SCR下游的非常低浓度的N02。本发明确保用NO2的烟灰过滤器的被动再生。
[0037]本发明还涉及系统(3)或(4)的主动管理。本发明包括通过停止尿素喷射NO2浓度在短时间间隔内暂时增加，所以NO2生成以用于被动再生并且可节省柴油燃料。当穿过催化过滤器的压降增加至预定值并且过滤器入口温度达到预定值-至少应为250°C时，这种暂时的NO2增加被起动。然后系统(3)将如系统过程(5)所示进行操作。
[0038](5)发动机—DOC—zSCR—cDPF
在大约300-400°C的温度范围中，Ν02/Ν0对于高NO2容量将是最佳的。通过如下面的过程(6)所示暂时关闭发动机排气再循环(EGR)同时如过程(5)所示停止尿素喷射，NO2浓度和被动烟灰燃烧的效果可进一步增加:
(6 )发动机(无 EGR) —DOC—zSCR—cDPF。
[0039]系统(3)进一步的改进可通过代替尿素的氨(NH3)的喷射来实现，原系统需要热量以用于水蒸发和尿素分解。然后SCR反应可从大约150°C开始，并且可将SCR催化剂放置成与柴油机氧化催化剂DOC更接近，因为NH3混合可在几厘米排气管长度f.-如5厘米内进行。
[0040]并且当通过任何政府标准测试周期进行测试时，可在道路上实现较低的NOx排出所述排气系统。
[0041]由过程(5)和(6)示出通过停止NH3喷射而改善的系统被动再生。
[0042]系统(5)的进一步可能的改进是喷射氨(NH3)到DOC的上游。通过这样做，在DOC中生成额外的NO2并用于被动再生。与此同时，系统中的温度增加。下面示出了用于具有和不具有排气再循环的所述过程。
[0043](7)&aW—NH3inj4D0C4zSCR—cDPF
(8 )发动机(无 EGR) —MKinj—DOC—zSCR—cDPF
系统(3)对于具有柴油后喷射选项的客车具有特殊的重要性。
[0044]图3中示出了本发明的另一个优选的实施方式，其中示出了来自发动机的排出气体I连续穿过第一氧化催化剂2、选择性还原催化剂7、第二氧化催化剂10以及最后的柴油微粒过滤器4。烃类9和11可被加入到第一氧化催化剂2和第二氧化催化剂10上游的排出气体流，同时还原剂5被喷射入选择性还原催化剂7。从过滤器4流出的是清洁的排出气流8。
[0045]还原剂5的量由阀12控制。所述阀12将接收来自f.1nst.的信号-穿过过滤器4的压力差测量值，而阀12将关闭以便起动被动再生。类似地，当需要增加氧化催化剂2、10中的一个的入口或出口温度时，阀16和/或14将打开。可在此选择性地增加氨。下面将进一步描述该实施方式。正常操作被描述为:
(9)发动机4D0C(l)4Ureainj4SCR4HCinj—D0C(2)4cDPFo
[0046]这是重要的示例且被称为Haldor TopsΦe反向标准系统-Euro VI系统。SCR可以是钒基SCR或沸石SCR或功能性酸性基底金属氧化混合物。在主动再生期间，该过程为:
(10)发动机4D0C(l)4NH3inj4zSCR4HCinj—D0C(2)4cDPF。
[0047]而在冷起动且同时具有主动再生时:
(11)&aW4NH3inj4D0C(l)4NH3inj4zSCR4HCinj—D0C(2)4cDPF。
[0048]通过将NH3喷射到第一上游DOC(I)，冷起动性能可通过产生的热量而改进，并且Ν02/Ν0比率对Z SCR上的Z SCR反应而言也将变得更佳。
[0049]DOC(I)是针对系统(3)描述的D0C。
[0050]D0C(2)催化剂是促进型金属氧化物载体上的贵金属，所述贵金属通常施加到单块框架衬底-例如堇青石、碳化硅富铝红柱石或费克拉洛伊合金(Fecralloy)上。这种催化剂也可以是具有或不具有贵金属的基底金属氧化物的混合物，所述贵金属通常施加到单块框架衬底-例如堇青石、碳化硅富铝红柱石或费克拉洛伊合金(Fecralloy)上。它通常不包含铂。它包含镧氧化物促进的铝氧化物上的钯、或硅促进的钛氧化物上的钯氧化物、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。
[0051]系统(9)有利于卡车和客车应用。图4示出了第三个优选实施方式。在此，来自发动机的排出气体I穿过选择性催化还原剂7、催化氧化剂10并最终穿过过滤器4。添加了还原剂5到排出气体I，且烃类11可添加到选择性催化还原剂7与催化氧化剂10之间。
[0052]这种排气系统的优点是，至SCR催化剂的最高入口温度可与发动机出口温度相同-大约是550°C。这种系统将有助于选择标准钒基SCR催化剂(V-SCR)。通过V-SCR的使用，该过程将为下列型式:
(12)发动机—Ureainj—V-SCR—HCinj—DOC—cDPF
铜基沸石SCR催化剂Cu-zSCR可用作选定的SCR催化剂，因为它较少依赖于Ν02/Ν0比率，但它需要是Cu- zSCR类型的，所述Cu-zSCR类型能忍受从发动机排放的HC。
[0053]所述系统具有NH3喷射而非尿素以用于SCR反应并且同时具有主动再生，所述系统将为下列型式: (13)SaW—MKinj—V-SCR—HCinj—DOC—cDPF
在系统(13)中，从发动机歧管至V-SCR催化剂的距离可通过因数1而减少-从50cm减至5cm。所以，在冷起动时，发动机热量不被用于加热多余的管道长度而是用于化学反应的起动。在受控的被动再生期间-此时停止NH3喷射，系统(13)将暂时为下列型式:
