RS65989B1

RS65989B1 - Izduvni sistem

Info

Publication number: RS65989B1
Application number: RS20241059A
Authority: RS
Inventors: Saban Akyildiz
Original assignee: ECC TEC MSJ Incorporated
Priority date: 2019-10-25
Filing date: 2020-06-08
Publication date: 2024-10-31
Also published as: HUE068277T2; DK4048431T3; SA522432362B1; JP2022553417A; JOP20220120A1; GEP20247692B; CN114929365B; MA57484B1; BR112022007809A2; US20230304427A1; PE20221468A1; IL292454A; CL2022001038A1; US11603784B2; FI4048431T3; IL292454B1; SMT202400376T1; US20210123368A1; ZA202107669B; US11149607B2

Description

Opis

Oblast pronalaska

Predmetni pronalazak se uopšteno odnosi na izduvne sisteme, a posebno na poboljšanja izduvnih sistema za uklanjanje i/ili smanjenje štetnih izduvnih gasova, čestica i drugih ostataka koji se emituju iz motora.

Osnovne informacije o pronalasku

Izduvni sistemi za motore sa unutrašnjim sagorevanjem koji sagorevaju fosilna goriva obično uključuju najmanje katalitički pretvarač i prigušivač koji je povezan sa katalitičkim pretvaračem. Napominje se da pored vozila kao što su automobili, kamioni i autobusi, izduvni sistemi koji uključuju katalitički pretvarač mogu uključivati, ali nisu ograničeni na, električne generatore, viljuškare, rudarsku opremu, vozove, motocikle, džet skije, motore za sneg, duvače za lišće, avione, atv, peći na drva za kontrolu emisija itd.

Katalitički pretvarač je konfigurisan da smanji i/ili pretvori toksične gasove i zagađivače izduvnih gasova u manje toksične zagađivače katalizom redoks reakcije (oksidacije ili redukcije). Obično, katalitički pretvarač uključuju filter koji se sastoji od keramike i ima otvore u obliku saća. U aplikacijama gde je potrebna posebno visoka otpornost na toplotu, obično se koriste monolitni filteri od metalne folije od Kanthala (FeCrAl). Katalitički pretvarači mogu uključivati premaz za pranje koji se sastoji od aluminijum oksida, titanijum dioksida, silicijum dioksida ili smeše silicijum dioksida i glinice. Materijali premaza za pranje su odabrani tako da formiraju hrapavu, nepravilnu površinu, što značajno povećava površinu u poređenju sa glatkom površinom gole podloge. Ovo zauzvrat maksimizira katalitički aktivnu površinu dostupnu da reaguje sa izduvnim gasom motora.

Od ranih 1980-ih, „trosmerni“ (oksidaciono-redukcioni) katalitički pretvarači su korišćeni u sistemima za kontrolu emisije izduvnih gasova vozila u Sjedinjenim Državama i Kanadi. Mnoge druge države su takođe usvojile stroge propise o emisiji izduvnih gasova vozila koji u stvari zahtevaju trosmerne pretvarače na vozilima na benzin. Katalizatori redukcije i oksidacije se obično nalaze u zajedničkom kućištu. Međutim, u nekim slučajevima, oni mogu biti smešteni odvojeno. Trosmerni katalitički pretvarač ima tri istovremena zadatka:

(1) Redukcija azotnih oksida u azot i kiseonik: NOx → O2 N2;

(2) Oksidacija ugljen-monoksida u ugljen-dioksid: CO O2 → CO2; i

(3) Oksidacija nesagorelih ugljovodonika u ugljen dioksid i vodu: CxH2x+2+ [(3x+1)/2]O2 → xCO2 (x+1)H2O.

Trosmerni katalizatori su efikasni kada motor radi u uskom opsegu odnosa vazduh-gorivo blizu stehiometrije, tako da izduvni gas osciluje između bogatih (višak goriva) i siromašnih (višak kiseonika) uslova, što je između 14,6 i 14,8 delova vazduha na 1 težinski deo goriva za benzin. Odnos za tečni naftni gas (LPG), prirodni gas i etanol goriva je svaki malo drugačiji, što zahteva modifikovana podešavanja sistema goriva kada se koriste ta goriva. Međutim, efikasnost konverzije opada veoma brzo kada motor radi izvan tog opsega odnosa vazduhgorivo. Kod sporog rada motora, postoji višak kiseonika i smanjenje NOx nije pogodno. U boljim uslovima, višak goriva troši sav raspoloživi kiseonik pre katalizatora, tako da je samo uskladišteni kiseonik dostupan za funkciju oksidacije. Kontrolni sistemi zatvorene petlje su neophodni zbog suprotstavljenih zahteva za efikasno smanjenje NOx i oksidaciju HC. Kontrolni sistem mora da spreči da katalizator redukcije NOx postane potpuno oksidovan, ali da dopuni materijal za skladištenje kiseonika da bi održao svoju funkciju kao katalizator oksidacije.

Američki patent br. 5,180,559, na primer, bavi se neefikasnošću katalitičkih pretvarača na niskim temperaturama, posebno tokom vremena isključenja svetlosti kada se motor prvi put pokreće i usmeren je na postupak za smanjenje vremena isključenja svetlosti koja se sastoji od izlaganja matrice pretvarača na naizmenično magnetno polje ili na elektromagnetno zračenje koje ima takvu frekvenciju da se premaz za pranje i čestice katalizatora koje podržava matriks zagrevaju do temperature ugašene svetlosti bez odgovarajućeg povećanja temperature cele matrice. Statička magnetna polja se ne koriste kada se materijali zagreju.

US 2002/0053283 se odnosi na magnetni filter za pročišćavanje.

WO 00/52309 se odnosi na uređaj i postupak za razlaganje čestica u izduvnom gasu.

Sažetak pronalaska

Predmetni pronalazak je generalno usmeren na poboljšanja izduvnog sistema kako bi se smanjili i/ili eliminisali štetni gasovi, ostaci i čestice.

Prema pronalasku, obezbeđen je katalitički pretvarač prema priloženom patentnom zahtevu 1.

Ovde je otkriven katalitički pretvarač koji uključuje grejne elemente i filter ili potpornu rešetku obloženu katalitičkim materijalom. Ploče za prekidanje koje dodaju agitaciju protoku izduvnih gasova preko rešetke filtera/potporne rešetke i imaju niz rupa raspoređenih preko smera protoka izduvnih gasova mogu se nalaziti na ulaznim i izlaznim otvorima.

Niz rupa formira pseudoslučajni obrazac. Ploče za prekidanje su orijentisane ortogonalno u odnosu na uzdužnu osu spoljašnjeg omotača.

U jednom otelotvorenju predmetnog pronalaska, katalitički pretvarač može da sadrži filter ili potpornu rešetku kroz koju se održava magnetno polje da bi se pomoglo u cirkulaciji izduvnih gasova i drugih čestica u katalitičkom pretvaraču. Postoji spoljašnji omotač koji bar delimično okružuje spoljašnji omotač katalitičkog pretvarača sa mnoštvom magneta koji se nalaze između omotača. Magneti mogu, na primer, imati zakrivljen oblik i/ili mogu biti raspoređeni u setove. Magneti mogu ležati u nizu koji ima naizmenične polaritete. Magneti koji su okrenuti jedan prema drugom mogu takođe imati suprotnost. Alternativno, magneti mogu imati isti polaritet i polaritet se možda neće razlikovati duž uzdužnog pravca pretvarača. Niz magneta može biti postavljen tako da se naslanja na spoljašnji omotač iznutra i može postojati magnetna šipka sa centralnim jezgrom.

