[發(fā)明專利]用于柴油燃料燃燒后處理系統(tǒng)的排放控制系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110350419.6
• 申請日: 2003-10-16
• 公開（公告）號: CN102505981A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: G·H·金瑟;J·W·羅斯;D·M·胡曼;S·D·斯瓦布
• 申請（專利權(quán)）人: 雅富頓無形化學(xué)有限責任公司
• 主分類號: F01N9/00
• 分類號: F01N9/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 鄒雪梅;劉健

本申請為一項發(fā)明專利申請的分案申請，其母案的申請日為2003年10月16日、申請?zhí)枮?00310101437.6、發(fā)明名稱為“柴油燃料燃燒后處理系統(tǒng)的排放控制系統(tǒng)”。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種燃料添加劑的使用，該燃料添加劑用于保護和改善燃燒排氣流后處理系統(tǒng)的工作性能。包括一種或幾種錳化合物的添加劑能夠作為燃料的一部分被導(dǎo)入到一燃燒室中，或單獨或與燃料一起被注入到燃燒排氣流中。然后該添加劑將會提高后處理系統(tǒng)的工作性能，后處理系統(tǒng)包括，例如，具有催化的過濾器和連續(xù)再生技術(shù)柴油機微粒物過濾器的那些。

背景技術(shù)

眾所周知，在汽車工業(yè)或在燃燒碳氫化合物燃料的任何工業(yè)中，采用了各種各樣的方法來減少排氣管(或煙窗)排氣流的排放。例如，為減少來自火花點火式發(fā)動機的排氣流排放，最常用的方法就是通過對空氣-燃料的比例和點火時間進行精確的控制。通過最有效的設(shè)置延遲點火時間減少了HC和NO_X的排放，然而點火時間的過分延遲反而增加了CO和HC的輸出。提高發(fā)動機速度，HC的排放量將減少，但是隨著負荷的增高，NO_X的排放量也增高。通過升高冷卻劑的溫度來減少HC的排放量，卻導(dǎo)致NO_X排放量的增高。

通過排氣后處理系統(tǒng)處理來自燃燒過程中流出物流的方式來減少排放量也是已知的。該流出物包括各種化學(xué)物質(zhì)和化合物，它們中的一些可以由催化劑轉(zhuǎn)化為其它的化合物或物質(zhì)。例如，在排氣后處理中采用三效催化劑和一貧NO_X收集器也是已知的。其它催化和非催化方法也是已知的。

熱反應(yīng)凈化器是非催化裝置，該裝置依靠均相的本體氣體反應(yīng)來氧化CO和HC。然而，在熱反應(yīng)凈化器中，大部分的NO_X沒有受到影響。通過提高排氣流的溫度(即采取減小的壓縮比或延遲時間)或通過提高排氣流的可燃性(富混合物)來增加反應(yīng)。通常需要用1500°F(800℃)或更高的溫度來提高峰值效率。通常，發(fā)動機在濃混合氣運轉(zhuǎn)時釋放出1％的CO，并且空氣也被注入到排氣中。當所需的設(shè)置急劇地降低燃氣效率時，熱反應(yīng)凈化器很少被使用，

催化系統(tǒng)能夠減少NO_X并且還能氧化CO和HC。然而需要提供一用于NO_X處理的還原環(huán)境，該環(huán)境從化學(xué)的角度出發(fā)需要一比恰當?shù)陌l(fā)動機空氣-燃料比例更濃的空氣-燃料比例。可以使用雙床轉(zhuǎn)換器，其中空氣被注入到第二級處以氧化CO和HC。雖然是有效的，但這個過程導(dǎo)致降低的燃料經(jīng)濟指標。

單級三效催化器(TWC’s)被廣泛地使用，但是它們需要相當精確的燃料控制才能保證高效率。僅僅只有在非常接近的化學(xué)計量比下，對所有三種污染物來說效率才會高，對化學(xué)計量任意一邊的偏差都能造成碳氫化合物和一氧化碳或NO_X排放量增加。這種TWC系統(tǒng)可以采用，例如，氧化鋯或氧化鈦排氣氧傳感器或其它類型的排氣流傳感器和一反饋電子控制系統(tǒng)，用于維持所需要的接近于化學(xué)計量比的空氣-燃料比例。

催化劑載體床可以是小球和蜂巢(例如整體式的)。適當?shù)倪€原材料包括釕和銠，而氧化材料則包括鈰，鉑和鈀。

柴油機系統(tǒng)對排放控制提出了一系列不同的要求。用于減少顆粒物和HC的方法包括，燃料的噴射和空氣運動最佳化，在不同的負載下使燃料有效地霧化，對燃料噴射時間的控制，使燃燒室內(nèi)的附加損失最小化，減小囊體積或減少用于直接噴射的閥蓋孔噴嘴的數(shù)量，降低潤滑油的分配，和使發(fā)動機快速加熱。

就后處理而言，柴油發(fā)動機通常貧燃，因此在排放的氣體中通常會含有過量的氧氣。因此，用常用的三效催化器來還原NO_X是不可行的。通過采用選擇性的催化還原以及采用貧NO_X的催化劑，例如那些包括沸石催化劑或例如銥的金屬，或者采用將NO催化熱分解為0₂和N₂的方法將NO_X從柴油機排氣流中除去。

柴油機顆粒物收集器已經(jīng)被發(fā)展為采用陶器的或金屬的過濾器，例如被催化的柴油機顆粒物過濾器(C-DPFs)和連續(xù)再生技術(shù)柴油機顆粒物過濾器(CRT-DPFs)。熱和催化的再生能將被存儲的物質(zhì)燒盡。目前在討論中的新顆粒物的標準可能使這種收集器成為必需。包括硫和芳香族成分的燃料組合物和潤滑油的燃燒增加了顆粒物的排放。針對那些對顆粒物的有機部分進行非常有效氧化作用的柴油機的催化劑已經(jīng)得到發(fā)展。