向柴油发动机排气管的颗粒捕集器供应铁的方法技术

本发明专利技术涉及通过燃料以适合于促进捕集器再生的形式向柴油发动机排气管的颗粒捕集器供应铁的方法。该方法包括向燃料添加定义的氧化铁胶体。这种胶体的燃烧产生含铁化合物，尤其是氧化铁类，其与含碳颗粒物一起收集在颗粒捕集器中并其促进该颗粒物燃烧的作用。与现有技术中的铁添加剂相比，该胶体尤其显示出燃料喷射器上较低水平的相关沉积物形成。因此该方法尤其适合于显示出更容易受燃料喷射器沉积物影响的现代发动机。该胶体还显示了平衡性能，提供了用作燃料中添加剂的优良适合性，尤其是在柴油发动机上的计量供料装置中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及以适合于促进捕集器再生的形式通过燃料向柴油发动机 排气管的颗粒捕集器供应铁的方法。具体地，该方法涉及向燃料添加如下文所定义的氧化;汰的胶体。燃烧 这种胶体产生含铁化合物，尤其是氧化铁类，其与含碳颗粒物联合收集在 颗粒捕集器中。这些铁化合物促进该含碳材料的定期或连续燃烧，任一情 况下都导致保留在捕集器内的颗粒的量减小并保持捕集器长期运转。与现有技术的材料相比，尤其M体显示出比现有技术的铁添加剂类 更低水平的燃料喷射器上联合沉积物的形成。因此该方法尤其适合于现代 发动机，这些发动机显示出更容易受到燃料喷射器沉积物的影响，尤其是 在燃料中存在似乎加剧了喷射器结垢问题的金属盐时。该胶体还显示了平 衡性能，提供了用作燃料中、尤其是在柴油发动机上的计量供料装置中的 添加剂的优良适合性。含碳燃料，无论是矿物(例如石油)还是生物(例如动物和/或植物)来源， 都是普遍存在的能量来源。尤其是，世界上大部分地方依赖于液体含碳燃 料，用于驱动车辆，以及家用和工业发电及供热。包含在这些燃料中的能 量的有效释放取决于它们的有效燃烧。甚至在最新设计的燃烧装置中，燃 烧的化学过程通常也并非进行得完全，结果一部分含碳材料不是作为二氧 化碳排出，而是作为一种或多种欠氧化的种类排出。尤其是，包含固体、 富碳物的颗粒排放物为公知的不完全燃烧的副产物。即使是小量的这种排 放物的释放也是处于日益增强的环境监督下。柴油发动机被证明是驱动很多装置的普遍选择，尤其包括各种形式的 运输工具，例如道路车辆、火车和船舶。对发动机效率的日益重视也对柴 油驱动的运输装置尤其是道路车辆规定了日益严格的排放标准。如今，发动机一般必需配置一系列的排放物控制策略来达到最新的立法和社会排 放物目标。一种控制柴油发动机颗粒排放物的成熟策略是在发动机的排气系统 内使用颗粒捕集器(也称为颗粒过滤器)。捕集器通常包括过滤器部件，孔 径选择为大体上允许废气穿过而留下构成柴油机排放物的"颗粒"部分的小 颗粒不完全燃烧物。以此方式，现代柴油发动机的本身效率通过废气过滤 法得到提升，该废气过滤法捕集了相当比例的发动机依然产生的小量颗 粒。由此离开排气系统的气体("排气管排放物")基本上不含颗粒，使得设 计者能达到极低的颗粒排放目标。颗粒捕集器在滤出颗粒材料中的作用迟早会导致过滤器部件的堵塞。 如果不加注意，通过过滤器的气流变得受阻，以至于在排气系统中积累起 显著的背压，影响发动机的运转。此外，抑制了更多颗粒的有效过滤。为 此，过滤器部件又必需清除颗粒来保持有效的功能。这种清除过程在本领 域中一般称为"再生"。过滤器的再生本身通过燃烧过程有效实现。已经开发了几种不同的方法 所谓的"主动"系统依赖于定期施加外部能量(例如热)来将收集颗粒的温度升高到其将在捕集器中发生自燃的温度。柴油发动机以贫空气:燃料化 学计量运行，废气中含有大量的氧气(空气进气中剩余的)，这可利用来在 原处燃烧已经着火的颗粒。因而，在这类系统中，捕集器定期地作为第二 燃烧室，其中所述颗粒在离开排气管前进一步燃烧成气体产物。与此相反，"被动"系统不依赖于外部能量，而是以其它方式促进所收 集的颗粒在原位燃烧。在这些系统中，使用催化性燃料添加剂作为一种促 进颗粒捕集器再生的可行方式逐渐净皮接受。为此，商业上已经使用了这样 的添加剂，其基于具有促进颗粒在较低气体温度下着火的催化性能的金 属。颗粒的自燃一般仅在约600 。C的温度时发生。 一般仅在发动机长期高 速、高负荷运转期间废气才能达到这种温度。催化性添加剂的存在显著降低自燃温度，促进在大范围的典型废气温度下着火。结果，在更宽的发动 机作业范围内实现了再生，而无需外部能量来源。取决于对着火改善的程 度，着火并烧掉捕集的颗粒可以以循环("偶然")方式或连续地发生。有多种金属已经用在或者建议用在捕集器再生添加剂中。这些金属 中，铁被证实是尤其适合的。 