Ovde je otkriven izduvni sistem koji sadrži katalitički pretvarač, sistem selektivne katalitičke redukcije i prigušivač. Katalitički pretvarač može da sadrži kućište u kome je električni grejni element bar delimično raspoređen i u kome je postavljen filter koji ima metalnu prevlaku i uključuje više metalnih šipki koje se protežu kroz njega. Sistem selektivne katalitičke redukcije obuhvata kućište u kome je električni grejni element barem delimično raspoređen i u kome je postavljen filter koji ima metalnu prevlaku i uključuje više metalnih šipki koje se protežu kroz njega.

Katalitički pretvarač može da sadrži dva filtera, prvi filter i drugi filter koji su raspoređeni u njemu. Kućište katalitičkog pretvarača može da sadrži prvo kućište i drugo kućište koje je razmaknuto od i raspoređeno unutar prvog kućišta i mnoštvo magneta raspoređenih između prvog kućišta i drugog kućišta. Filter sistema selektivne katalitičke redukcije može uključivati više magneta raspoređenih u njemu. Prigušivač može da sadrži kućište i više ploča koje imaju metalni premaz i koje su međusobno razmaknute unutar kućišta.

Ovde je otkriven izduvni sistem koji sadrži katalitički pretvarač koji uključuje kućište u kojem je električni grejni element barem delimično raspoređen i u kome je postavljen filter koji ima metalni premaz i uključuje više metalnih šipki koje se protežu kroz njega, dizel filter za čestice koji uključuje kućište u kojem je električni grejni element barem delimično raspoređen i u kome je postavljen filter koji ima metalnu prevlaku i uključuje više metalnih šipki koje se protežu kroz njega, sistem selektivne katalitičke redukcije koji uključuje kućište u kojem električni grejni element je bar delimično raspoređen i u kome je postavljen filter koji ima metalnu prevlaku i uključuje više metalnih šipki koje se protežu kroz njega i prigušivač.

Kratak opis crteža

SL. 1 je poprečni presek poznatog katalitičkog pretvarača;

SL. 2 je pogled sa strane na potpornu rešetku katalitičkog pretvarača sa SL. 1;

SL. 3 je poprečni presek poznatog katalitičkog pretvarača sa pločama za prekidanje;

SL. 4A-4C su bočni pogledi na ploče za prekidanje katalitičkog pretvarača sa SL.3;

SL. 5 je poprečni presek katalitičkog pretvarača sa dodatnim grejnim elementima i pločama za prekidanje u skladu sa primerom otelotvorenja koji je koristan za razumevanje predmetnog pronalaska, ali nije obuhvaćen tekstom priloženih patentnih zahteva;

SL. 6 je poprečni presek katalitičkog pretvarača koji uključuje spoljne magnete u skladu sa otelotvorenjem predmetnog pronalaska;

SL. 7 je raspored spoljnih magneta;

Sl. 8 je poprečni presek katalitičkog pretvarača koji uključuje unutrašnje magnete u skladu sa primerom otelotvorenja koji je koristan za razumevanje predmetnog pronalaska, ali nije obuhvaćen tekstom priloženih patentnih zahteva;

SL. 9A je poprečni presek jednog od unutrašnjih magneta katalitičkog pretvarača sa SL.8;

SL. 9B je rastavljen pogled na unutrašnje magnete katalitičkog pretvarača sa SL.8;

SL. 10 je delimični poprečni presek unutrašnjeg sistema katalitičkog pretvarača koji uključuje grejače i električne sisteme povezane sa njima u skladu sa primerom otelotvorenja koji je koristan za razumevanje predmetnog pronalaska, ali nije obuhvaćen formulacijom priloženih patentnih zahteva;

SL. 11 je delimični poprečni presek katalitičkog pretvarača sa SL.10 koji prikazuje unutrašnje električne grejače u skladu sa primerom otelotvorenja koji je koristan za razumevanje predmetnog pronalaska, ali nije obuhvaćen tekstom priloženih zahteva;

SL. 12 je poprečni presek katalitičkog pretvarača koji prikazuje različite moguće lokacije unutrašnjih električnih grejača u skladu sa primerom otelotvorenja koji je koristan za razumevanje predmetnog pronalaska, ali nije obuhvaćen tekstom priloženih patentnih zahteva;

SL. 13A i 13B su pogled u perspektivi i krajnji pogled na spiralni grejač koji može predstavljati najmanje jedan grejač uključen u sistem katalitičkog pretvarača prema predmetnog pronalasku; SL.14 je primer drugog grejača koji se može postaviti unutar katalitičkog pretvarača;

SL. 15 je perspektivni pogled na sklop izduvnog sistema ili motora sa unutrašnjim sagorevanjem koji radi na benzin;

SL. 15A i 15B su pogledi u perspektivi na magnete koji su raspoređeni u katalitičkom pretvaraču i sistemu selektivne katalitičke redukcije izduvnog sistema sa SL.15;

SL. 16 je pogled u perspektivi na katalitički pretvarač izduvnog sistema sa SL.15;

SL. 17 je pogled u perspektivi na presek sistema selektivne katalitičke redukcije izduvnog sistema sa SL.16;

SL.18A je presek filtera sistema selektivne katalitičke redukcije sa SL.17;

SL. 18B je pogled u perspektivi jednog od magneta raspoređenih u filteru sistema selektivne katalitičke redukcije;

SL. 19 je pogled odozgo na prigušivač koji je povezan sa izduvnim sistemom sa SL.15;

SL.20 je detaljan prikaz obloženih ploča raspoređenih unutar prigušivača sa SL.19;

SL. 21A i 21B su perspektivni pogledi sklopa izduvnog sistema ili motora sa unutrašnjim sagorevanjem koji radi na dizel;

SL. 22 je pogled u perspektivi na katalitički pretvarač izduvnog sistema sa SL.21A;

SL. 23 je pogled sa kraja filtera postavljenog u sistemu selektivne katalitičke redukcije izduvnog sistema sa SL.21A;

SL. 24 je pogled sa kraja filtera postavljenog u dizel filteru čestica izduvnog sistema sa SL.21A;

SL. 25 je pogled odozgo na prigušivač koji je povezan sa izduvnim sistemom sa SL.21A;

SL.26 je detaljan prikaz obloženih ploča raspoređenih unutar prigušivača sa SL.25;

SL. 27 je pogled na sklop izduvnog sistema za primenu u vezi sa ugljem;

SL. 27A i 27B su pogledi spreda na filter postavljen u katalitički pretvarač izduvnog sistema sa SL.27;

SL. 28 je izduvni sistem za motocikl;

SL. 29 je izduvni sistem za kosilicu; i

SL. 30 je izduvni sistem koji ne radi na baterije.

Detaljan opis otelotvorenja pronalaska

Pozivajući se sada na crteže, a posebno na Slike 6, 7, 15, 15A, 15B i 16, biće opisana otelotvorenja izduvnih sistema i njihove povezane karakteristike koje otelotvoruju principe i koncepte predmetnog pronalaska. Otelotvorenja Slika 5, 8, 9A, 9B, 10, 11, 12, 13A, 13B, 14, 17, 18A, 18B, 19, 20, 21A, 21B, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 27A, 27B, 28, 29 i 30 nisu obuhvaćeni formulacijom priloženih patentnih zahteva, ali se smatraju korisnim za razumevanje pronalaska.

SL. 1 ilustruje pogled na poprečni presek poznatog katalitičkog pretvarača 100 koji se proteže duž uzdužne ose 104 i sadrži spoljašnji omotač 102, ulazni otvor 106 i izlazni otvor 108. Unutrašnjost spoljašnjeg omotača 102 je filter 110, unutrašnja potporna rešetka koja se može podeliti na sekcije pomoću prostora 112. Grejni elementi 114, koji su konfigurisani da zagrevaju unutrašnju temperaturu katalitičkog pretvarača 100, mogu biti raspoređeni unutar prostora 112 rešetke. Grejni elementi 114 su konfigurisani da zagrevaju unutrašnju temperaturu katalitičkog pretvarača 100 što zauzvrat pomaže u uklanjanju štetnih gasova i čestica unutar katalitičkog pretvarača 100. Filter 110 (vidi SL.2 za njegov pogled sa kraja) je obložen katalitičkim materijalom kako bi se maksimizirao kontakt sa toksičnim gasovima i česticama i usporio protok ovih gasova i čestica od ulaznog otvora 106 do izlaznog otvora 108 kako bi se omogućio grejni elementi koji dodatno pomaže u uklanjanju štetnih gasova i čestica unutar katalitičkog pretvarača 100.

