用于柴油发动机的排气后处理系统技术方案

用于柴油发动机的排气后处理系统包括选择性催化还原(SCR)转化器部件、氨泄漏催化剂(ASC)部件、柴油氧化催化剂(DOC)部件和柴油颗粒过滤器(DPF)部件。在SCR‑ASC‑DOC‑DPF系统的上游喷射尿素和柴油。系统设计用于欧6及更高标准，并且与传统欧6系统相比，其具有显著的优点，例如降低的系统压降、显着降低的系统体积和提高的冷启动性能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于柴油发动机的排气后处理系统本专利技术涉及一种用于柴油发动机的新型排气后处理系统，所述系统包括选择性催化还原(SCR)转化器部件、氨泄漏催化剂(ASC)部件、柴油氧化催化剂(DOC)部件和柴油颗粒过滤器(DPF)部件。因此，本专利技术涉及一种用于减少来自柴油发动机的排气中存在的氮氧化物(NOx)和特定物质的排放的系统。特别地，本专利技术的系统在发动机冷启动期间提供了改进的NOx还原。根据本专利技术的系统对于具有柴油后喷射选择方案的车辆(例如卡车和客车)具有特殊的意义。在内燃发动机排气领域的立法要求HD(重型)卡车和客车的非常低的排放。同时，使用的测试循环变得更冷。通常难以在这些冷循环中减少NOx，特别是当所谓的后处理系统具有许多不同的功能如碳氢化合物氧化、烟灰过滤、NOx还原和氨泄漏减少的情况下变得更复杂时。最通用和可行的系统包括以下顺序的组件：氧化催化剂、烟灰过滤器、NOx还原催化剂和氨泄漏催化剂。欧6立法聚焦于减少NOx排放的排气后处理系统。用于使用精确喷射并均匀分布在排气系统中的还原剂(尿素/水溶液)的选择性催化还原的SCR系统具有高转化率的潜力。这增加了处理氮氧化物原始排放物的范围，并且可能对燃料消耗和CO2排放物具有对应的积极影响。通过提高DOC之前和SCR催化剂之前的排气气体温度，可以显着优化整体排气后处理。各种因素可能影响SCR系统的效率。这些包括重要的限制性操作条件，例如尿素/水溶液的蒸发质量或由SCR催化剂上游的尿素/水溶液形成的氨的均匀分布程度，以及影响催化剂本身(包括DOC和SCR催化剂)的标准。具有贫燃发动机的现代汽车的常规排气系统配备有一系列氧化催化剂、微粒过滤器和用于在还原剂存在下选择性还原NOx(SCR)的催化剂。在挥发性有机化合物和一氧化碳和SCR催化剂的氧化中起作用的氧化催化剂是本领域已知的并且公开在许多出版物中。通常使用的颗粒过滤器是具有多个入口和出口通道的所谓的壁流式过滤器。入口通道在其出口处关闭，并且出口通道在其入口处关闭，使得流入过滤器中的气体被迫通过限定通道的多孔壁，由此将颗粒物质从气体中过滤出。在SCR处理中，通常使用氨作为还原剂。氨是有毒化合物，并且优选通过作为氨前体被喷射到SCR催化剂上游的热排放气体中的尿素溶液的热分解在现场产生氨。即使尿素是无害的并且相对容易存储在汽车上，使用尿素的液体溶液作为氨还原剂的前体也是有问题的，特别是在发动机的冷启动阶段，即当排放气体温度低于200℃时。当作为液体溶液被喷射到排放气体中时，仅在从约200℃的温度，尿素以足够的量分解成用于SCR的氨。最难处理的排放物是NOx，并且为了实现良好的循环结果，NOx还原需要在认证循环中提早开始。在如上所述的常规排放气体净化系统中，SCR催化剂作为第三排放气体净化单元放置在系统中，并且在发动机启动之后，在该催化剂达到其反应温度之前需要一段时间。本专利技术代表申请人的几年前开发的高效排气后处理(HEAT)系统的第二代。该系统设计用于欧6及更高标准，这意味着它包括用于NOx还原(DeNOx)、氨泄漏去除、碳氢化合物和CO的氧化以及颗粒过滤的组件。图1示出了具有放置在DeNOx组件上游的颗粒过滤的常规欧6系统，而图2所示的HEAT系统的第一代的特征在于将颗粒过滤放置在DeNOx组件的下游。本专利技术，即HEAT系统的第二代，在图3中示出。第一代HEAT系统(HEAT-1)和本专利技术(HEAT-2)之间的主要区别在于：在HEAT-1中，尿素被喷射在发动机和消音器之间，而柴油被喷射在SCR-ASC和DOC-DPF之间的点处。在HEAT-2中，在SCR-ASC-DOC-DPF系统的上游喷射尿素和柴油。许多现有技术出版物描述了排气后处理系统。因此，申请人的HEAT-1系统在EP2399011中公开，其中描述了通过去除颗粒、未完全燃烧的碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物(NOx)净化来自柴油发动机的排放气体的方法，其中特别聚焦于简单但有效的过滤器再生方法。