(14)发动机—V-SCR—DOC—cDPF 并且等同的无EGR型式为:
(15)发动机(无EGR)4V-SCR—D0C—cDPF 系统(12)对于卡车应用特别有利。
[0054]示例I
在间歇性尿素定量配料以及暂时高NO2容量的情况下进行7个世界协调测试循环(world harmonized test cycle)之后，在具有SCR+DOC+cDPF系统的Scania 12升发动机上进行的发动机测试台架实验显示:烟灰负载压降没有改变。
[0055]cDPF上的压降的测量值用于某天测得的第I和第7个重复的世界协调测试循环(WHTC)，其中所述系统以低和高的尿素定量配料被管理。
[0056]在图5中两条曲线是相同的，因此它们写在彼此的顶端。这意味着，没有看到额外烟灰负载引起的压降增加。这种结果将与下面的参照示例进行比较。
[0057]在该参照示例中，对于高速SCR反应尿素定量配料是持续的并且大量的。这就提供了较低的NO2和NOx(大约l-2g N0x/KWh)流出SCR催化剂-进入cDPF。在图6中，我们看到与图5相反，上面的压降从第I WHTC循环增加至第7循环。这意味着，烟灰在过滤器上积聚。
【主权项】
1.一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； 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，所述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柴油微粒过滤器之间； 用于喷射受控量的还原剂的器件，所述还原剂被喷射到用于选择性催化还原的器件的入口；以及 用于喷射受控量的烃类的器件，所述烃类被喷射到用于催化氧化的器件的入口； 其特征在于，所述柴油微粒过滤器通过关闭还原剂的喷射而被动再生;并且所述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所述还原剂的喷射而主动再生。2.如权利要求1所述的方法，其中所述过滤器在高达500°C的温度下通过NO2被动再生。3.如权利要求1所述的方法，其中所述过滤器在从500°C至700°C的温度下主动再生。4.如权利要求1所述的方法，其中所述还原剂是氨、氨的水溶液、尿素、尿素的水溶液、三聚氰酸、氰尿酰胺、三聚氰酸二酰胺、氰酸氨、双缩尿素、氨基甲酸铵、碳酸氨、甲酸氨、三聚氰胺或三氰基尿素。5.如权利要求4所述的方法，其中所述还原剂是氨、氨的水溶液、尿素、尿素的水溶液或三聚氰酸。6.如权利要求1所述的方法，其中所述烃类是燃料，优选地是与柴油发动机的燃料相同的燃料。7.如权利要求1所述的方法，其中所述选择性催化还原于存在钒基催化剂或沸石基催化剂或功能性酸性基底金属混合氧化催化剂的情况下发生。8.如权利要求7所述的方法，其中所述钒基催化剂是可能添加了钨或钼氧化物的钛氧化物上的钒氧化物，所述沸石基催化剂是铜和/或铁改变的β沸石、ZSM-5或菱沸石，而功能性酸性基底金属混合氧化催化剂包括酸性铈锆氧化混合物和锆钛氧化混合物。9.如权利要求7所述的方法，其中所述钒基催化剂在从150°C至550°C的温度下使用，而所述沸石基催化剂在从150°C至800°C的温度下使用。10.如权利要求1所述的方法，其中所述柴油微粒过滤器上的催化层包括贵金属-优选是钯和铂可选地与基底金属氧化物组合的混合物。11.如权利要求1所述的方法，其中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，而氨被喷射进入所述第一氧化催化剂。12.如权利要求1所述的方法，其中安装在用于选择性催化还原的器件的上游的所述用于催化氧化的器件包括催化剂，所述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;并且安装在用于选择性催化还原的器件的下游的所述用于催化氧化的器件包括催化剂，所述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。13.如权利要求1所述的过程，其中穿过过滤器的压降被测量，并且所产生的信号用于控制还原剂的添加和烃类的添加。14.一种使用根据权利要求1-13所述的方法的系统。
【专利摘要】本发明涉及用于净化柴油发动机的排出气体的方法，具体是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和优选地至少由催化层部分覆盖的柴油微粒滤器，所述柴油微粒滤器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。
【IPC分类】F01N3/025, F01N3/035, F01N3/023, F01N3/20
【公开号】CN105715329
【申请号】CN201610083045
【发明人】I.格卡斯, K.约汉森
【申请人】赫多特普索化工设备公司
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2009年12月16日
【公告号】CA2750013A1, CN102325971A, EP2399011A1, EP2399011B1, US8997465, US20110283680, WO2010094313A1