Premaz mora zadržati svoju površinu i sprečiti sinterovanje katalitičkih metalnih čestica čak i na visokim temperaturama (1000 °C). Sam katalizator je najčešće mešavina plemenitih metala. Platina je najaktivniji katalizator. Međutim, nije pogodan za sve primene zbog neželjenih dodatnih reakcija i visoke cene. Paladijum i rodijum su dva druga plemenita metala koja se koriste. Rodijum se koristi kao katalizator redukcije, a paladijum se koristi kao katalizator oksidacije. Platina se može koristiti i za redukciju i za oksidaciju. Koriste se i cerijum, gvožđe, mangan i nikl, iako svaki ima ograničenja. Nikl nije legalan za upotrebu u Evropskoj uniji zbog njegove reakcije sa ugljen monoksidom u toksični nikl tetrakarbonil. Bakar se može koristiti svuda osim u Severnoj Americi, gde je njegova upotreba nelegalna zbog stvaranja toksičnog dioksina.

SL. 3 ilustruje još jedan poznati katalitički pretvarač 200 sa električnim grejnim elementima 214 raspoređenim u prostorima 212. Električni vodovi 216 se protežu od i dovode energiju do grejnih elemenata 214, koji mogu biti, na primer, napravljeni od nihrom žice. Primećeno je da se električni vodovi 216 takođe mogu koristiti za snabdevanje energijom grejnih elemenata 114 kao što je prikazano na SL. 1. Ovde su ploče za prekidanje 218 postavljene blizu ulaznog otvora 206 i izlaznog otvora 208. Ploče za prekidanje 218 su uključene da dodaju agitaciju protoku izduvnih gasova kroz filter 210 koji uključuje potpornu rešetku. Potporna rešetka filtera 210, slična potpornoj rešetci filtera 110 prikazanoj na SL.1, obložena je katalitičkim materijalom kako bi se maksimizirao kontakt sa toksičnim gasovima i česticama i dodatno pomogla u usporavanju protoka ovih gasova unutar katalitičkog pretvarača i omogućila grejnim elementima da barem dodatno smanje štetne gasove i čestice.

SL. 4A-4C prikazuje krajnji pogled na ploču za razbijanje 218 koja uključuje niz rupa 220 koji se proteže preko pravca protoka izduvnih gasova. Niz rupa je razbacan oko ploče 218 i naziva se pseudoslučajni uzorak. Kao što je prikazano na SL.3, ploče za prekidanje 218 su orijentisane ortogonalno na uzdužnu osu 204 spoljašnjeg omotača 202.

Sl. 5 prikazuje primer otelotvorenja katalitičkog pretvarača 300, koristan za razumevanje predmetnog pronalaska, ali nije obuhvaćen tekstom priloženih patentnih zahteva. Katalitički pretvarač 300 uključuje grejne elemente 314 raspoređene u otvore 312 potporne rešetke 310 filtera sa električnim vodovima 316 koji se protežu od njih za napajanje grejnih elemenata 314 i sekundarnih ravnih grejnih elemenata 315, 317 koji su postavljeni blizu ulaznog otvora 306 i/ili izlaznog otvora 308, pored ploča za prekidanje 318. Dodatni električni vodovi 319 snabdevaju energijom sekundarne planarne grejne elemente 315, 317. Iako su neki od različitih elemenata opisani kao ravni ili imaju posebne orijentacije, nije potrebno da ova geometrijska ograničenja budu tačna, a njihove aproksimacije su unutar opisa različitih otelotvorenja. Poremećaj normalnog, suštinski lamelarnog protoka izduvnih gasova može dovesti do poboljšanja efikasnosti katalitičkog pretvarača 300. Kao takav, uključivanjem više grejnih elemenata 314, 315, 317 i ploča za prekidanje 318, redukcija toksičnih gasova i čestica koje izlaze iz katalitičkog pretvarača je znatno smanjena.

Sekundarni grejni elementi 315, 317 se takođe mogu postaviti u blizini potporne rešetke filtera 310 pored ili na mestu blizu ulaznog otvora 306 i/ili izlaznog otvora 308. Katalitički pretvarač 300 pomaže u uništavanju i uklanjanju štetnih gasova i čestica dok prolaze kroz katalitički pretvarač 300.

Sekundarni grejni elementi 315, 317 mogu biti konfigurisani da zagrevaju unutrašnju temperaturu katalitičkog pretvarača 300 na oko 800 °C do 1200 °C što pomaže u uklanjanju štetnih gasova i čestica unutar katalitičkog pretvarača 300. Potporna rešetka filtera 310 (vidi takođe SL. 11) može biti obložena ili poprskana plemenitim metalima kako bi pomogla u održavanju unutrašnje temperature od oko 800 °C do 1200 °C i zauzvrat dodatno pomogla u uklanjanju štetnih gasova i čestice.

Sl. 6 ilustruje primer otelotvorenja katalitičkog pretvarača 400 prema pronalasku za koji se traži zahtev koji uključuje filter 410 sa potpornom rešetkom kroz koju se održava magnetno polje između ulaznog otvora 406 i izlaznog otvora 408. Ovde je katalitički pretvarač 400 poboljšan sa omotačem 402 koji delimično okružuje spoljašnji omotač 403. Mnoštvo magneta 40 nalazi se između omotača 402, 403. Kao što je prikazano na SL. 7, magneti 407 mogu imati zakrivljeni oblik da bi se približili spoljašnjoj geometriji spoljašnjeg omotača 403 i mogu biti obezbeđeni u dva seta 407', 407". Magneti 407 mogu ležati u nizu koji ima naizmenične polaritete kao što je prikazano na SL.7. Magneti 407 koji su okrenuti jedan prema drugom mogu takođe imati suprotan polaritet iako to nije potrebno. Alternativno, magneti 407 mogu imati isti polaritet i polaritet možda neće varirati duž uzdužnog pravca pretvarača 400. Suprotni polaritet okrenut jedan prema drugom će rezultirati jačim magnetnim poljem.

Primećeno je da su električni vodovi 316, 416 priključeni na kontrolnu jedinicu (vidi SL.10) 421 koja je sposobna da prelazi između grejnih jedinica 415, 417 (i 315, 317) i održava željenu temperaturu, po želji na između oko 6 do 45 ampera.

Sl. 8 prikazuje još jedan primer otelotvorenja katalitičkog pretvarača 500 predmetnog otkrića, koji je koristan za razumevanje predmetnog pronalaska, ali nije obuhvaćen tekstom priloženih patentnih zahteva, u kome je niz magneta 507 postavljen da naslanja na spoljašnji omotač 502 iznutra omotača 502. Slično drugim otelotvorenjima, grejni elementi 514 su raspoređeni u otvorima 512 potporne rešetke filtera 510 sa električnim vodovima koji napajaju grejne elemente 514 koji se protežu od grejnih elemenata 514.

