，从而将其升高至有效重整温度。重整器催化剂本身对于本发明不是至关重要的。优选的是重整器利用发动机废气中携带的水蒸气主要作为蒸气重整器操作。催化剂例如可以是二氧化铈上的Pt和/或Pd。催化剂的形式优选地是传统蜂窝状基体上的沉积物的形式。如果柴油机被用作固定的动力源，例如用于驱动发电机，则可以考虑可替代的壳体和管路设计，其中催化剂是小球的形式。通常，在车辆上使用的催化剂需要是非常牢固的，并且因此易于由于振动而磨损的小球和类似形式不是优选的。重整器催化剂单元可以设计成附装至现有发动机的气缸盖，例如附装在排气歧管内。或者，气缸盖本身也可以重新设计成包括催化器单元，该催化器单元具有其燃料供给装置(喷射器)。柴油燃料供给装置便利地与用于将燃料喷射到发动机中的那些实质上相同。理想地，供给装置与具有输入的控制装置相连，例如连接至电子发动机管理系统，所述输入包括催化剂温度和/或进入和离开重整器单元的气体的温度。如已说明的，仅仅是一定比例的废气穿过重整器。这将提供足够的氢(和CO)以便于下游催化废气后处理，而同时使供给至重整器单元的柴油燃料的用量最小。考虑到在大部分情况下固定比例将是合适的，但对于其他情况，可以包括能通过阀调节的可变比例。原始设计使用按体积算低于10%的较低比例穿过催化剂。最理想的是全部废气的大约1-2%穿过重整器催化剂。本领域技术人员将能在不脱离本发明概念的情况下设计出用于在本发明中使用的多种重整器单元。本领域技术人员当然会将所述单元设计成使用最大量的来自废气的可用热量。如果来自重整器的重整产物被供给以辅助涡轮增压器下游的选择性催化还原(“SCR”)催化剂的起燃和操作，则本发明提供增大SCR催化剂的选择的可能性。
现在将参照
本发明，附图是根据本发明的重整器单元的一个实施例的剖视图，该重整器单元示出为连接至柴油机气缸盖(仅部分地示出)并且连接至涡轮增压器(示意性地示出)。
具体实施例方式柴油机气缸盖I具有连接至排气口 3的排气门2。气缸盖附装有修改了的排气歧管4。歧管4通过排气管5连接至标准涡轮增压器6。修改了的排气歧管容纳重整器催化剂，该重整器催化剂是安装在壳体8内的涂覆的贯通金属蜂窝体7的形式。壳体具有废气进入点9a、9b等，以便使来自排气口的一定比例的废气进入壳体并且流过催化剂，如图所示。催化剂7相对于排气口对中心地安装，以便使其暴露于最热的废气，所述最热的废气在其周围流动并且提供初始加热。壳体8具有出口管10，该出口管从排气管分出并且可以作为高热值燃料和/或作为供给至SCR催化剂的涡轮增压器后气体的附加部分而反馈到发动机中。在涡轮增压器之后，能量已经从废气释放，并且气体已经显著地冷却。柴油燃料喷射器11安装在修改了的歧管上，并且与催化剂连接。这提供了在催化剂上与废气中残留的氧燃烧的燃料。由于热电偶位于催化剂内(未示出)，因此示出了热电偶进入点12，并且所示实施例还包括起动加热器13，便利地是传统的预热塞。所示实施例已经在静态测试柴油机上构造并操作，取得了良好的效果。
权利要求
1.一种柴油机(1)，其具有进气侧和排气侧，每个气缸设有至少一个进气门和至少一个排气门(2)，该柴油机包括重整器催化剂单元(4)，该重整器催化剂单元包括催化剂(7)，该催化剂位于所述排气门下游，并且定位成使得一定比例的热的废气穿过所述催化剂，而同时其余的热的废气输送至涡轮增压器和/或输送至废气后处理装置(6)，其中所述催化剂单元设有优选地是柴油燃料喷射器形式的柴油燃料供给装置(11)，以便能喷射柴油燃料，以将热量提供给所述重整器催化剂，从而将其升高至有效重整温度。
2.根据权利要求1所述的柴油机，其特征在于，所述催化剂是环状形式，并且位于环状壳体内，所述环状壳体允许热的废气在所述环状壳体的内表面和外表面上流动。
3.根据权利要求1或2所述的柴油机，其特征在于，所述催化剂是沉积在贯通金属蜂窝状支撑体上的催化剂材料。
4.根据上述权利要求中的任意一项所述的柴油机，其特征在于，所述催化剂位于排气歧管内。
5.根据权利要求1至3中的任意一项所述的柴油机，其特征在于，所述催化剂位于气缸盖内。
6.根据上述权利要求中的任意一项所述的柴油机，其特征在于，所述柴油机设置成使得按体积算低于10%的来自所述柴油机的废气穿过所述催化剂。
7.根据权利要求6所述的柴油机，其特征在于，穿过所述催化剂的废气的量是大约1-2%。
8.根据上述权利要求中的任意一项所述的柴油机，其特征在于，所述柴油机设有从所述重整器催化剂到所述柴油机的进气侧和/或到催化后处理装置上游的排气管中某位置的连接装置。
全文摘要
一种柴油机(1)，其具有进气侧和排气侧，每个气缸设有至少一个进气门和至少一个排气门(2)，该柴油机包括重整器催化剂单元(4)，该重整器催化剂单元包括催化剂(7)，该催化剂位于所述排气门下游，并且定位成使得一定比例的热的废气穿过所述催化剂，而同时其余的热的废气输送至涡轮增压器和/或输送至废气后处理装置(6)，其中所述催化剂单元设有优选地是柴油燃料喷射器形式的柴油燃料供给装置(11)，以便喷射柴油燃料，以将热量提供给所述重整器催化剂，从而将其升高至有效重整温度。来自重整器单元的输出可以供给至柴油机的进气侧，和/或可以在催化后处理之前与其余废气混合。可以改善排放控制。
文档编号F01N3/28GK103201474SQ201180054178
公开日2013年7月10日 申请日期2011年11月11日 优先权日2010年11月11日
发明者J·F·皮尼翁 申请人:庄信万丰股份有限公司