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三元触媒コンバーター用Continental Ring触媒

Posted by isahora
6 Jun 2019 0 comments

continental ring catalyst

Continentalは、小型ターボガソリンエンジン向けの革新的な排出ガス制御ソリューションを提供するために、第37回ウィーンモーターシンポジウムを選択しました。リアルドライビングエミッション法の導入には、この広く使用されているエンジンコンセプトの車両が必要になります。これにより、あらゆる運転状況において、厳密な窒素酸化物(NOx)制限を満たすことができます。

これは、非常に広い範囲のエンジン動作条件にわたって効率的なNOx低減を要求することによって新たな課題を提起する。現在のテストサイクルでは「ただ」というわけではありません。しかしながら、今日の既存の密結合触媒コンバーターは、ラムダ分布におけるさらなる改良に対してほとんど利益をもたらさない。一方、米国では、LEV III SULEV 30規格で、2025年までにフリート平均の窒素酸化物排出量を70%削減することが定められています。

「NOx排出量に関するRDEとSULEV 30の法律を満たすためには、三元触媒コンバーターは100%に近い変換率を達成しなければなりません。コンチネンタル航空のパワートレイン部門の燃料・排気管理ビジネスユニット担当副社長であるMarkus Distelhoff博士は、次のように述べています。 「当社のLS微細構造金属箔と組み合わせた革新的なリング触媒は、この要件を満たす上で重要な役割を果たします。」

NOx削減:チャンスを逃さずに

今日の高性能三元触媒コンバータは、すでに99%のNOx低減率を達成しています。しかし、それだけではまだ十分とは言えず、さらなる効率化を目指す必要があります。小型ターボチャージャーガソリンエンジンの場合、これには2つの課題があります。第一に、排気ガス組成における気筒間のばらつきは、空燃比(ラムダ値)が理想値から外れる可能性があることを意味する。 NOx変換に悪影響を及ぼす。その目的は、流れの混合によって、そのような気筒が排気ラムダに及ぼす影響を回避することでなければならない。しかしながら、これは密結合触媒コンバータの場合には困難である。確かに、触媒コンバーターへのダウンパイプは十分な長さではありません。これが、多くの新しい自動車が現在、残りの窒素酸化物排出量を変換するための床下触媒を備えている理由です。この解決策は、重量が増し、排気背圧が高くなるという代償がある。

第二に、運転状況によっては、触媒コンバータが安定した均一なNOx変換率を達成する能力が、ターボチャージャシステムによって悪影響を受ける可能性があります。これは、一定のエンジン回転数を超えるとタービンバイパスバルブ(ウェイストゲート)を開くと、流量分布に影響があるためです。排気流が不均一になります。これは、触媒コンバータの局所的な経年劣化を早め、NOx還元性能を低下させる可能性がある。


リング触媒の利点

Continentalが開発した直結環状触媒コンバーターは、ターボチャージャー付きガソリンエンジンのほぼ完全なNOx変換をサポートします。
Continentalは、これら2つの課題を解決する革新的なソリューションを開発しました。リング触媒。リング触媒のコアを貫通してそれに沿ってずっと延びる内部管は、より良好な排気流混合を可能にするために必要な追加の長さを提供する。このパイプの端で、ガスは180°方向を変えられます。そのとき初めて、それは触媒の触媒的に活性な部分を通って流れ、それはスリーブのように内側パイプを囲む。
このようにして、環状触媒は、触媒の全長を延ばすことなく流路を延ばす。これにより、触媒をエンジンの近くに配置できるので、NOx排出量を変換するために着火温度に達するのに必要な時間が増加することはありません。 「この設計では、ターボチャージャーのウエストゲートガスからのスワール効果が、実際には内部パイプでの排気の混合を助けます。」

触媒コンバーターのコアは、Continentalが開発した材料である「LS」の金属箔でできています。このフォイルまたは基板内の縦方向構造(= LS)は、排気ガス中により大きな乱流を生じさせる。これは、窒素酸化物と触媒的に被覆された基材との間のより良好な接触を確実にし、より高い変換効率をもたらす。
リング触媒の活性部分は、コンチネンタルの革新的なLS金属基板から作られています。この材料の長手方向の構造は、排気流中にミクロレベルの乱流を発生させ、それが窒素酸化物を触媒被覆触媒壁の方へより効果的に導くのを助け、そこでそれらは変換される。

出典:カーエンジニア