SL. 9A pogled sa kraja na magnete 507 i SL. 8B prikazuje eksplodirani pogled na magnete 507. Primećeno je da može postojati magnetna šipka sa centralnim jezgrom 509 kao deo seta magneta 507. Takvo jezgro 509 nije neophodno, ali povećava mogućnost za različite rasporede polariteta magneta 507. Na primer, spoljni magneti 507 koji su okrenuti jedan prema drugom mogu imati iste ili različite polaritete, koji mogu da variraju u uzdužnom pravcu. Pored toga, jezgro magnetne šipke 509 može biti jedan komad koji se proteže od ulaznog otvora 506 do izlaznog otvora 508, sa jednim polaritetom na svakom kraju ili može biti napravljen od segmenata koji su odvojeni jedan od drugog u uzdužnom pravcu i imaju polaritet koje variraju u uzdužnom pravcu. Iako su magneti 507 prikazani kao fiksni magneti, oni takođe mogu biti elektromagneti koji se održavaju pomoću izvora struje (nije prikazano).

SL. 10 prikazuje elektronske veze katalitičkog pretvarača.

Kao što je prikazano na SL.11, temperaturni senzori 325, 425 se mogu postaviti u blizini dodatnih grejača 315, 415, 317, 417 kako bi se osiguralo održavanje odgovarajuće unutrašnje temperature.

SL. 12 prikazuje primer otelotvorenja katalitičkog pretvarača, koji je koristan za razumevanje predmetnog pronalaska, ali nije obuhvaćen tekstom priloženih patentnih zahteva, ukazujući da sekundarni grejači 315, 415, 317, 417 mogu biti postavljeni na različitim lokacijama unutar katalitičkog pretvarača i bilo koji broj sekundarnih grejača se može koristiti u zavisnosti od veličine jedinice.

SL. 13A i 13B prikazuju otelotvorenje jednog tipa dodatnog grejača 700, korisnog za razumevanje Predmetnog pronalaska, ali nije obuhvaćen tekstom priloženih patentnih zahteva, da se može umetnuti u katalitički pretvarač sa spoljašnje strane i pričvrstiti na mesto. Kao takav, grejač 600 se uklanja ako je potrebno.

SL. 14 prikazuje dodatni grejač 800 koji se može postaviti u katalitički pretvarač.

Prilikom upotrebe, katalitički pretvarač 100, 200, 300, 400, 500 je postavljen tako da gasovi koji se tretiraju teku iz ulaznog otvora 106, 206, 306, 406, 506 kroz ploče za prekidanje 318 (u nekim izvođenjima), kroz drugi grejni element 114, 214, 314, 414, 515 i ulaze u zapreminu u kojoj su podvrgnuti dodatnom zagrevanju u nekim otelotvorenjima od dodatnih grejača 317, 318 i magnetnim poljima pomoću magneta 407, 507. Dodatni grejači i/ili magnetna polja mogu da stupe u interakciju sa pojedinačnim molekulima i jonima gasova koji prolaze kroz katalitičke pretvarače i povećaju efikasnost katalitičke konverzije koja se odvija pre izlaska iz katalitičkog pretvarača.

Napominje se da pored grejača koji su uključeni u katalitički pretvarač, oni se mogu dodati postojećim katalitičkim pretvaračima

SL. 15 ilustruje pogled sklopa otelotvorenja izduvnog sistema 600 za motor sa unutrašnjim sagorevanjem koji radi na benzin. Izduvni sistem 600 generalno uključuje katalitički pretvarač 602, koji je konfigurisan da smanji emisiju izduvnih gasova i postavljen nizvodno od motora, sistem za filtriranje selektivne katalitičke redukcije (SCR) 604 koji je postavljen nizvodno od katalitičkog pretvarača 602 i povezan sa katalitičkim pretvaračem 602 pomoću cevi 606, prigušivač 608 koji je postavljen nizvodno od sistema za filtriranje selektivne katalitičke redukcije 604 i povezan sa sistemom za filtriranje selektivne katalitičke redukcije 604 pomoću cevi 610.

Kao što je prikazano na SL. 15 i 16, katalitički pretvarač 602 uključuje prvo kućište u obliku prvog omotača 612, drugo kućište u obliku drugog omotača 614 koje je obuhvaćeno prvim kućištem 612, ulaz 616 gde izduvni gasovi ulaze u prvo kućište 612 i izlaz 618 gde izduvni gasovi izlaze iz prvog kućišta 612. Unutar unutrašnje šupljine prvog kućišta 612, između ulaza 616 i izlaza 618, dva filtera, uključujući prvi filter 626 i drugi filter 628, su raspoređena sa filterima 626, 628 koji su razmaknuti jedan od drugog. Prvi filter 626 je konfigurisan da oksiduje štetne izduvne gasove i posebno ugljen-dioksid (CO2). Drugi filter 628 je konfigurisan da nastavi da filtrira/eliminiše štetne izduvne gasove uključujući, ali ne ograničavajući se na, ugljen dioksid (CO2), ugljen monoksid (CO) i azot oksid (NOx), kao i ugljovodonike (HC), i druge štetne hemikalije. Filteri mogu biti izrađeni od keramike.

I prvi filter 626 i drugi filter 628, koji se mogu sastojati, na primer, od keramike, uključuju mnoštvo otvora u obliku saća koji su obloženi 629 jednim ili više plemenitih metala i uključuju više šipki 630 koje se protežu kroz strukturu saća. Šipke 630, koje se mogu sastojati od termički obrađenog metala ili legure (npr. bakra ili čelika), protežu se uzdužno oko filtera 626, 628 tako da je jedan kraj svake šipke 630 orijentisan generalno prema ulazu 616, a drugi kraj svake šipke 630 je generalno orijentisan prema izlazu 618 katalitičkog pretvarača 602. Međutim, šipke 630 takođe mogu ili umesto njih biti postavljene da se kreću oko filtera 626, 628. Kao što je dalje objašnjeno u nastavku, šipke 630 funkcionišu da prenose toplotu u filtere 6262, 628, a zagrejana masa šipke unutar filtera 626, 628 pomaže da se održi konstantna temperatura unutar katalitičkog pretvarača 602. Dodatno, između prvog kućišta 612 i drugog kućišta 614, kao što je prikazano na SL.15A, mnoštvo magneta 632 je raspoređeno. Dok je postavljanje magneta 632 prikazano između kućišta 612, 614, magneti 632 se mogu postaviti na ili unutar oba filtera 626, 628, unutar šupljine 622 i/ili van prvog kućišta 612.

Da bi se procenio procenat kiseonika u izduvnom gasu, senzor kiseonika 620, koji komunicira sa elektronskom kontrolnom jedinicom, fiksiran je spolja na katalitički pretvarač 602 i proteže se u šupljinu 622 prvog kućišta 612, nizvodno od ulaza 616 i pre prvog filtera 626. Da bi se povećala unutrašnja temperatura katalitičkog pretvarača 602 iznad granične temperature, koristi se električni grejač 624 koji se proteže u prvu šupljinu 622 kućišta izvan drugog kućišta 614, uzvodno od prvog filtera 626. Grejač 624 je povezan sa spoljašnjim delom katalitičkog pretvarača na izvor napajanja i elektronsku kontrolnu jedinicu i radi tako da zagreva unutrašnjost katalitičkog pretvarača 602 iznad granične temperature. Grejač 624 prikazan na SL.16 uključuje namotan metalni kalem 625. Međutim, grejač 624 može imati bilo koji oblik da bi se obezbedilo unutrašnje srce katalitičkog pretvarača 602. Primećeno je da dok je grejač 624 prikazan da se proteže u katalitički pretvarač 602 na SL.15 i 16 pre filtera 626, 628, više od jednog grejača 624 može biti postavljeno da se proteže u šupljinu 622, grejač(i) 624 se mogu rasporediti unutar jednog ili više filtera 626, 628, grejač 624 može biti raspoređenih između filtera 626, 628 itd. Kao takav, postavljanje grejača 624 ne bi trebalo da bude ograničeno na otelotvorenje prikazano na slikama. Dalje se napominje da jedan ili više grejača bilo kog dizajna mogu biti postavljeni u potpunosti unutar šupljine 622 katalitičkog pretvarača 602 na bilo kojoj poziciji unutar katalitičkog pretvarača 602 unutar prvog kućišta 612 i/ili drugog kućišta 614 i/ili mogu biti fiksiran spolja na katalitički pretvarač 602 i/ili fiksirani unutar ili spolja na cev 606 koja se nalazi direktno uzvodno od katalitičkog pretvarača 602. Da bi se procenila temperatura izduvnog gasa pre izlaska iz katalitičkog pretvarača 602, toplotni senzor 630, koji je povezan sa elektronskom kontrolnom jedinicom (ECU), nalazi se blizu ulaza 616 i/ili izlaza 618.

