[發明專利]用于減少氧化氮的耐硫廢氣后處理體系

有效

• 申請號: 200910134136.0
• 申請日: 2009-04-13
• 公開（公告）號: CN101555820A
• 公開（公告）日: 2009-10-14
• 發明（設計）人: A·多林
• 申請（專利權）人: 德國曼商用車輛股份公司
• 主分類號: F01N3/28
• 分類號: F01N3/28;F01N3/10
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 石克虎;林 森

技術領域

本發明的主題是根據權利要求1的前序部分的用于在以空氣過量操作的內燃機中進行廢氣后處理的裝置，所述內燃機是例如具有直接噴油裝置(Direkteinspritzung)的柴油發動機和快燃發動機。

背景技術

為了遵守法定的廢氣限值，目前幾乎所有以空氣過量操作的內燃機都配備有催化操作的后處理系統例如

-NO_x-存貯催化器(NO_x-Speicherkatalystor)

-SCR催化器或者

-顆粒過濾器。

在使用NO_x-存貯催化器的情況下，常常在超化學計量和欠化學計量燃燒之間轉換。在貧乏(mager)操作階段，氧化氮以硝酸鹽形式存儲，所述硝酸鹽在富饒(fett)操作階段借助一氧化碳和烴被還原為氮氣。所述作為硝酸鹽存儲經歷NO₂(über)，在存儲組分(例如鋇和鈣)上以硝酸鹽形式存儲。

然后，經存儲的硝酸鹽在富饒操作階段借助一氧化碳、烴(HC)和氫在鉑和/或釕作為活性成分上轉化。

對于該方法所需的NO₂在大多情況下含鉑的NO氧化催化器和/或含鉑的NO_x-存貯催化器上從來自發動機釋放的一氧化氮借助在廢氣中所含的氧形成。

該NO-氧化的問題在于在高溫下最高可實現的NO₂含量受到熱動力學限值。這導致，與其它廢氣催化器(Abgaskatalysator)不同，所需的轉化率()，在低溫時升高后，又在高溫時下降，并形成無凸起的平臺狀的轉化率最大值。

為最小化細顆粒(Feinstoffpartikel)可在發電廠領域及汽車中使用所謂的顆粒分離器(Partikelabscheider)或顆粒過濾器。汽車中應用的帶有顆粒分離器的典型裝置例如在EP1072765A1中有所描述。這類裝置與帶有顆粒過濾器的裝置的差別在于顆粒分離器的通道直徑明顯大于所存在的最大顆粒的直徑，而在顆粒過濾器中該過濾器通道的直徑在顆粒直徑的范圍內。由于這種差別，顆粒過濾器有被堵塞的危險，這增加廢氣的背壓并降低發動機功率(Motorleistung)。帶有顆粒過濾器的裝置和方法參見EP0341832A2。上述的兩種裝置或方法的特征在于，在每一情形下安裝在顆粒分離器或顆粒過濾器上游的氧化催化器(至少一種含鉑作為活性物質的催化器(Katalysator))也借助于還含有的殘余氧將廢氣中的一氧化氮氧化成二氧化氮，所述二氧化氮進而在顆粒分離器或顆粒過濾器中與碳顆粒反應成CO、CO₂、N₂和NO。以此方式進行沉積的固體顆粒的連續除去，例如在其它裝置中必須復雜進行的再生循環(Regenerationszyklen)由此得以避免。

為滿足未來生效的廢氣規定，需同時使用減少氧化氮排放的裝置以及減少固體顆粒排放的裝置。

如上所述，為了將氧化氮存儲在NO_x-存貯催化器所需的NO₂本身在絕大多數含鉑的NO-氧化催化器和/或含鉑的NO_x-存貯催化器上形成。然而，在實際發動機操作中，存在NO_x-存貯催化器被在燃料和/或發動機油()中存在的硫硫化的問題。通過燃燒由這種硫形成SO₂，其在下游連接的NO-氧化催化器中被氧化為SO₃。

其中已經表明，所形成的SO₃的數量和所形成的NO₂的數量彼此存在直接關聯，這意味著其中形成大量的NO₂的催化器，同時產生大量的SO₃。所形成的SO₃與NO_x-存貯催化器的存貯組分形成非常穩定的硫酸鹽，這導致NO_x存貯能力的顯著下降和由此導致催化器效率的下降。

催化器的再生可以通過將廢氣溫度主動提高到超過900℃實現，但是這會導致NO_x-存貯催化器的熱損害。此外，溫度升高伴隨著燃料消耗的提高。

發明內容