在US6,863,874中描述了一种方法，利用该方法通过氧化(过滤器在其后)去除排放气体中的杂质，其中烟灰被二氧化氮和氧气氧化。进一步在下游，将还原剂喷射到NOx吸收器中，并随后安装三元催化剂或用于选择性还原的催化剂。US8,484,954描述了一种用于使用SCR催化转化器选择性地净化内燃发动机的排放气体的方法和装置，其中在排放气体进入SCR催化转化器中之前，计量至排放气体的还原剂。将过量的还原剂加入到排放气体中，排放气体在离开SCR催化转化器之后被部分地输送通过氧化催化转化器并且部分地通过绕过氧化催化转化器的旁路输送到第二SCR催化转化器。在氧化催化转化器中，流出第一SCR催化转化器的过量NH3的一半被转化为NOx，并在与不变地流动通过旁路的过量NH3的另一半混合后反应形成无害的氮。US2011/0047994公开了一种排放气体净化装置，其包括排放气体通道、第一氧化催化剂、选择性催化还原催化剂、氧化-还原催化剂和尿素/水供给装置。排放气体流过设置在排放气体通道中的第一氧化催化剂。选择性催化还原催化剂设置在第一氧化催化剂的下游。氧化-还原催化剂设置在选择性催化还原催化剂的下游。氧化-还原催化剂具有受温度影响的还原性能和氧化性能，其中在高于氧化-还原催化剂的还原性能大于氧化-还原催化剂的氧化性能的温度的温度下，氧化-还原催化剂的氧化性能大于氧化-还原催化剂的还原性能。尿素/水供应装置在选择性催化还原催化剂上游供应尿素/水从DE102004049289已知用于柴油发动机的排气后处理系统。该系统包括串联的用于选择性还原氮氧化物的部件、具有氧化催化剂的部件和具有柴油颗粒过滤器的部件。供给辅助剂(例如氨和尿素)的输送管沿排放气体的流动方向设置在SCR催化转化器部件的上游。SCR安装在氧化催化剂部件的上游，氧化催化剂部件依次沿排放气体的流动方向安装在颗粒过滤器部件的上游。因此，系统配置是沿排放气体的流动方向的尿素-SCR-DOC-DPF。如已经提到的，根据本专利技术的系统(HEAT-2)的配置不同于具有放置在DeNOx组件上游的颗粒过滤的常规欧6系统和具有放置在DeNOx组件下游的颗粒过滤器的HEAT系统的第一代(HEAT-1)。在常规系统中，排放气体从发动机流到氧化催化剂(DOC)。然后将氧化的排放气体输送到柴油颗粒过滤器(DPF)。此后，将还原剂(例如尿素，通常为尿素的水溶液)喷射到气体中，并且然后将混合的气体引入用于选择性催化还原(SCR)的催化剂中，排放气体从该处通过氨泄漏催化剂(ASC)，并作为净化的气体离开系统。DOC是含有用于NO2形成的Pt的柴油氧化催化剂，并且DPF是催化的烟灰过滤器，其也可以包含用于NO2形成的Pt。SCR催化剂通常是基于沸石的催化剂。与常规系统相比，HEAT-1系统具有颠倒的配置，即SCR-ASC在DOC-DPF前面，并且其呈现优于常规系统的优点，特别是关于有效的烟尘过滤器再生。它还确保冷启动时的高NOx转化。本专利技术的HEAT-2系统在许多方面优于常规系统和HEAT-1而是新颖的：(1)所有的排气系统组件(“组块”)可以直接安装在彼此之后，即，SCR-ASC-DOC-DPF。(2)组块可以罐装在一起，即内置到同一壳体中。对于条件(1)和(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于柴油发动机的排气后处理系统，所述系统包括选择性催化还原转化器部件、氨泄漏催化剂部件、柴油氧化催化剂部件和柴油颗粒过滤器部件，其特征在于，在选择性催化还原‑氨泄漏催化剂‑柴油氧化催化剂‑柴油颗粒过滤器系统的上游喷射尿素和柴油，所有的排气系统组件直接安装在彼此之后作为连续的选择性催化还原‑氨泄漏催化剂‑柴油氧化催化剂‑柴油颗粒过滤器构造。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.30 DK PA2014003461.一种用于柴油发动机的排气后处理系统，所述系统包括选择性催化还原转化器部件、氨泄漏催化剂部件、柴油氧化催化剂部件和柴油颗粒过滤器部件，其特征在于，在选择性催化还原-氨泄漏催化剂-柴油氧化催化剂-柴油颗粒过滤器系统的上游喷射尿素和柴油，所有的排气系统组件直接...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·M·G·勒旺德，A·G·维德，
申请(专利权)人：优美科两合公司，
类型：新型
国别省市：德国,DE