Prilikom pokretanja motora iz hladnog starta, električni grejač 624 se istovremeno uključuje od strane elektronske kontrolne jedinice kako bi pomogao u zagrevanju unutrašnje temperature katalitičkog pretvarača 602 (tj. katalitički pretvarač se zagreva najmanje sedam minuta nakon pokretanja motora) iznad temperature izduvnih gasova i čestica. Grejač 624 može ostati uključen nakon dostizanja željene temperature ili se može isključiti i zatim ponovo uključiti ako temperatura unutar katalitičkog pretvarača 602 padne ispod granične temperature. Ovo se radi preko elektronske kontrolne jedinice koja može da prima ulazne signale od jednog ili više termometara i drugih senzora i generiše signal za kontrolu aktivnosti grejača 624. Šipke 630, koje se protežu uzdužno oko filtera 626, 628 u sklopljenom stanju unutar katalitičkog pretvarača 602, obezbeđuju cev za brži prenos toplote od grejača 624 kroz filtere 626, 628 i na taj način ubrzavaju zagrevanje unutrašnje temperature katalitičkog pretvarača 602 na željenu unutrašnju temperaturu i pomažu u održavanju željene unutrašnje temperature iznad praga preko površine filtera 626, 628 i šupljine 622 katalitičkog pretvarača 602 radi oksidacije štetnih izduvnih gasova najmanje kroz filtere 626, 628 i okolnu unutrašnju površinu.

Povećanjem unutrašnje temperature katalitičkog pretvarača 602 na temperaturu veću od normalne radne temperature katalitičkog pretvarača 602, štetne hemikalije i čestice koje su deo izduvnog gasa se oksiduju i/ili sagorevaju pre izlaska iz katalitičkog pretvarača 602 više efikasnije nego u konvencionalnom katalitičkom pretvaraču. Filteri 626, 628 pomažu u zadržavanju i/ili usporavanju protoka izduvnih gasova dok oni prolaze kroz unutrašnju šupljinu katalitičkog pretvarača 602 kroz otvore u obliku saća, a premaz filtera od plemenitog metala 629 pomaže u daljem usporavanju i ometanju protoka izduvni gasovi kroz unutrašnju šupljinu katalitičkog pretvarača 622 tako da se više štetnih izduvnih gasova može zagrejati iznad granične temperature izduvnih gasova i oksidirati i/ili sagoreti pre izlaska iz katalitičkog pretvarača 602. Granična temperatura može biti optimizovana za bilo koju datu konfiguraciju na osnovu željene količine dodatne oksidacije/sagorevanja izbalansirane sa fizičkim ograničenjima komponenti sistema 602 i drugim faktorima.

Polaritet magneta 632 pomaže daljem ometanju i usporavanju protoka izduvnih gasova i čestica dok prolaze kroz katalitički pretvarač 602 povećanjem električne struje unutar šupljine 622 katalitičkog pretvarača 602. Ometanje i usporavanje protoka izduvnih gasova i čestica omogućava zagrevanje izduvnih gasova tokom dužeg vremenskog perioda unutar šupljine 622 katalitičkog pretvarača 602 i zauzvrat dalju oksidaciju i redukciju toksičnih nusproizvoda izduvnih gasova. Pošto temperatura unutar katalitičkog pretvarača 602 može biti veoma visoka, korišćeni magneti 632 bi trebalo da budu sposobni da rade na očekivanoj maksimalnoj temperaturi bez degradacije (npr. AINiCo magneti).

Nizvodno od katalitičkog pretvarača 602 i povezan sa katalitičkim pretvaračem 603 pomoću cevi 606 je sistem selektivne katalitičke redukcije 604, koji je konfigurisan da redukuje gasove azot-dioksida (NOx) oksidacijom gasova azotdioksida i pretvaranjem u neškodljive izduvne gasove (izduvni oksid npr. azot, voda i mala količina ugljen-dioksida) koji se emituju iz izduvnog sistema 600 u okolinu bez potrebe za ugradnjom tečnog redukcionog sredstva u izduvni tok da bi se smanjila količina azot-dioksida.

Sistem selektivne katalitičke redukcije 604 kao što je prikazano na SL.

17 se sastoji od filtera 640 koji uključuje mnoštvo otvora u obliku saća pored malih rupa 642 koje su raspršene oko filtera 640. Male rupe 642 su uključene da dodatno ometaju protok izduvnih gasova sa laminarne putanje i usporavaju izlazak gasova iz sistema selektivne katalitičke redukcije 604 (vidi takođe SL. 18A). Filter 640, sličan filterima 626, 628 u katalitičkom pretvaraču 602, obložen je jednim ili više plemenitih metala 644 i uključuje više šipki za prenos toplote i stabilizacije 646 koje se protežu uzdužno kroz strukturu saća tako da jedan kraj svake šipke 646 je generalno orijentisan prema ulazu 616, a drugi kraj svake šipke 646 je generalno orijentisan prema izlazu 618. Šipke 646 se mogu sastojati od termički obrađenog metala ili legure (npr. bakra ili čelika). Drugi električni grejač 624, koji komunicira sa elektronskom kontrolnom jedinicom, proteže se u sistem selektivne katalitičke redukcije 604 uzvodno od filtera 640. Slično filterima 626, 628 katalitičkog pretvarača 602, šipke 646 i metalni premaz 644 filtera 640 sistema selektivne katalitičke redukcije 604 pomažu da se obezbedi održavanje unutrašnje temperature u filteru 640. Primećeno je da sistem selektivne katalitičke redukcije 604 uključuje jedan ili više senzora azot-dioksida koji se održavaju od strane elektronske kontrolne jedinice i koriste se za kontrolu električnog grejača 624 kako bi se osiguralo da sistem 640 funkcioniše efikasno.

Povećanjem unutrašnje temperature sistema selektivne katalitičke redukcije 604, sagoreva se više štetnih hemikalija i čestica koje su deo izduvnog gasa. Filter 640 pomaže da se uhvati i/ili usporava protok izduvnih gasova dok oni prolaze kroz unutrašnju šupljinu sistema selektivne katalitičke redukcije 604 kroz otvore saća, a premaz filtera od plemenitog metala 644 pomaže u daljem usporavanju i ometanju protoka izduvnih gasova tako da se veći deo štetnih izduvnih gasova može zagrejati iznad granične temperature (koja premašuje normalnu radnu temperaturu unutar katalitičkog pretvarača 602 bez grejača 624) i sagoreti pre izlaska iz sistema selektivne katalitičke redukcije 604. Pored šipki 646 i prevlake 644, mnoštvo magneta 646 je raspoređeno unutar filtera 640 kao što je prikazano na SL.15B, 18A i 18B.

Slično magnetima 632 u katalitičkom pretvaraču 602, polaritet magneta 646 pomaže da se dodatno ometa i usporava protok 647 izduvnih gasova i čestica dok prolaze preko filtera 640 povećanjem električne struje u blizini magneta 646 da poremeti i uspori protok izduvnih gasova i čestica što zauzvrat omogućava zagrevanje izduvnih gasova tokom dužeg vremenskog perioda u okviru sistema selektivne redukcije 604 i zauzvrat dalju oksidaciju i redukciju toksičnih nusproizvoda izduvnih gasova. Primećeno je da pored ili umesto postavljanja magneta 646 unutar filtera, magneti 646 mogu biti raspoređeni između filtera 640 i sistema selektivne katalitičke redukcije 604, i/ili spoljašnjeg kućišta sistema selektivne katalitičke redukcije 604. Pošto temperatura unutar sistema selektivne katalitičke redukcije 604 može biti veoma visoka, korišćeni magneti 646 treba da budu sposobni da rade na očekivanoj maksimalnoj temperaturi bez degradacije (npr. AINiCo magneti).

