[發明專利]降低排放的燃燒

無效

• 申請號: 200680008907.6
• 申請日: 2006-01-19
• 公開（公告）號: CN101175903A
• 公開（公告）日: 2008-05-07
• 發明（設計）人: 巴里·斯普拉格
• 申請（專利權）人: 克林迪塞爾技術公司
• 主分類號: F01N3/00
• 分類號: F01N3/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 宋莉;賈靜環

背景技術

本發明涉及一種用于降低不完全燃燒產生的類型的污染物例如微粒、未燃燒的烴和一氧化碳的排放，同時避免提高NO₂的生成的新方法。

柴油機相對于奧托型發動機具有許多重要的優點。其中有燃料經濟性、容易維修和長壽命。但是，從排放的角度來看，相對于它們的火花點火對應物，它們存在更嚴重的問題。排放問題涉及微粒物質(PM)、氮的氧化物(NO_x)、未燃燒的烴(HC)和一氧化碳(CO)。術語NO_x用于描述氮的氧化物的各種化學物質，尤其包括一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO₂)。NO受到了關注，因為據信其在日光和烴的存在下經過一系列反應而經歷了被稱為光化學煙霧形成的過程，且其是酸雨的主要貢獻者。另一方面，NO₂具有作為氧化劑的高強力且是強肺部刺激物。微粒(PM)也與呼吸問題相關。當進行發動機運行改進以降低柴油機中的微粒和未燃燒的烴時，NOx的排放趨于增加。

已提出采用后處理設備，如柴油機微粒過濾器(DPF)和柴油機氧化催化劑(DOC)，來降低來自柴油機的微粒以及氣態的烴和一氧化碳的排放。這些設備在較老的發動機中承受著極大的壓力并且在較新的發動機中需要功效的改進。所有情形中，它們是都昂貴的，這主要是由于有效性所需要使用的貴金屬的成本。期望降低DPF設備的成本和/或改進它們的功效。

本領域已意識到，NO₂作為強氧化劑在燃燒柴油機微粒中起著有益的作用。Cooper等人在美國專利US4,902,487中通過使用在未催化的DPF上游的重度催化的DOC而實施了這樣的反應。重度催化的DOC將廢氣中存在的NO轉化為NO₂，該NO₂氧化了碳微粒以幫助過濾器再生。作為該專利實施例2中的第一種成分，采用了常規陶瓷整體料負載的催化劑，含有大約80g/ft³?Pt。所報道的鉑的通常加載量為DOC體積的30～90g/ft³。最近，該設備的制造商已介紹了采用重度催化的DPF來幫助低溫再生的系統。目前報道的總的貴金屬加載量為90～120g/ft³。該途徑的結果是，大量的過量NO₂排出該系統。NO₂是強肺部刺激物且已由MSHA限制了廢氣中的濃度并且CARB建議濃度上限為廢氣氮的氧化物的20％。但是，盡管存在鉑成本高和NO₂排放的相關問題，在這類系統中，本領域發現必須采用高的鉑加載量以實現令人滿意的再生。

已采取另一商業措施來改進Cooper型煙灰過濾器的再生，并且產生高NO₂排放以及通過使用鈰或鐵燃料添加劑來幫助DPF再生。參見Blanchard等人的美國專利US6,767,526，其采用DOC與DPF或者單獨的DPF，具有固定的鉑加載量，所述鉑加載量是未被具體規定的、足以將NO氧化為NO₂的濃度。其并未解決與Cooper系統相關的鉑高成本或者NO₂排放的不利影響。

另一商業測試過的系統采用在新的絲網過濾器上游的DOC，但是需要在廢氣中形成高NO₂的重度催化的DOC，以使未催化的絲網過濾器再生。參見，例如，EP1350933。

在美國專利US6,023,928中，Peter-Hoblyn和Valentine描述了具有DOC或DPF的鉑FBC，和或，具有催化的或未催化的DPF的Pt/Ce，但是并未描述使鉑加載量最小化或NO₂的降低。

需要一種系統，其提供了良好的PM降低，同時使NO₂的產生和排放最小化。

發明內容

本發明的目的是提供一種系統，其通過催化廢氣處理提供良好的PM降低，同時使NO₂的排放最小化。

本發明的另一目的是提供一種系統，其可以通過降低對鉑催化劑的需求來降低系統成本，同時保持NO₂作為DPF中煙灰氧化的助劑的明顯益處。

本發明的又一目的是提供一種有效的柴油機微粒降低系統，其提供了良好的PM降低功效，同時使貴金屬的使用最小化和降低了從廢氣裝置中排出的NO₂的量。

本發明的再進一步目的是提供一種配方控制系統，其是耐用的且可以在低廢氣溫度下氧化煙灰而無需經常清潔。