[发明专利]用于净化柴油发动机的排出气体的方法

说明书

本申请是申请日为2009年12月16日、申请号为200980157185.4、发明名称为“用于净化柴油发动机的排出气体的方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及来自柴油发动机的排出气体的净化。从排出气体中去除微粒、未完全燃烧的烃类、碳氧化物、CO以及氮氧化物、NO_X。

本发明具体涉及一种净化方法，其包括用于过滤器再生的有效但简单的方法。

背景技术

用于排出气体净化的方法已经公知。US6863874中描述了一种方法，其中通过在过滤器之后进行氧化来去除排出气体中的杂质，其中烟灰被二氧化氮和氧气氧化。进一步在下游，将还原剂喷射进入NO_X吸附器，并且随后安装三元催化剂或用于选择性还原的催化剂。

US6696031中公开了另一个过程，其中杂质是通过氧化、过滤以及选择性催化还原(SCR)来去除的。将氨喷射到氧化剂或SCR的上游并且进一步在该上游安装预氧化催化剂，烃类可被引入所述预氧化催化剂中。计算机必须控制这两股氨流。

通过US6871489的方法使气体穿过氧化催化剂、配备旁通装置的冷却器、包括尿素喷射的SCR部分、穿过加热器并最后穿过柴油微粒过滤器来去除来自排出气体的杂质。以此方式，必须通过提高过滤器的温度使过滤器再生，所述过滤器温度的提高通过增加来自加热器的热量输出来实现。

这些过程不仅复杂、耗能或具有低的尿素分解速度，同时在发动机冷起动时具有缓慢的NO_X催化还原作用。

发明内容

本发明的总体目的是提供一种净化过程，所述净化过程有效地去除来自排出气体的颗粒、未完全燃烧的烃类、碳氧化物、CO和氮氧化物、NO_X并且再生过滤器，同时又非常简单。

本发明提供一种用于在系统中净化柴油发动机的排出气体的方法，所述系统包括用于选择性催化还原的器件以及柴油微粒过滤器，所述柴油微粒过滤器优选地至少由催化层部分覆盖并且安装在用于选择性催化还原的器件的下游。用于催化氧化的器件安装在用于选择性催化还原的器件的上游和/或安装在用于选择性催化还原的器件与催化柴油微粒过滤器之间。用于喷射受控量的还原剂的器件安装在用于选择性催化还原的器件的入口，并且用于喷射受控量的烃类的器件安装在催化氧化器件的入口。

本发明提供如下配置：催化柴油微粒过滤器通过关闭还原剂喷射而被动再生，并且催化柴油微粒过滤器通过打开至少一个用于催化氧化的器件的烃类入口喷射以及可选地关闭还原剂喷射而主动再生。过滤器在高达500℃的温度下通过NO₂被动再生，并且在500℃至700℃的温度下主动再生。

还原剂是氨、氨的水溶液、尿素、尿素的水溶液、三聚氰酸。其他潜在的氮基反应剂包括氰尿酰胺、三聚氰酸二酰胺（ammelinge）、氰酸氨、双缩尿素、氨基甲酸铵、碳酸氨、甲酸氨、三聚氰胺以及三氰基尿素（tricyanourea）。氨、氨的水溶液、尿素、尿素的水溶液、三聚氰酸是更优选的。

烃类是燃料，优选地是柴油发动机的燃料。在钒基催化剂或沸石基催化剂或功能性酸性基底金属氧化混合物存在的情况下发生选择性催化还原。钒基催化剂是可能添加有钨或钼氧化物的钛氧化物上的钒氧化物。沸石基催化剂包括铜和/或铁改变的β沸石、ZSM-5或菱沸石，而功能性酸性基底金属氧化混合物包括酸性的铈锆氧化混合物和锆钛氧化混合物。在从150℃至550℃的温度下使用钒催化剂，而从150℃至800℃的温度下使用沸石基催化剂或酸性基底金属混合物催化剂。

当第一氧化催化剂安装在选择性催化还原器件的上游并且第二氧化催化剂安装在选择性催化还原器件与柴油微粒过滤器之间时，随后可将氨喷射进入第一氧化催化剂。第一氧化催化剂包括镧氧化物促进的铝氧化物上的铂和钯、或硅氧化物促进的钛氧化物上的铂和钯、或锆氧化物促进的铈氧化物上的铂和钯。第二氧化催化剂包括镧氧化物促进的铝氧化物上的钯、或硅氧化物促进的钛氧化物上的钯、或锆氧化物促进的铈氧化物上的钯、或者铜和锰氧化物的混合物或铜和锰氧化物的混合物上的钯。

柴油微粒过滤器上的催化层包括可能与贵金属-如钯和铂组合的基底金属氧化物的混合物。在EP1916029中描述了具有在铈氧化物与锆氧化物的混合物上的钯的特别有利的示例。

测量穿过过滤器的压降，并且所产生的信号用于控制还原剂的添加和燃料的添加。

本发明还包括用于执行上述方法的系统。