Po izlasku iz sistema selektivne katalitičke redukcije 604, preostali izduvni gasovi će teći kroz cev 610 koja povezuje sistem selektivne katalitičke redukcije 606 i u prigušivač 608. Prigušivač 608 je konfigurisan da smanji ili „priguši“ buku motora, dodatno smanji preostale štetne izduvne gasove i ohladi temperaturu izduvnih gasova. Kao što je prikazano na SL. 19 i 20, prigušivač 608 uključuje kućište 648 u kojem se nalaze jedan ili više prigušivača 650 i više ploča 652 koje su međusobno dispergovane i/ili razmaknute jedna od druge. Ploče 652, koje se mogu, na primer, sastojati od čelika, obložene su jednim ili više plemenitih metala 654 i nalaze se blizu ulaza 652 prigušivača 608. Prevlaka od plemenitog metala 654 pomaže, slično kao u katalitičkom pretvaraču 602, da izazove da tok izduvnih gasova postane turbulentan unutar kućišta 648 i da poremeti i zauzvrat usporava protok vrelih izduvnih gasova dok prolaze iz ulaza 652 od prigušivača 608 kroz kućište prigušivača 648 i izlaze iz izduvnog kućišta 648 kroz izlaz 654. Prekid izduvnih gasova unutar prigušivača 608 zbog uključivanja ploča 652 obloženih plemenitim metalom omogućava više vremena da izduvni gasovi sagore štetne emisije pre nego što izađu iz prigušivača 608 i uđu u okolinu.

SL. 21A-26 ilustruju otelotvorenje izduvnog sistema 700 za vozilo koje radi na dizel gorivo, korisno za razumevanje predmetnog pronalaska, ali nije obuhvaćeno formulacijom priloženih patentnih zahteva. Izduvni sistem 700 generalno uključuje katalitički pretvarač 702, dizel filter za čestice (DPF) 704, cev 706 koja povezuje katalitički pretvarač 702 sa dizel filterom za čestice 704, selektivnu katalitičku redukciju (SCR) sistema za filtriranje 708, cev 710 koja povezuje katalitički pretvarač 702 na sistem za filtriranje selektivne katalitičke redukcije 708, prigušivač 712 i cev 714 koja povezuje prigušivač 712 sa sistemom za filtriranje selektivne katalitičke redukcije 708.

Kao što je prikazano na SL.22, katalitički pretvarač 702 uključuje kućište 716, ulaz 718 gde izduvni gasovi ulaze u šupljinu 720 kućišta 716 i izlaz 722 gde izduvni gasovi izlaze iz kućišta 716. Senzor kiseonika je fiksiran spolja na kućište 716 i proteže se u šupljinu 720, nizvodno od ulaza 718 da proceni procenat kiseonika u izduvnom gasu. Električni grejač 724 (vidi SL.21A) proteže se u šupljinu 720 izvan kućišta 716. Grejač 724 je povezan eksterno od katalitičkog pretvarača 702 na izvor napajanja i elektronsku kontrolnu jedinicu. Grejač 724 prikazan na SL.

21A uključuje namotan metalni kalem 725. Međutim, grejač 724 može imati bilo koji oblik da bi se obezbedilo unutrašnje srce katalitičkog pretvarača 702. Da bi se procenila temperatura izduvnog gasa pre izlaska iz katalitičkog pretvarača 702, toplotni senzor se nalazi blizu ulaza 718 i/ili izlaza 722.

Kao što je prikazano na SL. 22, unutar unutrašnje šupljine 722 kućišta 716, nizvodno od grejača 724, postavljen je najmanje jedan filter 726. Filter 726 je konfigurisan da filtrira/eliminiše štetne izduvne gasove uključujući, ali ne ograničavajući se na, ugljen dioksid (CO2), ugljen monoksid (CO), azot oksid (NOx) kao i ugljovodonike (HC), čestice (PM) i druge štetne hemikalije i ostaci. Filter 726, koji se može sastojati, na primer, od keramike, obložen je jednim ili više plemenitih metala 728 i uključuje mnoštvo otvora u obliku saća. Otvori filtera 726 su konfigurisani da ometaju protok izduvnih gasova i zadržavaju čestice kako bi sprečile da se čestice emituju u okolinu. Mnoštvo šipki 730, koje se mogu sastojati od termički obrađenog metala ili legure (npr. bakra ili čelika) proteže se uzdužno kroz strukturu saća filtera 726. Šipke 730 takođe mogu ili umesto toga da se protežu oko filtera 726. Dodatno, mnoštvo magneta 732 je raspoređeno unutar kućišta 716. Magneti 732 mogu biti postavljeni u blizini ili u kontaktu sa filterom 726 i/ili unutar filtera 726.

Slično motoru koji koristi benzin, nakon pokretanja dizel motora koji koristi izduvni sistem 700 iz hladnog starta, električni grejač 724 se istovremeno uključuje od strane elektronske kontrolne jedinice (ECU) da bi pomogao u zagrevanju unutrašnje temperature katalitičkog pretvarača 702 (tj. katalitički pretvarač se zagreva najmanje sedam minuta nakon pokretanja motora) iznad temperature izduvnih gasova i čestica. Grejač 724 može ostati uključen nakon dostizanja željene temperature ili se može isključiti i zatim ponovo uključiti ako temperatura unutar katalitičkog pretvarača 702 padne ispod granične temperature. Šipke 730 su konfigurisane da ubrzaju zagrevanje unutrašnje temperature katalitičkog pretvarača 702 do željene unutrašnje temperature i pomažu u održavanju željene unutrašnje temperature najmanje kroz filter 726 i okolnu unutrašnju površinu.

Povećanjem unutrašnje temperature katalitičkog pretvarača 702, štetne hemikalije i čestice koje su deo izduvnog gasa se oksiduju i/ili sagorevaju pre izlaska iz katalitičkog pretvarača 702. Prevlaka filtera od plemenitog metala 728 pomaže da se dodatno uspori i ometa protok izduvnih gasova kroz unutrašnju šupljinu katalitičkog pretvarača tako da se više štetnih izduvnih gasova može zagrejati iznad granične temperature i sagoreti pre izlaska iz katalitičkog pretvarača 702. Magneti 732 dalje ometaju i usporavaju protok izduvnih gasova i čestica dok prolaze kroz katalitički pretvarač 702, slično magnetima 632, 634, 646 ugrađenim u izduvni sistem benzina 600, povećanjem električne struje unutar šupljine 720 od katalitičkog pretvarača 702 preko polariteta magneta 732. Ometanje i usporavanje protoka izduvnih gasova i čestica omogućava zagrevanje izduvnih gasova tokom dužeg vremenskog perioda unutar šupljine 720 katalitičkog pretvarača 702 i zauzvrat dalju oksidaciju i redukciju toksičnih nusproizvoda izduvnih gasova.

Po izlasku iz katalitičkog pretvarača 702, preostali štetni izduvni gasovi, čestice i ostaci putuju kroz cev 710 u dizel filter za čestice 704. Dizel filter za čestice 704 je dizajniran da uhvati čestice (npr. čađ) nakon što izađu iz katalitičkog pretvarača 702 i pre izlaska iz izduvnog sistema 700 i ispuštanja u okolinu. Kao što je prikazano na SL. 21B, dizel filter za čestice 704 je keramički filter koji uključuje mnoštvo otvora u obliku saća koji su konfigurisani da hvataju čestice (npr. čađ) kako bi sprečile da se čestice emituju u okolinu. Filter 704 je obložen jednim ili više plemenitih metala 736 i uključuje više šipki 738 koje se protežu kroz strukturu saća i mogu se sastojati od termički obrađenog metala ili legure (npr. bakra ili čelika). Pored toga, veći broj magneta 739 je raspoređen u najmanje jedan od unutrašnjih filtera 704, blizu ili u kontaktu sa filterom 704 i/ili unutar filtera 704.