一方面，铁具有催化活性且促使再生足以4吏 捕集器长期运转。另一方面，铁是环境上友好的。燃烧期间，含铁化合物 中的铁大部分转化为氧化铁类，夹带在燃烧室内不完全燃烧形成的颗粒物 内。当这种颗粒随后捕集在过滤器部分时，氧化铁中的铁理想地就位于待 着火的含碳物中，于是能够起促进着火的作用。产生的排气管排放物最终 将天然存在的物质氧化铁^^放到大气中。但是，含铁再生添加剂的实际使用与一些问题相关，还是限制了基于 铁的添加剂的使用。首先，含铁添加剂必须可充分地溶解或者M在燃料内以便有效抵达 燃烧室。燃料配送网络通常是复杂的，涉及中间库和燃料服务站的存放。 燃料可能在这种环境下保持数天或甚至数周。类似地，在车辆或其它交通 工具上，添加剂必须均匀分布在燃料箱内的燃料中。由于析出或沉淀而脱 离主体燃料的添加剂不能引起再生，并且还可导致燃料系统中的过滤器堵 塞。添加剂在燃料中随时间保持均匀分布的趋势在下文中称为其"稳定 性"。为了更好地利用铁作为添加剂的有益性能，需要含铁添加剂在燃料中 显示高稳定性，特别是在配送网络和燃料罐中的典型储存环境下。尤其是，要求含铁添加剂在其它的已知会引起再生添加剂从燃料中析 出或沉淀的其它燃料组分存在下显示更高的稳定性。在现代柴油中使用的 某些润滑性添加剂已知会促使已知的再生添加剂(基于各种金属，包括铁) 从燃料中析出或沉淀。虽然偶尔会在配送网络中将捕集器再生添加剂加入到主体燃料中，但 是它们越来越多地应用在"车载"添加剂计量供料系统中。这些系统包括这样的设备，它们将添加剂从分开的储罐提供至车辆(或其它设备)上的燃料 系统中，而无需在较上游将添加剂添加到燃料中。这样，可对特定的发动 机和捕集器组合进行优化，以便使用单一、确定的添加剂。因而，例如现在生产中的某些柴油机车辆装备上车载计量供^H殳备，由此以浓缩形式保 持在车辆上分离的储存罐中的添加剂通过适当的装置计量供入车辆上的 燃料中。车辆管理系统控制供料水平并监测系统操作。添加剂罐含有足够 的添加剂以允许长时间运转，并且在需要时可补足。这类车载计量供料系统同样要求添加剂在主体燃料中稳定。 但是，车辆上储存要求添加剂浓缩物具有足够低的粘度以便适合于车 栽计量供^H殳备，并且要求保持添加剂的浓度，以便能够在较小的浓缩物 体积上长时间运转。现代车辆(或其它运输设备)上的空间很宝贵，因而车 载添加剂罐和计量供料设备必须都很小。此外，复杂性增加成本，必须保 持最小。避免使用更高压力(粘度更大液体的有效计量供料所需)的设备。这些期望的物理性能产生对添加剂浓缩物的相互矛盾的需求，并且已 证明在实践中是难以令人满意的。为了获得更好的稳定性， 一般是通过让 铁与长链有机物结合而使其稳定。这样做时，整个分子的分子量或复杂度 增加，导致较高的浓缩物粘度和相应地较低的铁含量。将这种粘度降低至 可操作水平还需要进一步的稀释，导致更低的铁浓度水平，而这要求更大 的添加剂罐。为了利用铁的有益的捕集器再生性能，不仅要求^4失添加剂显示更好 的稳定性，还要求其以高度浓缩的形式表现出较低的粘度，更好地满足对 车载计量供料设备的物理限制。本专利技术提供了涉及特定胶体的方法(和用 途)，该胶体^J^现能更好地满足这些不同的物理需求。其次，将铁化合物$ 1入柴油与在发动机燃料喷射器上沉本文档来自技高网...

【技术保护点】
以适合于促进捕集器再生的形式向柴油发动机排气管的颗粒捕集器供应铁的方法，所述方法包括以下步骤：　ａ．制备或以其它方式获得由分散在液态载体中氧化铁颗粒组成的胶体，所述胶体内的分散试剂为一种或多种如下定义的羧酸化合物；　ｂ．向柴油中添加所述 胶体，其添加量提供用于促进捕集器再生所期望的燃料内铁浓度；　ｃ．在其排气系统中配备了颗粒捕集器的柴油发动机中燃烧得自步骤ｂ的燃料组合物；以及　ｄ．之后在所述颗粒捕集器内收集燃烧产生的含铁化合物，连同至少一部分所述发动机排放的含碳颗粒物； 　其中所述胶体内的至少一种羧酸化合物为含有８至２００个碳原子的烃基取代的二羧酸，其中所述胶体内的任何其它的羧酸化合物为含有８至２００个碳原子的烃基取代的二羧酸，或者含有８至２０个碳原子的脂肪族单羧酸，或其混合物；以及其中所述胶体内的羧酸∶ 铁的重量比（按酸化合物的总重量∶所述氧化铁颗粒内含有的元素铁的重量测量）在６∶１至１∶４的范围内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：RM汤普森，
申请(专利权)人：英菲诺姆国际有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[]