Da bi se smanjile čestice koje su se nakupile na filteru 704 i sprečile čestice da blokiraju filter 704 i zauzvrat stvaraju protivpritisak u izduvnom sistemu 700, filter 704 se mora očistiti regeneracijom sagorevanjem čestica koje su akumuliran na filteru 704. Tipično, postoje dve vrste regeneracije, uključujući aktivnu regeneraciju i pasivnu regeneraciju gde je temperatura oksidacije čestica smanjena, što omogućava automatsku regeneraciju tokom redovnog rada vozila, obično dodavanjem prekursora katalizatora u gorivo ili filter. Ovde, dizel filter za čestice 704 koristi aktivnu regeneraciju. Međutim, za razliku od postojećih sistema regeneracije, grejač 740, koji komunicira sa elektronskom kontrolnom jedinicom, postavljen je uzvodno od filtera 704 i koristi se u kombinaciji sa šipkama 738, metalnom prevlakom 736 i magnetima 739 raspoređenim unutar filtera 704 kako bi se povećala električna struja (magneti), omeo protok izduvnih gasova i čestica (prevlaka) i podigla temperaturu filtera 704 (šipke) i zauzvrat podigla temperaturu čestica koje su zarobljene na i unutar filtera kako bi oksidisale čestice i stvorile gasoviti nusprodukt (tj. CO2). Pored toga, procenat azot-dioksida u izduvnom gasu se smanjuje i pretvara u azot-monoksid. Ovaj hemijski proces se stalno ponavlja tako da se filter 704 neprekidno čisti i ne zahteva održavanje. Kao takva, nema potrebe za daljom pomoći kod regeneracije, na primer, uz pomoć sistema za upravljanje motorom.

Nizvodno od dizel filtera za čestice 704 u dizel izduvnom sistemu 700 je sistem selektivne katalitičke redukcije 708, koji je, slično sistemu selektivne katalitičke redukcije 604 u izduvnom sistemu benzina 600, konfigurisan da redukuje gasove azot-dioksida njihovim oksidacijom i pretvaranjem u bezopasne emisije izduvnih gasova (npr. azot, vodu i malu količinu ugljen-dioksida) koje se emituju iz izduvnog sistema 700 u okolinu bez potrebe za uvođenjem tečnog redukcionog agensa u izduvni tok.

Sistem selektivne katalitičke redukcije 708 se sastoji od filtera 742 koji uključuje mnoštvo otvora u obliku saća 744 i malih rupa 746 dispergovanih oko filtera 742. Filter 742 je obložen jednim ili više plemenitih metala 748, uključuje više šipki 750 koje se protežu kroz strukturu saća i mnoštvo magneta 747 koji su raspršeni oko filtera 742.

Električni grejač 749, koji komunicira sa elektronskom kontrolnom jedinicom, proteže se u sistem selektivne katalitičke redukcije 708, uzvodno od filtera 742. Grejač 749 je konfigurisan da podigne unutrašnju temperaturu sistema selektivne katalitičke redukcije 708 iznad praga zajedno sa šipkama 750 i metalnom prevlakom 748 kako bi se obezbedilo da unutrašnja temperatura preko filtera 742 i okolne unutrašnje površine bude veća od temperature preostalih izduvnih gasova i čestica i održava se kako bi se dodatno smanjio procenat gasova azot-dioksida dok putuju kroz filter 742. Male rupe 746 i magneti 747 su uključeni da pomognu u daljem ometanju protoka izduvnih gasova dok putuju unutar sistema selektivne katalitičke redukcije 708 kako bi se obezbedilo više vremena za oksidaciju i/ili sagorevanje izduvnih gasova dok prolaze kroz grejni sistem 708 pre izlaska. Primećeno je da sistem selektivne katalitičke redukcije 706 uključuje jedan ili više senzora azotdioksida da bi se obezbedilo da sistem 706 funkcioniše efikasno.

Po izlasku iz sistema selektivne katalitičke redukcije 706, preostali izduvni gasovi će teći kroz cev 714 do prigušivača 712. Prigušivač 712 je identičan prigušivaču 608 za izduvni sistem benzina. Kao što je prikazano na SL. 25 i 26, prigušivač 712 uključuje kućište 752 u kome se nalaze jedan ili više prigušivača 754 i više ploča 756 koje su međusobno dispergovane i/ili razmaknute jedna od druge. Ploče 756, koje se mogu, na primer, sastojati od čelika, obložene su jednim ili više plemenitih metala 758. Prevlaka od plemenitog metala 758 pomaže da se poremeti protok izduvnih gasova unutar kućišta 752 tako da oni postanu turbulentni, što zauzvrat usporava protok vrućih izduvnih gasova dok oni prolaze iz ulaza 760 prigušivača 712 kroz i izlaze iz kućište prigušivača 752 kroz izlaz 762. Poremećaj izduvnih gasova unutar prigušivača 712 usled uključivanja ploča obloženih plemenitim metalom 756 omogućava izduvnim gasovima i česticama više vremena u prigušivaču 712 da izgore i/ili oksidiraju pre nego što izađu iz prigušivača 712 i uđu u životnu sredinu.

SL. 27 ilustruje izduvni sistem 800 za aparat za sagorevanje uglja, uređaj ili slično. Izduvni sistem 800 uključuje kućište 802. Sekventivno, unutar kućišta 802 nalazi se prvi sistem filtracije 806 selektivne katalitičke redukcije direktno nizvodno od ulaza 804, prvi električni grejač 808, drugi sistem za filtriranje selektivne katalitičke redukcije 810, drugi grejač 812 i drugi filter 813 sa strukturom saća. Pored toga, raspršeno oko unutrašnjosti kućišta 802, blizu unutrašnjeg bočnog zida nalazi se mnoštvo magneta 815. Napominje se da su dizajn i svojstva sistema selektivne katalitičke redukcije filtracije 806, 810 i grejača 808, 812 isti kao oni o kojima se raspravljalo gore u pogledu izduvnih sistema za benzin i dizel 600, 700 i kao takvima su ugrađene iste karakteristike referencama kao deo izduvnog sistema uglja 800.

Nizvodno od izduvnog sistema 800 na SL. 27 je prvi električni ventilator 814, mnoštvo filtera 816 koji uključuju strukturu saća 817 (vidi detalje na SL.27A i 27B), kanale 817 koji usmeravaju nesagorele čestice (npr. ugalj) u kantu za otpad 818 u kojoj se nesagorele čestice odlažu, dodatni metalni sistem za filtriranje 820, drugi električni ventilator 822 i dimnjak 824 kroz koji čisti gasovi izlaze u okolinu.

SL. 28 prikazuje izduvni sistem 900 za motocikl. Kao što je prikazano, prvi sistem filtracije 902 selektivne katalitičke redukcije je postavljen unutar izduvne cevi 904, a električni grejač 906 i drugi sistem filtracije 908 selektivne katalitičke redukcije su raspoređeni unutar izduvnog kućišta 909. Kao što je prikazano na SL.

28, grejač 906 je postavljen tako da se proteže unutar kućišta 909 blizu ulaza 912 kućišta 908 sa drugim sistemom filtracije 908 selektivne katalitičke redukcije koji se nalazi nizvodno od grejača 906. Grejač 908 je konfigurisan da radi koristeći željeni napon (npr.6-45 ampera) vozila.

Sistemi selektivne katalitičke redukcije filtracije 902, 908, poput sistema selektivne katalitičke redukcije filtracije 604, 708, 806, 810 o kojima je bilo reči gore, konfigurisani su da redukuju gasove azot-dioksida oksidacijom gasova azotdioksida i pretvaranjem ih u bezopasne okside koji se emituju izduvnim gasovima iz izduvnog sistema 900 i u okolinu bez potrebe za uvođenjem tečnog redukcionog sredstva u sisteme selektivne katalitičke redukcije filtracije 902, 908.

Sistemi selektivne katalitičke redukcije 902, 908, respektivno, uključuju filter 914, 915 koji ima više otvora u obliku saća obloženih jednim ili više metala 916, 917, više šipki 918, 919 koji se sastoje od metala ili legure koji se protežu uzdužno kroz strukturu saća i mnoštvo magneta 920, 921. Primećeno je da bi šipke 918, 919 mogle umesto toga ili dodatno da se protežu oko filtera 914, 915. Šipke 918, 919 i metalni premaz 916, 917 pomažu da se obezbedi održavanje unutrašnje temperature kroz filtere 914, 915. Magneti 920, 921 su raspoređeni unutar filtera 914, 915 kako bi pomogli, svojim polaritetom, da dodatno ometaju i usporavaju protok izduvnih gasova i čestica dok prolaze preko filtera 914, 915 povećanjem električne struje u blizina magneta 920, 921 da bi se omogućilo zagrevanje izduvnih gasova tokom dužeg vremenskog perioda unutar svakog odgovarajućeg sistema selektivne redukcije 902, 908 i zauzvrat dalju oksidaciju i redukciju toksičnih nusproizvoda izduvnih gasova. Napominje se da pored ili umesto postavljanja magneta 920, 921 unutar filtera 914, 915, magneti 920, 921 mogu biti raspoređeni pored filtera 914, 915 i/ili spoljašnji svaki odgovarajući sistem selektivne katalitičke redukcije 902, 908 kućišta.

Dalje se primećuje da dok su prikazana dva sistema selektivne katalitičke redukcije 902, 908, izduvni sistem 900 može uključivati samo jedan sistem selektivne katalitičke redukcije 908 u kućištu 909.

SL. 29 prikazuje izduvni sistem 1000 za kosilicu. Kao što je prikazano, električni grejač 1002 i sistem za filtriranje selektivne katalitičke redukcije 1004 su raspoređeni unutar izduvnog kućišta 1006. Grejač 1002 je postavljen tako da se proteže unutar kućišta 1006 uzvodno unutar kućišta 1006 sa sistemom za filtriranje selektivne katalitičke redukcije 1004 koji se nalazi nizvodno od grejača 1002. Grejač 1002 je konfigurisan da radi koristeći željeni napon (npr. 6-45 ampera) vozila. Napominje se da ukoliko kosilica i/ili druga mašina ne rade na bateriju, toplotu bi mogao da obezbedi motor umesto korišćenja grejača.

Sistem selektivne katalitičke redukcije filtracije 1004, poput sistema selektivne katalitičke redukcije filtracije o kojima je bilo reči gore, konfigurisani su da redukuju gasove azot-dioksida oksidacijom i pretvaranjem u bezopasne izduvne emisije koje se emituju iz izduvnog sistema 1000 u okolinu bez potrebe za uvođenjem tečno-redukcionog sredstva u sistem selektivne katalitičke redukcije filtracije 1004. Sistem selektivne katalitičke redukcije 1004 uključuje filter 1008 koji ima više otvora u obliku saća, obložen je jednim ili više plemenitih metala 1010, uključuje više šipki 1012 koje se sastoje od metala ili legure koje se protežu uzdužno kroz strukturu saća i mnoštvo magneta 1014 raspoređenih unutar filtera 1008. Grejač 1002, šipke 1012, metalni premaz 1010 i magneti 1014 obavljaju istu(e) funkciju(e) kao što je gore diskutovano u pogledu izduvnih sistema 600-900. Napominje se da pored ili umesto postavljanja magneta 1014 unutar filtera 1008, magneti 1014 mogu biti raspoređeni pored filtera 1008 i/ili izvan kućišta 1006 izduvnog sistema 1000.

SL. 30 prikazuje izduvni sistem 2000 za mašine koje ne rade na baterije koje koriste fosilno gorivo. Kao što je prikazano, sistem selektivne katalitičke redukcije filtracije 2002, koji ne koristi tečno redukciono sredstvo, uključuje filter 2004 koji je postavljen unutar kućišta 2003 i koji ima više otvora u obliku saća, obložen je jednim ili više plemenitih metala 2006, uključuje mnoštvo šipki 2008 koje se sastoje od metala ili legure koje se protežu uzdužno kroz strukturu saća i više magneta 2010 raspoređenih unutar filtera 2004. Šipke 2008, metalni premaz 2006 i magneti 2010 obavljaju istu(e) funkciju(e) kao što je gore opisano u pogledu izduvnih sistema 600-1000 s tom razlikom u odnosu na sistem 2000 što se elementi ne zagrevaju unutar kućišta 2003. Primećuje se da pored ili umesto postavljanja magneta 2010 unutar filtera 2004, magneti 2010 mogu biti raspoređeni pored filtera 2004 i/ili spolja u odnosu na kućište 2003 izduvnog sistema 2000.

Prethodni opis i prateći crteži ilustruju principe, primere otelotvorenja i načine rada predmetnog pronalaska. Međutim, predmetni pronalazak ne treba tumačiti kao ograničen na posebna otelotvorenja koja su ovde otkrivena. Shodno tome, gore opisana otelotvorenja i prateći crteži treba da se smatraju ilustrativnim, a ne restriktivnim.

_____________________

Claims

PATENTNI ZAHTEVI

1. Katalitički pretvarač (400; 602), koji sadrži:

spoljni omotač (402; 614) razgraničen na ulaznom otvoru (406; 616) i izlazni otvor (408; 618);

najmanje jedan grejač (415, 417; 624) postavljen unutar spoljašnjeg omotača koji je konfigurisan da zagreva toksične gasove i čestice koje ulaze u katalitički pretvarač i redukuje navedene gasove i čestice pre nego što pomenuti gasovi i čestice izađu iz katalitičkog pretvarača;

drugi omotač (403; 612) udaljen od spoljašnjeg omotača; i

mnoštvo magneta (407; 632) raspoređenih između spoljašnjeg i drugog omotača.

2. Katalitički pretvarač (400; 602) prema patentnom zahtevu 1, naznačeno time što je grejač (415, 417; 624) mnoštvo grejača.

3. Katalitički pretvarač (400; 602) prema patentnom zahtevu 2, naznačeno time što je veći broj grejača raspoređen u spoljašnjem omotaču (402; 614) sa prvim grejačem postavljenim blizu ulaznog otvora i drugim grejačem postavljenim blizu izlaznog otvora.

4. Katalitički pretvarač (400; 602) prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, koji dalje sadrži ploču za prekidanje postavljenu pored najmanje jednog grejača (415, 417; 624).

5. Katalitički pretvarač (400; 602) prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, koji dalje sadrži filter (410; 626, 628) raspoređen unutar spoljašnjeg omotača između ulaznog otvora (406; 616) i izlaznog otvora (408; 618) koji je najmanje jedan od obloženih i poprskanih plemenitim metalima da bi se pomoglo u održavanju unutrašnje temperature katalitičkog pretvarača.

6. Katalitički pretvarač (400; 602) prema patentnom zahtevu 5, naznačeno time što je filter (410; 626, 628) u obliku saća.

7. Katalitički pretvarač (400; 602) prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, naznačeno time što su magneti (407; 632) elektromagneti.

8. Izduvni sistem koji sadrži katalitički pretvarač (400; 602) prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva.